謝祎 楊建欽 岳翔 呼和

摘要：針對海洋石油GIS平臺的文字標(biāo)準(zhǔn)功能，本文研究了通過服務(wù)器實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法服務(wù)的技術(shù)與方法。著重闡述了純WEB前臺調(diào)用后臺算法服務(wù)的步驟，以及算法的COM封裝、C#服務(wù)程序和COM算法模塊通訊等關(guān)鍵技術(shù)，并提出了WEB前端結(jié)合后臺算法服務(wù)復(fù)用原有資產(chǎn)以及高效的優(yōu)勢。最后通過項(xiàng)目實(shí)踐驗(yàn)證了這種復(fù)雜算法后臺服務(wù)化方案在中海油GIS平臺中的應(yīng)用效果及意義。

關(guān)鍵詞：海洋石油;GIS平臺;標(biāo)注算法;COM技術(shù);后臺服務(wù)化應(yīng)用

中圖分類號：TP391? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）21-0024-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

“數(shù)字海洋”已成為海洋石油行業(yè)信息化建設(shè)的發(fā)展方向和趨勢。在對海洋石油資源的開發(fā)中，GIS平臺作為一種界面友好直觀的可視化手段，在海洋石油多系統(tǒng)、多層次并錯綜復(fù)雜的信息資源管理、分析和應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。企業(yè)原有的GIS服務(wù)平臺前端是基于C++編寫的ActiveX控件，只能應(yīng)用于Windows系統(tǒng)，不能應(yīng)用于移動設(shè)備，且安裝過程麻煩，限制了平臺的應(yīng)用。最近幾年基于純Web語言開發(fā)的GIS前端平臺以其免安裝，可運(yùn)行于各版本瀏覽器，跨操作系統(tǒng)跨平臺、移動設(shè)備友好等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。GIS平臺也基于純WEB前端技術(shù)進(jìn)行了平臺升級，相應(yīng)也產(chǎn)了一些問題。首先，原有的算法大多用C++編寫，算法移植需要大量的人力工時;其次，前端基于Javascript的代碼在運(yùn)行復(fù)雜算法時效率低、運(yùn)算速度慢，達(dá)不到使用要求。怎樣復(fù)用已有的算法資產(chǎn)且兼顧平臺性能是GIS升級中必須要考慮的問題。

本文介紹了將原有的C++文字標(biāo)注算法封裝成COM，并用后臺服務(wù)調(diào)用的方式，在升級后的GIS平臺快速實(shí)現(xiàn)文字標(biāo)注算功能的實(shí)用方案，并詳細(xì)介紹了具體實(shí)現(xiàn)的步驟和其中的技術(shù)要點(diǎn)。

1 升級后GIS平臺文字標(biāo)注功能的實(shí)現(xiàn)研究

1.1 建設(shè)目標(biāo)及思路

目標(biāo)是將原有GIS平臺的多邊形文字標(biāo)注功能移植到升級后基于純Web語言的GIS平臺。思路是將原有C++文字標(biāo)注算法封裝成后臺服務(wù)模塊，通過服務(wù)調(diào)用方式給各前臺客戶端提供算法服務(wù)。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)及方法

1.2.1 升級后的基于服務(wù)GIS平臺技術(shù)架構(gòu)

升級后的基于服務(wù)的GIS平臺架構(gòu)如上圖所示，移動設(shè)備、PC等客戶端通過瀏覽器加載GIS前臺核心框架代碼，GIS核心框架再根據(jù)具體需求加載空間數(shù)據(jù)插件（負(fù)責(zé)后臺數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)讀取）、空間分析算法插件（坐標(biāo)計(jì)算等算法）以及用戶定制的其他功能插件，GIS核心框架負(fù)責(zé)用戶交互、地圖繪制、空間對象管理等核心功能。調(diào)用后臺算法則由算法插件發(fā)起，C#網(wǎng)站服務(wù)程序負(fù)責(zé)接收調(diào)用參數(shù)，并調(diào)用本地COM算法，最終將結(jié)果返回前端GIS平臺。

1.2.2 文字路徑標(biāo)注算法的封裝

文字路徑算法是根據(jù)多邊形坐標(biāo)，計(jì)算標(biāo)注文字位置的算法。在GIS系統(tǒng)中經(jīng)常應(yīng)用于各種面類型空間對象（如盆地、油田、礦區(qū)、保護(hù)區(qū)）的名稱標(biāo)注。為了方便C#服務(wù)端程序調(diào)用，首先要將原有的C++代碼算法封裝成COM組件，以下是封裝成COM過程中要注意的幾個技術(shù)要點(diǎn)：

