软硬件环境

（一）数据处理环境

由于AGEIS系统的数据源格式不一致，原则上使用各自的软件平台进行前端数据处理，如GeoMDIS2000、MapGIS65、ArcGIS83等，并将空间数据转换为ArcGIS的Cov67erage、Shape格式。

（1）GeoMDIS

GeoMDIS是中国地质调查局开发研制的，主要用于区域地球化学数据管理、处理、分析、成图，鉴于该软件对于地球化学数据的处理、分析的优势，农业地质环境调查项目之区域地球化学调查数据主要利用GeoMDIS进行地球化学元素的全量、有效态、有机质等数据网格化及地球化学等值线图的前期成图工作。

（2）MapGIS

MapGIS是国内应用最广泛的国产地理信息平台之一，在投影转换、格式转换、图形编辑、打印输出等方面具有方便、灵活等优势。在农业地质环境信息系统的数据库建设过程中空间图形库和属性库建立，以及数据的投影转换、数据格式转换都是在MapGIS平台之下完成。此外，利用MapGIS提供的函数库在统计、制图、属性挂接等方面进行二次开发，大大提高了工作质量和效率。

（3）ArcGIS83

ArcGIS是目前全球最先进的地理信息系统平台软件之一，不仅易学易用，而且功能强大，具有地图生产、高级特征建构工具、动态投影、将矢量和栅格数据存储在数据库管理系统中等强大的空间数据处理和分析功能，能满足本系统所有的数据处理要求。农业地质环境数据库空间数据均转换为ArcGIS的Coverage、ShapeFiles格式，利用ArcToolBox工具进行数据格式转换，最终以GeoDatabase（简称GDB）数据模型存储，并能实现多用户对数据库数据的并发更新。

（二）系统开发环境

集成开发工具（DevelopTools）采用VisualBasic60，三维组件的开发选用VisualStudionet平台，二维功能的开发包（DevelopKit）采用MapObject22（缩写MO22）组件。ESRI公司开发的MapObjects产品体系由嵌入的地图组件组成，能够创建强大的客户端和桌面应用程序，是目前集成地理信息系统开发的主流工具之一。

1VisualBasic60简介

1991年，微软公司开发出新产品VisualBasic，采用事件驱动，QuickBasic的语法和可视化的IDE。从VisualBasic50版本开始就支持用户开发自己的ActiveX控件，进程内的COMDLL组件，进程外的COMEXE组件，以及在浏览器中运行的ActiveX文档。Vis67ualBasic发展到60版本，在数据访问方面有了很大的改进，新的ADO组件让对大量数据快速访问成为可能。VisualBasic可借助COM/COM强大的功能，开发具有N层结构的分布式应用程序（陈惟斌等，2001）。

总之，VisualBasic可视化、部件编程、面向对象编程、事件驱动的特点使VB具有了相当完善的功能，并可节省程序开发时间，另外建立在类的基础上的，其通过类的封装而使源程序更加便于维护。

2VisualStudionet简介

VisualStudionet是微软公司提供的一套完整的开发工具，用于生成ASPWeb应用程序、XMLWebServices、桌面应用程序和移动应用程序。VisualBasicnet、VisualCnet、VisualC＃net和VisualJ＃net全都使用相同的集成开发环境（IDE），该环境允许它们共享工具并有助于创建混合语言解决方案。

VisualStudionet使开发人员能够快速创建下一代面向任何设备并与任何平台集成的Internet应用程序。通过现代化的、功能丰富的开发环境，VisualStudionet向开发人员提供了用于在 *** 作系统之间和语言之间集成解决方案的工具。利用VisualStudionet，开发人员可将现有的业务逻辑方便地转换为可重复使用的XMLWeb服务、封装进程并使它们能够用于任何平台上的应用程序。开发人员可方便地包含任意数量的、可被编录并可用于许多独立的通用描述、发现和集成（UDDI）目录的XMLWeb服务，并为应用程序提供强大的服务和业务逻辑基础。

