基于ArcGIS Runtime測(cè)繪信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

余劍

(蚌埠市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，安徽 蚌埠 233000)

1 引 言

隨著社會(huì)的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，信息化飛速發(fā)展，它是時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，代表著先進(jìn)的生產(chǎn)力。2019年，自然資源部信息化建設(shè)總體方案中提出“持續(xù)開展測(cè)繪與地理信息管理信息化建設(shè)，逐步構(gòu)建信息化測(cè)繪業(yè)務(wù)管理體系，實(shí)現(xiàn)以重大測(cè)繪項(xiàng)目為核心應(yīng)用的全流程信息化管理”。測(cè)繪行業(yè)一直緊跟信息時(shí)代的步伐，利用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備來(lái)獲取地理信息，獲取數(shù)據(jù)的效率極大提高，數(shù)據(jù)量成倍增加，各種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不一致，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)也存在差異等狀況，用常規(guī)的管理手段越發(fā)變得效率低下。

為加強(qiáng)對(duì)多源數(shù)據(jù)的融合，對(duì)重點(diǎn)工程項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)推進(jìn)[1]，滿足管理部門的日常需求，測(cè)繪信息管理系統(tǒng)基于空間信息的拓?fù)湮ㄒ恍?，以測(cè)繪業(yè)務(wù)、地理信息技術(shù)和工作流技術(shù)為支撐，搭建測(cè)繪數(shù)據(jù)一體化與業(yè)務(wù)審批流程，實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪數(shù)據(jù)的規(guī)范化與精細(xì)化、進(jìn)一步加強(qiáng)了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與測(cè)繪數(shù)據(jù)的信息集成，為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目精準(zhǔn)管理和數(shù)據(jù)共享奠定了基礎(chǔ)。

2 需求分析

2.1 業(yè)務(wù)需求分析

結(jié)合當(dāng)前業(yè)務(wù)模式，系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求主要有：

(1)經(jīng)營(yíng)對(duì)接：通過(guò)項(xiàng)目單位對(duì)工程任務(wù)的委托，了解項(xiàng)目類型、所在位置、面積大小等信息，可以為生產(chǎn)部門提供翔實(shí)的項(xiàng)目信息，準(zhǔn)確指導(dǎo)項(xiàng)目的實(shí)施。對(duì)于財(cái)務(wù)部門，可根據(jù)委托單位歷年的業(yè)務(wù)來(lái)往情況，科學(xué)制定合同與回訪機(jī)制。

(2)項(xiàng)目管理：通過(guò)對(duì)信息數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)及時(shí)掌握，實(shí)時(shí)推送至各個(gè)部門，利用相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行輔助分析，用數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和決策，為管理部門研判形勢(shì)、科學(xué)決策。

(3)規(guī)劃分析：根據(jù)業(yè)務(wù)的不同需求，調(diào)用多元數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如基本農(nóng)田數(shù)據(jù)、生態(tài)數(shù)據(jù)、空間規(guī)劃數(shù)據(jù)等，為項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)謀劃，指導(dǎo)項(xiàng)目組精準(zhǔn)實(shí)施。

2.2 數(shù)據(jù)需求分析

根據(jù)對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的梳理，科學(xué)分類，信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)涵蓋歷史項(xiàng)目檔案數(shù)據(jù)、測(cè)量標(biāo)志普查數(shù)據(jù)、人力資源信息、規(guī)劃信息等，具體分類如表1所示：

信息平臺(tái)數(shù)據(jù)需求 表1

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮到業(yè)務(wù)需求和硬件環(huán)境的需要，系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)體系架構(gòu)，其中基礎(chǔ)設(shè)施層提供平臺(tái)運(yùn)行的支撐環(huán)境，不僅要有存儲(chǔ)設(shè)備、安全設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等硬件環(huán)境，尤其需要網(wǎng)絡(luò)安全軟件環(huán)境的支撐，可以實(shí)時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，以保證數(shù)據(jù)的安全性；數(shù)據(jù)層是在現(xiàn)有測(cè)繪數(shù)據(jù)和相關(guān)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)劃分、歸類和提取，并結(jié)合本單位的業(yè)務(wù)流程

