一种改进的WebGIS在应急指挥系统中的应用

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1、一种改进的 WebGIS 在应急指挥系统中的应用 王彦亮 1张增华 1张刚 1(国网电力科学研究院,江苏 南京 210003摘要:本文介绍了应急指挥系统和地理信息系统的主要特点,结合当前 WebGIS 应用开发的 主流技术, 比较了当前主流的 WebGIS 平台以及实现技术。 结合 WebGIS 在南方电网应急指挥 系统具体项目中的应用和方电网应急指挥系统的项目特点和需求,给出了 WebGIS 在该应用 系统中部分实现方法以及关键的算法。本文给出了实现的方法以及部分的关键程序实现。 关键词 : WebGIS 、应急指挥系统、地图缓冲、远程对象访问、即时消息中图法分类号 : TN915. 853

2、1. 前言电力应急指挥系统是以公共安全理论为基础,以各级各类应急预案为依托,利用现代信息技术、通信 技术以及多媒体技术、电力系统分析技术,实现应急管理从经验型向分析型的转变的一个综合的可视化技 术平台系统。该系统突出特点是“平战结合” ,平时着重加强应急信息的汇集、展现和发布 交换等 应急信息 共 享能 力的 建设 , 构建 全网信息 调 用网 络 , 搭建坚 实基础 数据支撑; 战时加强重 大危险源 的 监测监控 、 灾 害 的预 测 预 警 、应急 处置与联动 的 建设 , 与物 理电网安全 监 视及预 警等 系统 协同 ,为应 对 电力 生产 重特 大 事故 、 设备破坏 、电力 供 应

3、 危机等与 电力 生产相关 的 严 重 自然灾害 、重 大 突发 事件 以及公共安全 事件提供 技术 保障 。 因此 ,电力应急指挥系统应 给 管理 者提供其区域范围内直观 、 准确 、及时的 数据 展 示 ,为管理 决策者提供快速 , 准确 的 决策支持 。应急指挥系统 使 用 者 ,应 能 及时 了解资源态势 的分布 等相关 信息,以 方便工作人员 实现及时的 对象调拨 。地 理信息系统是一 项 以 计算机 为基础的 新兴 技术, 它 是管理和研究 空 间 数据 的技术系统, 在 计算机 软 硬 件支持 下 , 对空 间 相关数据 按属性 信息 或 空 间位 置 信息 进行 各 种 处 理

4、 并进行有效 管理 , 研究各 种 空 间 实体 的 相 互 关 系。 地 理信息系统 把 地 理 空 间位 置 和 属性 信息 有 机地 结合 在 一 起 , 根 据 实 际需要图文并茂 地 输 出 给 用 户 , 并借助 其 独有 的 空 间 分析 功 能 和可视化 表达 方 式 , 提供 各 种 管理和 辅助 决策支持 功 能 。 它 既具有 数据 库 的 查询 分析 功 能 , 又具有 GIS 特 有 的 空 间 分析 功 能 和 直观 的 数据 展 示 功 能 。结合应急指挥系统的特点和应急指挥系统的 具 体 要求 , 将 地 理信息系统 引入 电力通信应急指挥系统是 可 行 的,

5、也 是 必须 的。 当前 各级电力 部门 通 过 多 年 的 数据 积累 , 已 经 具 备了构建 应急指挥系统 WebGIS 所需 的电力 相关 基础 数据 , 如 发电 厂 ,变电 站 , 输 电 线路 等 。 因此 , 将当前 的基础 GIS 数据 引入到 应急指挥 数据 平台是可 行 的。2. 主流 WebGIS 特点WebGIS 发展 已 经 成 为一 种主流 , WebGIS 的重点是 面 向 服务 。 当前 , 面 向 服务 的 架 构 (SOA已 经 成 为一 种 Web 开 发的 主流 , SOA 将 应用 程序 的 不 同 功 能 单元 ,通 过服务之间定义 的 接口 和