3MapObjects简介

（1）MapObjects的结构

MapObjects是建立在微软的对象链接和嵌入（OLE）20基础之上的。OLE是当今得到最广泛支持的面向对象的软件集成技术。用户像用砖块盖房子一样利用OLE组件开发和集成Windows应用。

MapObjects是一个提供制图与GIS功能的OLE控件，它包含了超过45个可编程OLE对象。MapObjects地图控件可以直接插入到许多标准开发环境的工具集中，可以通过属性页 *** 纵地图。这些属性页是在诸如VB之类的开发环境中建立的，或者通过其他程序化相关对象来控制地图。这些对象为应用开发人员提供了有力的制图与GIS功能支持。

（2）MapObjects的特点

1）广泛的数据格式支持。支持ArcInfoCoverage、ESRIShapeFiles、ArcSDE图层；支持AutoCAD13、14和AutoCAD2000的DXF、DWG格式数据；支持矢量产品格式（VPF）数据；支持大量的栅格图像格式；支持影像目录（ImageCatalog）管理。

2）支持ODBC和ADO访问数据库表格数据源。

3）支持扩展的图形数据及 *** 作。

4）支持投影。一个Shape文件、ArcInfoCoverage或SDELayer作为一个MapLayer被添加到MapObjects中的时候，一些有关它们如何被投影的详细信息也会被保存下来。对于ESRIShapeFiles和ArcInfoCoverage来说，这个信息被保存在磁盘上的一个投影文件（prj）里。对于SDELayers来说，这个信息被保存在层定义表里面。ShapeFiles使用的投影文件仅仅是可被MapObjects进行写 *** 作的投影元数据的格式，而Coverages所使用的投影文件必须由ArcInfo产生（韩鹏，2004）。

5）增强的GPS功能。MapObjects支持对点、线和多边形目标对象的追踪。

6）空间分析功能。

7）支持数据库版本管理。MapObjects2x支持ArcSDE83的版本管理，允许根据许可权限，连接到ArcSDE空间数据库版本树中的任一指定版本。

（3）MapObjects的基本组成

MapObjects由一个名为MapContro的ActiveX控件和46个功能对象组成（韩鹏，2004）（图3-3）。其中MapControl中包括15个消息、24个方法和40个属性设置函数，而这46个对象按功能可为六大类，主要如下。

图3-3MapObjects组成图

1）数据访问对象：存取地图数据库的一组对象。提供了对Arc/Info、ArcSDE、Arc67View的Shape等空间图形数据和多种图像数据的访问支持，借助空间数据库访问对象，用户程序可成为客户端的空间数据浏览器。并提供了外部数据库连接访问对象，如Dbase、ODBC等；

2）地图显示对象：用来显示电子地图和符号化地图要素的一组对象，包括定义了控件视图窗口的消息响应函数（如各类鼠标事件，利用该类对象可以实现热区查询、坐标显示等软件功能）和当前图层、前景颜色、背景颜色、滚动条、鼠标指针等属性，并定义了空间数据对象的符号、线型、颜色、标注的字体、尺寸等属性，使得空间数据对象能以规定的属性在控件视图窗口显示出来；

3）几何对象：提供了点、线、面3类表示图层要素互 *** 作的空间数据对象；

4）投影对象：为地图或图层定义坐标系统和进行投影变换的一组对象；

5）地址匹配对象：提供了对地址的模糊查找、图形定位、地址匹配等功能；

6）实用对象：包括一个特殊的字符串对象Strings。

（三）系统测试与运行环境

1C/S端硬件环境

客户端推荐配置：PⅢ450以上的CPU，内存128M、硬盘10G以上。

服务器端推荐配置：PⅣ18G以上的CPU，内存512M、硬盘80G以上。

2软件环境

（1） *** 作系统

服务器端推荐使用Windows2000Server；客户器端推荐使用Windows2000或WindowsXP。

（2）数据库平台

AGEIS系统采用ArcSDE与SQLServer2000共同管理数据的模式。

1）SQLServer2000

关系数据库平台——SQLServer2000具有从小的部门网络到企业级网络的可伸缩性，采用客户机/服务器体系结构，满足系统数据存储、安全性以及功能性能的可扩展性等优点，是当前应用最广泛的数据库平台，与VB开发工具有很强的耦合性，是最适合的数据库平台。