1）建立COM工程時，項(xiàng)目的通用框架和引用要使用和C#服務(wù)程序相同的.Net Framework版本，否則會導(dǎo)致C#服務(wù)程序加載COM時失敗。

2）定義接口參數(shù)時，傳入的內(nèi)存指針地址用LONG類型，傳出的內(nèi)存指針地址用LONG *類型，目的是方便使用全局堆地址進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

3）在接收數(shù)據(jù)和返回結(jié)果時，要在全局堆分配內(nèi)存，保證數(shù) 據(jù)在托管和非托管代碼間? ? 傳遞時不會出錯，代碼示例如下：

1.2.3 服務(wù)器端C#程序和COM程序的通訊

在調(diào)用COM算法時，C#程序和C++ COM組件的通訊是其中難點(diǎn)，因?yàn)橐婕巴泄艽a和非托管代碼間的參數(shù)傳遞，以下是調(diào)用步驟和要注意的技術(shù)要點(diǎn)。

步驟 ：

1）將生成的COM控件在服務(wù)器端進(jìn)行注冊。

2）在C#服務(wù)程序工程的引用中添加注冊好的COM控件，添加引用后，會自動生成和C++ COM的非托管代碼和C#托管代碼進(jìn)行交互的Interop類，通過這個類C#就可以調(diào)用COM的接口。

3）調(diào)用時首先new 一個第2步生成的Interop類，然后直接調(diào)用定義好的接口，如下所示：

技術(shù)要點(diǎn)：

1） 托管和非托管代碼的通訊最容易出錯的地方是內(nèi)存指針的傳遞。在C#托管代碼向C++ COM非托管代碼傳遞內(nèi)存指針時，注意要在全局堆分配內(nèi)存。示例如下：

2）傳參前，要將托管代碼本地?cái)?shù)據(jù)拷貝到分配好的全局堆內(nèi)存中，示例如下：

3）對于返回結(jié)果，則要執(zhí)行相反的步驟，要將全局堆的數(shù)據(jù)，考入托管代碼本地內(nèi)存。示例如下：

4）在調(diào)用結(jié)束后，不要忘記釋放全局堆內(nèi)存，示例如下：

1.2.4 前端GIS調(diào)用后臺算法服務(wù)

瀏覽器端通過http請求，將要計(jì)算文字標(biāo)注路徑的多邊形坐標(biāo)和其它參數(shù)以JSON格式發(fā)給服務(wù)器端，計(jì)算結(jié)束后，前端的GIS平臺代碼使用AJAX異步通訊技術(shù)接收服務(wù)器傳回的JSON格式的計(jì)算結(jié)果，并負(fù)責(zé)解析成文字路徑坐標(biāo)，然后根據(jù)經(jīng)緯度坐標(biāo)將文字標(biāo)準(zhǔn)在地圖上。

2 應(yīng)用效果

圖2顯示的是升級后的GIS平臺界面，底圖是海洋石油GIS遙感底圖，圖中藍(lán)色的面對象是加載的渤海海域的盆地，盆地的名稱則是調(diào)用后臺文字路徑標(biāo)注算法服務(wù)實(shí)現(xiàn)的文字標(biāo)注，在實(shí)際使用中速度快、無延遲，完全滿足了升級后GIS平臺需求。

3 應(yīng)用意義

通過以上描述的方法步驟，我們在很短的時間內(nèi)為升級后的GIS平臺實(shí)現(xiàn)了文字路徑標(biāo)注功能。其重要意義在于以下兩點(diǎn)：

1）為企業(yè)傳統(tǒng)軟件升級改造提供了一種重復(fù)利用原有算法，節(jié)約成本，減少開發(fā)周期的切實(shí)可行的方案。

2）將WEB技術(shù)前端跨平臺、跨瀏覽器、移動端友好等優(yōu)點(diǎn)和后臺C++程序計(jì)算速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)很好地結(jié)合在一起。為將來給升級后GIS平臺添加其他所需的復(fù)雜算法，如投影算法、空間分析算法等功能提供了一套成熟的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張?jiān)骑w，張欽，楊建欽，歐陽侃夫. 基于空間對象的公共GIS模型及其在海洋石油信息化中的應(yīng)用[J].中國海上油氣，2009 21（3）： 211-214.

[2] 黃際洲，崔曉源. 精通.NET互操作：P/Invoke、C++ Interop和 COM Interop[M].北京：人民郵電出版社，ISBN：978-7-20434-9 .

【通聯(lián)編輯：梁書】