以數(shù)據(jù)庫(kù)方式進(jìn)行構(gòu)建，是整個(gè)平臺(tái)的信息資源[2]；服務(wù)層集成常用的影像服務(wù)、地名服務(wù)、矢量服務(wù)等，為業(yè)務(wù)流程提供快速而有效的功能保障；應(yīng)用層結(jié)合業(yè)務(wù)需求和人員架構(gòu)構(gòu)建多個(gè)子系統(tǒng)，總體框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有測(cè)繪業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)流程的跟蹤調(diào)查，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)劃分，參照數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，本系統(tǒng)創(chuàng)建6個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)圖

4 技術(shù)路線

本系統(tǒng)所選用的開發(fā)平臺(tái)是Microsoft公司的C#語(yǔ)言、基于WPF的MVVM框架和ArcGIS Runtime SDK for WPF，ArcGIS Runtime[3]是Esri發(fā)布的全新產(chǎn)品，是一款具備強(qiáng)大的可伸縮性的輕量級(jí)桌面開發(fā)產(chǎn)品，它提供多種API，可以使用WPF，Java和C++等開發(fā)環(huán)境快速的構(gòu)建地圖應(yīng)用，并可將應(yīng)用程序部署在Microsoft Windows和Linux等通用平臺(tái)上。ArcGIS Runtime支持在線和離線的資源調(diào)用模式，并且是一款基于服務(wù)的架構(gòu)[4]，所有操作均以服務(wù)進(jìn)行。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)采用Microsoft SQL Server 2008存儲(chǔ)各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)還支持空間數(shù)據(jù)的存取，支持ArcSDE的創(chuàng)建。文件數(shù)據(jù)庫(kù)選用Sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)為開源的、輕量級(jí)、跨平臺(tái)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，支持空間數(shù)據(jù)的存取，對(duì)于FDO數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)也有很好的支持。

空間數(shù)據(jù)服務(wù)方面，影像數(shù)據(jù)、底圖數(shù)據(jù)、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)等均通過(guò)ArcGIS Server發(fā)布為地圖服務(wù)、影像切片服務(wù)、要素服務(wù)等，為系統(tǒng)提供基本數(shù)據(jù)支持[5]。

5 主要功能

5.1 地理查詢

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了常用的距離量測(cè)、面積量算、地名地址、控制點(diǎn)查詢等功能，還實(shí)現(xiàn)了歷史影像回放、疊加查看功能，并對(duì)地形數(shù)據(jù)窗口進(jìn)行雙屏聯(lián)動(dòng)查看，對(duì)城市變化區(qū)域起到監(jiān)測(cè)功能，提高了對(duì)地形圖現(xiàn)勢(shì)性質(zhì)檢效率。如圖3所示。

圖3 地理查詢

5.2 項(xiàng)目信息管理

為了提高項(xiàng)目信息查詢效率，對(duì)項(xiàng)目名稱、任務(wù)書號(hào)、資料編號(hào)、工程期限等進(jìn)行模糊搜索處理，對(duì)搜索到的項(xiàng)目資料進(jìn)行瀏覽，如圖4所示。另外對(duì)項(xiàng)目賦予地理坐標(biāo)字段，關(guān)聯(lián)GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)查詢并定位，此外可根據(jù)地理坐標(biāo)計(jì)算的圖幅號(hào)，對(duì)dwg分幅數(shù)據(jù)庫(kù)的基本比例尺地形圖進(jìn)行查詢并展示。

圖4 工程資料查詢

5.3 質(zhì)檢信息管理

質(zhì)檢員可以對(duì)每個(gè)項(xiàng)目質(zhì)檢進(jìn)行管理，并提交過(guò)程檢查和最終檢查記錄，記錄格式可以為文字或圖片格式，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)檢查記錄進(jìn)行瀏覽，并對(duì)質(zhì)檢員提出的意見(jiàn)逐一修改。通過(guò)對(duì)質(zhì)檢信息的管理，對(duì)質(zhì)檢記錄進(jìn)行提取分析，得出技術(shù)人員對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握程度，可以有針對(duì)性地進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，并對(duì)容易出錯(cuò)的環(huán)節(jié)進(jìn)行總結(jié)。