SQLServer虽然没有扩展对空间数据类型的支持。但是它的二进制类型，即所谓的Image字段，可以完全管理复杂的二进制数据流。在GIS应用中，都需要这些二进制流来表达复杂的空间矢量要素及非空间数据。实践证明，SQLServer的二进制类型同其他企业级RDBMS一样，具有稳健、灵活和高效的优点。

SQLServer具有技术完整性、灵活性和开放性特点。对数据的查询、分类、汇总是直接进行的，提供了其他方式所无法比拟的查询效率。

2）ArcSDE83

ArcSDE（空间数据库引擎）是ESRI公司针对空间数据的存储问题推出的一套空间数据库管理软件。通过ArcSDE，用户可以将多种数据产品存储于商用数据库系统中，并获得高效的管理和检索服务。

ArcSDE作为空间数据的引擎，充当了客户端和服务器端的中间件，可以屏蔽不同 *** 作系统和数据库系统的差异，使面向特定领域（如空间数据管理及应用）所需的技术得以实现，供不同的客户端高效地共享和互 *** 作。

主要从以下几个方面来考虑：
随着社会的进步和科学技术水平的日新月异，企业对信息技术提供了更心信息技术的发展更是给各行各业注入了新鲜的血液。GIS技术作为信息系统的重要组成部分，在各行业的应用由来已久。随着企业对信息技术新的要求的出现，对GIS的应用也提出了新的要求，比如：海量数据的存储、系统的可伸缩性、系统的开放性、多用户的并发访问、INTERNET解决方案等。GIS应该在日新月异的IT技术中采取积极借鉴、充分融合的方式以满足用户对这一应用新的要求。
作为平台支撑软件，必须满足以下要求：海量数据的存储、高效的并发访问等。企业级信息系统以及社会级信息系统的核心是数据仓库，用来存储和管理所有的空间和属性数据。这势必要求所选用的GIS软件具备海量数据的存储和管理能力，同时具备多用户高效的并发访问机制等。结合各行业GIS应用现状，在选择GIS软件平台时，应考虑如下几个主要因素：
系统的可伸缩性：
在现代科学技术不断进步时代，任何一个信息系统都不应是孤立存在和停滞不前的。在设计和规划系统之初，就应该从宏观、从长远的观点来统筹考虑。但因为经费的投入问题、现阶段的应用需求以及其它各种硬软环境的制约，又往往无法一步到位。因此，“统筹规划，分步实施”就不失为一种上佳选择。而要做到这一点，系统所依赖的平台的可伸缩性（可扩展性则是关键，从而充分保护用户和开发商的前期投资和工作，保证系统的分步实施不会因为平台的提升和系统规模及功能需求的扩展而陷入进退两难的境地。系统规模应该是可以缩放的，可以小到一个独立的桌面应用，也可以大到为面向企业级的应用系统，应该是在系统建设的不同阶段都会有不同定位的产品来对应，给用户留有许多余地，提供基于空间信息的处理与分析，以满足各部门不同阶段、不同应用的需求。
系统的安全性：
任何一个信息系统，一旦投入实际生产运作中，其安全性的重要程度自是不言而喻，系统的安全与否应该自投入运作开始应该是和企业息息相关了。系统的安全性应该包含三个方面的内容：一是系统自身的坚固性，即系统应具备对不同类型和规模的数据和使用对象都不能崩溃的特质，以及灵活而强有力的恢复机制；二是系统应具备完善的权限控制机制以保障系统不被有意或无意地破坏；三是系统应具备在并发响应和交互 *** 作的环境下保障数据安全和一致性。因此，用以建设系统的GIS软件应该是久经考验的，并得到市场公认，有着广大用户群体和经过大量工程的成功考验。
支撑面向对象的数据模型和组建化的GIS软件技术：
数据模型是现实世界的某一部分的逻辑描述。GIS数据模型以数字的形式表达现实世界地理对象及其相互关系。数据建模的目的就是在计算机上抽象和表达现实世界，让用户可以通过在他的数据中加入其应用领域的方法或行为以及其他任意的关系和规则，使数据更具智能和面向领域应用，尽可能地简化开发过程，提高开发效率。