6、契约 联 系 起来 。 WebGIS 服务 端 的 开 发 逐步 以 Web Service为基础的 开 发 单元 。 由于开放 地 理信息系统 协 会 (OGC 标 准 已 经发展 得 相 当 成熟 , 这 种 以 服务 为基础的 开 发 思想 , 基 本上 依 赖 于 XML 文 件 格 式 , OGC 所 提 出的 地 理 标 识语言 (GML就 是一 种 用 于 数据 传 输 和 存储 的 标 准 化 语言 , 是 XML 在 地 理 空 间 信息 领 域 的应用, 这 使 WebGIS 跟 其 他 开 发平台 达到 一 种 结合 很好 的结合。通 过 WebGIS 的 Service

7、s 结合,发布 地 图 等 各 种功 能 以 服务 形 式 出现,共 享资源能 更 随意 通 过 GML 将 各 种 平台 上 的 GIS 软 件 连 通 起来 , 跨 平台 式 的 GIS 将 各 部门 的 GIS 数据 集 成成 为一 种 趋 势 。 并 可以结合 WebServices 的 方 式 , 把 各个 独 立 个体, 能 够很简捷 的 联 合 起来 。OGC 标 准提 出 了 各 种主流 的 服务 格 式 、 操 作方 法 以及通 讯 标 准 , 包括 当前主流 的 WMS 和 WFS 等 。 当前主流 的 WebGIS 平台 ArcGIS Server、 SharpMap 、

8、 GeoServer 、 MapXtreme 、 SuperMap 等 , 内 部 都遵循 OGC 标 准 。 客 户端 的 开 发 与 后 台的 GIS 数据交 互 仅 需要 遵循 OGC 规 范 , 就 可以 很 方便 的 与 后 台 完 成 基 本 的 数据交 互 和 相关 操 作 , 浏览器 端 的 开 发 与 后 台 无 关 。3. WebGIS 开发3.1. WebGIS 客户端开发WebGIS 客 户端开 发发展经 历 了 javascript 、 Activex 、 Applet 等 开 发 过程 , 随 着 计算机 技术的发展, RIA (Rich Internet Appl

9、ications 富 互 联 网应用 程序成 为 WebGIS 客 户端开 发的 主流 。 相 比早期 的 WebGIS 开 发技术, 富客 户端 应用 具 备 丰富 的用 户 界 面 和 丰富 的 数据 模 型、 具有 很 强 交 互性 、为用 户 提供 一个 更高 和 更 全 方 位 的网 络 体验。3.2. WebGIS 服务端开发传 统 WebGIS 请 求 一 次 , 生 成 一 张 图 片 的 模 式效 率低 下 , 浪费 了大 量 的时 间 绘制背景底 图 , 导致 服务 器 端 压 力 大 ,出 图 慢 , 利用预 生 成 瓦片 GIS 系统可以 很好 的 解决此 问题 。 本

10、 系统 后 台 地 图服务 的 框 架 的 原 理是 将 原始 的 地 图 切割 成不 同 级 别 的 瓦片 地 图 , 客 户端 每次请 求 , 服务端 返回 该 请 求 相关 的 已 经 生 成 好 的 图 片 , 将 返回 的 图 片 按 照规则 在前端 拼装 成 一 幅完整 的 背景底 图 ,和用 户 业 务 逻辑 结合 紧 密 的 图 层 (如 :发电 厂 、 变电 站 、 输 电 线路 , 相关 的 专 题 等 进行 数据 叠 加, 形 成 直观 的 数据 展 示 。利用预 生 成 瓦片 技术 将 大大提 高 地 图 的 浏览 、 查询 、 地 理分析 等 出 图效 率 , 解决了

11、 传 统 WebGIS 速 度 和 效 率 瓶颈 。 尤 其 是 对 于 高 并 发的重 复 性 访 问请 求 , 这 种 技术 优 势 将会 更 加 明显 。4. 应急指挥系统的 GIS 服务端系统设计4.1. 服务器 GIS 数据分类存储南 方 电网应急指挥系统 采 用 两 级 部 署 , 三 级应用的 部 署 方 式 。 地 形 图 的信息 维护 , 采 用 地 市 网 维护 , 省 网级汇 总 ,南网 总 部 总 调 的 方 式 ,以实现南网 总 部 、 省 网公 司 和 地 市 网公 司三 级 图 形 信息 数据 一 致 。 标 注 对象 (发电 厂 、 变电 站 、 线路 、 局