圖5 質(zhì)檢記錄查詢

5.4 匯總統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)歷年的工程項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以按項(xiàng)目類型、行政區(qū)劃等進(jìn)行分類匯總，總結(jié)出每年項(xiàng)目增長(zhǎng)率、每類項(xiàng)目的增長(zhǎng)率、各項(xiàng)目建設(shè)單位的項(xiàng)目委托情況等，可根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果為下一步的工作計(jì)劃、實(shí)施重點(diǎn)等提供參考資料，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供有力支撐。

圖6 統(tǒng)計(jì)分析

6 關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

6.1 基于服務(wù)式的空間信息共享

為了充分利用多種數(shù)據(jù)整合資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，且支持多平臺(tái)、多語(yǔ)言調(diào)用，測(cè)繪信息管理系統(tǒng)基于服務(wù)式GIS，對(duì)影像數(shù)據(jù)、測(cè)量標(biāo)志等更新頻率較低的數(shù)據(jù)，利用ArcGIS Server構(gòu)建GIS服務(wù)器，向客戶端發(fā)布基于OGC標(biāo)準(zhǔn)的GIS服務(wù)。

6.2 FDO地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)

我院基于AutoCAD Map 3d實(shí)現(xiàn)圖庫(kù)一體化后，數(shù)據(jù)交換類型為Sqlite和SDF。為了和測(cè)繪生產(chǎn)數(shù)據(jù)完全兼容，完成數(shù)據(jù)共享，平臺(tái)采用Autodesk地理信息系統(tǒng)解決方案的核心技術(shù)FDO(Feature Data Object)[6]，它提供的API可以訪問(wèn)不同類型的地理空間數(shù)據(jù)，如空間數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server Spatial、文件型數(shù)據(jù)庫(kù)SDF、Sqlite等，F(xiàn)DO是一個(gè)獨(dú)立的組件，用戶可以直接使用它訪問(wèn)和管理GIS數(shù)據(jù)。

6.3 CadLib訪問(wèn)dwg數(shù)據(jù)

測(cè)繪生產(chǎn)中的小型工程數(shù)據(jù)，如建筑物放線、細(xì)部點(diǎn)放線等特別是對(duì)委托方提供的工程圖均以dwg格式存儲(chǔ)，為了在系統(tǒng)中瀏覽查看，利用WoutWare公司的開源庫(kù)CadLibDWG DXF .NET Library，此引用庫(kù)支持C#的wpf框架開發(fā)，而且支持對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的讀取，可以把dwg和dxf數(shù)據(jù)以二進(jìn)制格式存入至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)多用戶并發(fā)讀取，完全脫離AutoCAD平臺(tái)進(jìn)行顯示。

6.4 數(shù)據(jù)安全

為了提高數(shù)據(jù)的安全性，使用局域網(wǎng)防泄密軟件對(duì)所有測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，對(duì)外提供數(shù)據(jù)時(shí)執(zhí)行嚴(yán)格的審批、脫密制度，并使用U盤授權(quán)功能對(duì)專用U盤進(jìn)行系統(tǒng)注冊(cè)，防止數(shù)據(jù)拷貝脫離局域網(wǎng)[7]。另外，對(duì)于歷年的全域大比例尺地形圖(dwg格式)，使用圖紙加密軟件進(jìn)行二次加密，并以二進(jìn)制格式進(jìn)行分幅入庫(kù)，使用權(quán)限管理訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢?yōu)g覽。

7 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)本系統(tǒng)的建設(shè)，提升了蚌埠市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院測(cè)繪數(shù)據(jù)查詢、共享和分析的工作效率，不僅如此，還對(duì)人員信息、儀器設(shè)備、證書信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行了歸檔，下一步將開展對(duì)項(xiàng)目合同、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)以及勘察數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并對(duì)辦公自動(dòng)化OA系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，打造我院基于業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、辦公自動(dòng)化的勘測(cè)一張圖系統(tǒng)平臺(tái)[8]。