现在，一些大的软件公司，如ESRI公司引入了面向对象的GIS数据模型，允许用户建立自己的面向对象的在基本模型基础上扩展的数据模型。面向对象的数据模型与用户通常看待所研究事物的观点及分类很接近，因此直观且使用简单，软件处理的将是面向用户的概念，例如：杆塔和用户、人井与开关，而不是面向系统的概念，如点、线、面。
全关系型GIS技术：
GIS软件管理两类数据：空间数据和属性数据。其中，属性数据刻划了对象除空间位置外的性质，这类数据一般是可以结构化的，因此可以用传统的关系型DBMS来管理，并实现快速、可靠的检索；而空间数据则刻划对象的空间位置以及对象之间的相互关系，结构化的难度较大，因此一般采用文件系统来管理空间数据。这种数据管理的不一致性，一方面增加了GIS软件开发的复杂性，另一方面也不易保证数据管理的可靠性，给使用带来不便。
近年来，国外GIS与数据库开发商（如ESRI公司与IBM公司）加紧了联合的步伐，共同开发全关系型的GIS软件，使GIS软件能充分利用商用数据库中已经成熟的众多特性，如内存缓冲、快速索引、数据完整性和一致性保证、并发控制、安全和恢复机制及分布式处理机制，明显地提高了GIS软件管理空间数据的能力。
现在，新一代全关系型GIS支撑软件基础上开发的企业级GIS软件已经投入运行，取得了很好的效果。
支持长事务处理和版本管理，支持海量数据管理：
在企业的实际应用中，往往有许多工作并不是一挥而蹴，也不是一个两个人就能够独立完成的，而是需要多人协同作业，需要一周一个月甚至更长时间来完成。在这种情况下，系统的长事务处理和版本管理功能就显得尤为重要。此外，作为一个完善的系统，应该能支持海量数据管理，这在系统建设和应用的初期可能不会显得十分重要，但却是系统设计过程就应该考虑到的问题，避免随着系统应用的进一步加深，数据量达到一定程度时由于系统不支持海量数据管理所带来的重建、换平台等一系列问题。
系统的开放性：
为了充分利用已有的企业资源，要求GIS软件必须具备良好的开放性，包括支持多种硬件平台、 *** 作系统、数据库以外，还要求能够将已有的各种格式的数据转换目前可用的数据类型，及支持多种数据格式的转换。GIS支撑软件是否开放主要体现在以下三个方面：首先是数据结构特别是图形数据结构的开放性，要求有开放的数据格式，有标准的外部数据交换格式，同时这种数据格式又是可以扩展的，如ESRI公司的shape数据格式等。其次是产品二次开发技术的开放性，能够支持通用的开发集成环境，如Delphi、Visul C++,Visul Basic等；支持通用的商业关系数据库，如DB2，Orcale和SQL Server等；支持各种必须的工业接口标准等。第三是产品结构的开放性，它们可以按照不同的应用需求，搭配成一种客户/服务器体系结构。
能够提供全方位的企业级解决方案：
企业的GIS系统是整个企业的应用平台。因此，在选择基础支撑GIS系列软件产品时，这些GIS软件产品应该支持企业级的GIS应用，也就是说，应该能够根据用户的特点，在客户端和服务端为用户提供多种适合用户的选择。
根据用户应用需要和投资计划的不同，GIS产品系列应该支持从偶尔用GIS功能的用户到复杂的多用户的企业级系统应用。这意味着，随着用户的应用对GIS功能的需求的增长，从某个GIS软件家族中选取适合的产品。日后，随系统的扩展而进一步选取较高端的产品，以满足新的GIS的应用需求。
采用工业标准或事实上的工业标准：
建设GIS系统是一个投入大、时间长的过程，这要求平台供应商对用户的应用系统提供长期的支持和维护。由于不同的GIS软件之间的数据结构、开发方式、技术支持上的巨大差异，所以当用户从一种GIS软件转换到另一种GIS软件，往往意味着巨大的投资被浪费；甚至即使采用同一种GIS软件，从一个开发商转换到另一个开发商，都有可能造成数据的丢失，因为开发过程中，不同的开发商对相同的设备设施有着不同的数据描述。因此，采用工业标准和事实上的工业标准有利于保护用户的投资。
另外，由于GIS系统所包含的内容非常庞杂，技术涉及面广，应该采用具有广大用户群的GIS产品，从而在技术支持、产品的稳定性和产品的升级换代等方面得到保证。