12、大 楼 、 营 业 所 、应急 队伍 、应急 物资 、 移 动 指挥 车 、 冰 灾 、台 风 、 洪 水 、 地 震 等 按 照 统一 标 注 规 范 在 现 有行 政 区域 背景 的 地 形 图 上 标 注 ,系统 中涉 及 到 基础 数据 和 存 放位 置 如下表 1所 示 :基础地图数据(shp 文件 电力基础数据(SQl Server 2008应急专业数据 (SQl Server 2008行 政 区域 发电 厂 专家水 系 变电 站 队伍道 路 输 电 线路 物资基础信息点 场 所 信息(供 电 大 楼 , 营 业 所 等 事件 信息点 等 表 1 应急指挥系统 资源对象Figure

13、1 Resource of Emergy Command of GIS基础 地 图 数据 :作 为 专 业 数据 叠 加的 参 照 , 方便 电力基础 数据 和应急 专 业 数据 的 叠 加, 方便工作人员 能快速 的 判断 资源 当前 的 状 态 和 位 置 分布, 直观 的 提供 告 警 显 示 。 由于 基础 地 图 数据 变化 相对 比 较 慢 , 在 本 系统 中 以 文 件 的 形 式 存 放 , 通 过 地 图引 擎 实现 矢 量 数据 访 问 , 定 期 对 基础 地 图 数据 进行 后 台 更 新 。 在 GIS 环境 搭建 好后 , 将 该 部 分 数据 在 后 台预 生

14、成 瓦片 地 图 , 对 外 提供 标 准 的 WMSC 服务接口 。 对 IE 即 客 户端来 讲 , 访 问 统一的 WMSC , 屏蔽 具 体 地 图引 擎 , 实现 数据 的 透明访 问 。电力基础 数据 :电力基础 数据作 为电力系统 内 部 的 专 业 数据 , 由 专职 人员 进行 数据 更 新 , 将 其 他 系统 (如输 配 电系统 中 的 数据直 接 抽取 或 者 导 出 成 通 常 的 带 位 置 信息的 Excel 表 格 , 数据 维护 人员 将 这 些 数据 导 入到 商 业 数据 库 中 , 生 成 带坐 标 信息的 数据 ,通 常 对 这 类 数据 不进行 批

15、量 的 更 改 操 作 。该 部 分的 数据 在 系统 构建 初 期导 入 后 , 后期 的 维护 主要 是 对数据 进行 少 量 的 编 辑 , 如位 置 微 调 、 删除 、 单 个的 添 加 等 。 应急 专 业 数据 :是应急 专职 人员数据 操 作对象 , 专职 人员 可 在 授权 的 情况 下 对数据 进行位 置 移 动 , 数 据 删除 , 数据 添 加。 在线 的用 户 能 及时 收 到 数据 的变 更 通 知 , 了解数据 的 状 态 、 位 置 。 这 部 分 数据 是 空 间 分 析的依 据 。系统的 数据构 成如下图 2。 图 3 GIS模 块 主要功 能Figure3

16、 Main Function of GIS Module除 基础 数据 外 ,应急 专 业 数据 变化 频繁 , 客 户端 Flex 程序不 能 和 后 台 数据 库 直 接进行 数据交 互 , 在 本 系统 设计 中 ,通 过 Flex 访 问 J2EE 应用 服务 器 , 本 系统 设计 通 过 客 户端 的 Remote Object 访 问 服务 器上 的 业 务 中 间 件 , 业 务 中 间 件 在 商 业 数据 库 中 查询到需要 的 数据 并 返回 到 浏览器 端 , 浏览器 根 据 返回 的 带 有 经 纬 度 的 数据 在 客 户端 动态 绘制 图 形 , 叠 加 在 基础 地 图 数据 上 。应急 专 题 通 常 是 根 据 现 有 的 业 务 数据 , 在 地 形 图 上 进行 渲染 。 对 于 应急系统,通 常 是 根 据事件 的发 生 点和 事件 的 影响 范围 , 计算事件 的 影响 区域 或 事件 的 影响 的 资源 ,