基于GIS的通信管网管理系统架构设计

管网资源监测管理系统充分利用 GIS 平台，将分布范围广泛的管网设施和地理位置有机地结合，不仅提高了企业的管理水平，而且提升了企业的服务能力。因此，该系统研究具有现实意义和广阔的应用前景。

1 设计方案及原则

11 系统设计方案

地理信息系统是对地理环境中的有关问题进行分析和研究的手段，它是一种采集、处理、传输、存储、管理、查询检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统。利用计算机建立地理数据库，将地理环境中的各种要素，包括它们的地理分布状况和所具有的属性数据，进行数字存储，建立有效的'数据管理系统，通过对各个要素的综合分析，方便快速地获取信息，满足应用和研究的需要，并用图形和数字的方式来表现结果。

通信管网资源与地理空间位置有着密切的关系，本系统充分利用GIS的特点，通过Visual Basic60高级语言嵌入 TopMapActiveX组件进行二次开发，设计了地理位置信息与管网资源数据有机融合的监控管理综合系统。Visual Basic能够提供创建图形用户界面(GUI)的方法，可以方便快捷地调用外部控件，具有功能强大的数据库访问特性;TopMap ActiveX地理信息系统开发组件具有完善的地图 *** 作功能。利用成熟的技术和可靠的数据采集硬件设备，以 Windows 2000/NT为网络 *** 作系统，使用MicroSoft的SQL Server2000作为后台数据库系统，利用 ADO技术实现数据库访问，能够满足系统的时实性和可靠性。

12 系统设计原则

(1)规范性。在系统设计中制定资源分类、编码等一系列方案，同时把通信行业标准考虑到方案之中，做到系统规范化。(2)科学性。编码时采用区段码和从属编码结构，利于计算机的直接存贮和数据库的管理，便于系统数据的快速检索和更新。(3)扩展性。建立一个开放的系统，留有充分的扩充空间，以便对系统扩充或移植。(4)实时性。能进行动态数据的管理，并保持数据的一致性和实时性要求。(5)安全性。对用户权限进行分级管理。

2 系统结构

21 系统功能结构

管网资源监控管理系统是对通信站辖区内的通信管网资源(如管道、人井等)进行计算机管理和监控，包括管网资源数据录入、查询、修改、统计分析、打印输出、地理图形显示、监控数据采集和故障报警显示等功能。系统的功能结构如图1所示。

22 系统网络结构

整个系统主要由GIS工作站、GIS服务器、数据服务器和多通道通信服务器组成，采用客户/服务器结构，各通信站点通过原有的内部 10/100 m网络访问。其中：GIS工作站负责本地管网数据的维护管理和监控;多通道数据服务器完成对管网监测数据的采集与通信;GIS 服务器实现对地理属性数据的存储;数据服务器用来存储管网资源数据信息。系统的网络结构如图2所示。

3 监控管理模块设计

31 资源数据管理

管网资源数据管理包括管网数据(地理信息数据和线路资源数据)录入、数据查询、数据统计和打印输出等模块。

(1)管网数据录入

管网数据录入模块用于对基础地理信息和线路资源信息进行录入、修改、删除、存储。数据库服务器完成基础图形与数据存储处理等功能;系统管理员有权修改用户权限、增删用户账号。

(2)数据查询/统计

系统根据工作人员的需求对基础地理信息和通信网络信息进行查询;按照给定的统计条件对各通信站的分布位置及覆盖区域、管道分布、缆线、人井等线路信息进行统计分析。

(3)打印输出

将GIS中的数据经过分析、转换处理，以直观的图表形式输出。

32 监控数据采集

监控数据采集模块通过传感器完成对管网资源状态数据(压力、温度、水位等模拟量)时实采集与通信，实时监测主要监控点的模拟量是否越限，监控数据判别流程如图3所示。

各通信站点通过监测设备从监测现场采样数据，上报数据经过预处理后输入到系统中，通过与监控标准库的数据进行对比分析来判断管网资源是否发生故障。如果检测判断发生管线受损、模拟量越限时发出报警信息，并对故障位置进行准确定位。如果检测判断没有发生故障，系统不报警，同时继续监测现场数据。

33 地理图形/监控报警显示

借助可视化技术，通过图形及其图形变换、声音传递消息等手段，可以实现更为人性化的人机交互。系统的显示包括地理图形显示和监控报警显示两部分。

地理图形显示是建立在对该系统内所有的管网资源实体分类的基础上，一类实体建立一个图层，整个系统是由所有实体相对应的图层叠加而成的。地理图形显示用于电子底图和线路资源符号的显示，具有漫游、无极缩放、分层显示等功能。监控报警显示将实时监控数据和地理图形相结合，在地理图形界面上实时监控网管设备的运行情况。当发生故障时，在GIS 图形界面上用特殊颜色进行标记，对管网设备故障准确定位显示，并进行声光报警，通知维护人员及时抢修。

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1、GIS内核 Geotools Geotools是一套基于Java平台的开源GIS API中间件，实现了完整的GIS底层功能。
2、空间数据导入/转换地理数据的获取 地理数据来自文件、数据库和WMS/WFS服务器。
文件方式：支持读取的地理数据文件：ESRI Shape、Mapinfo Tab/Mif、Geomedia Access等，建议使用Shape文件格式，Oracle和PostgreSQL提供Shape文件导入数据库的程序。
WMS/WFS服务器：Internet上有很多开放的GIS应用服务器，例如NASA、InterGraph、TerraServer等，通过它们获取各种免费地图资源。
Google Map资源：Google Map没有采用标准的WMS/WFS协议，可以通过调用开放的Google Map API，附加自定义的WMS/WFS图层，实现应用目的。例如：通过Google Map可以免费获取高分辨的Google Map卫星地图。
3、空间数据引擎
开源：PostgreSQL（PostGIS）、MySQL（41以上）
商业：Oracle、DB2、ArcSDE
开源商业空间数据库推荐使用PostgreSQL。
使用商业空间数据库引擎，例如Oracle Spatial、ArcSDE，可以非常方便的处理地理数据，更好的处理海量数据，以及与现有商业软件共享数据。
4、应用服务器 Geoserver Geoserver是一个基于J2EE的开放的GIS应用服务器，实现了OGC(Open Geospatial Consortium)制定的WMS和WFS（WFS-T）规范，Geoserver是整个GIS应用系统的中枢部分，承担大部分业务处理任务。（新版本（133）增加了对Google Earth KML/KMZ的支持。）
需要注意的是，Geoserver不只是WebGIS服务器，它可以为桌面应用程序（Udig、Mapinfo）或移动设备（支持J2ME的PDA、手机）提供地图支持。
5、桌面应用程序（C/S） Udig、GVSig
Udig 是一个使用Eclipse RCP和GeoTools构建的桌面地理信息系统，采用Eclipse SWT图形组件，具有更快的运行速度。Udig可以直接读取Shape文件，访问DB2或Oracle空间数据库，访问OGC WMS/WFS服务器。 Udig提供浏览、查询、编辑、测量等基本的GIS *** 作功能。
6、Web应用程序（B/S） Mapbuilder Mapbuilder是一个采用AJAX(Asynchronous JavaScript and XML)技术开发的WebGIS客户端，它的内部结构基于MVC(Model-View-Controller)，具有良好的可读性和可扩展性，兼容 Firefox 10+, Internet Explorer 60+, Mozilla 13+, Navigator 6+等浏览器。

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