基于ArcGIS Server的天津市突發性地質災害信息網絡發布平臺建設設計與實現

張像源

（天津市地質調查研究院，天津 300191）

0 引言

天津市突發性地質災害主要分布在薊縣北部山區，其類型主要包括滑坡、崩塌、泥石流等地質災害，具有隱蔽性、突發性和破壞性強等特點，其防范難度大，直接威脅人民群眾生命財產安全，影響社會穩定。為此，新時期天津市為進一步加強地質災害防治工作，提出加強氣象災害監測預警及信息發布是防災減災工作的關鍵環節，是防御和減輕災害損失的重要基礎［1］。通過加快構建國土、氣象、水利等部門聯合的監測預警信息共享平臺，為有效規避地質災害，快速有序組織臨災避險、綜合治理、加強應急救援工作，使災害造成的人員傷亡和財產損失明顯減少提供基礎依據。

1 平臺建設目標及發布的內容

系統平臺的建設目標是基于網絡技術、GIS技術、數據庫技術并結合地質環境專業知識，建立集數據發布、管理、查詢、共享等為一體的天津市突發性地質災害數據網絡發布與共享平臺，目的是將突發性地質災害的信息向社會公布［2］，為汛期防災避災、指導搶險救災等提供基礎的地質災害輔助信息。因而平臺發布的對象是突發性的地質災害，其內容涵蓋了在天津市北部山區實施的汛期巡查與監測獲取的地質災害隱患點的基本信息、群測群防信息、汛期氣象災害預警預報信息，實施地質災害調查評價獲取的各類調查成果圖件，以及地質災害防治知識等方面的內容。主要內容如下：

1.1 地理和基礎地質要素

發布天津薊縣北部山區地理要素，包括公路、水系、居民地、等高線等內容，同時發布地質要素如斷裂、褶皺等。

1.2 地質災害點的基本信息

主要是以地質災害空間分布圖為導航，反應了各類地質災害點的位置、類型、規模、穩定性和方向等信息。提供每個災害隱患點的位置信息、地質環境、基本特征、變形活動特征、成因分析、穩定性分析、危害情況、防治建議、平面圖、素描圖、多媒體等內容。

1.3 地質災害群測群防信息

發布整個北部山區的群測群防行政體系結構、每個地質災害隱患點的地質災害防災預案表、工作明白卡、避災明白卡等內容，為實施群測群防、防災避災提供輔助信息。

1.4 地質災害氣象預警預報信息

包括汛期實況雨量、預測雨量、汛期每相應的地質災害氣象預警級別，以GIS圖層的形式體現，為預先指導人們避災提供預報信息。

1.5 調查評價成果內容

發布薊縣北部山區地質易發程度分區圖、地質災害危險程度分區圖、地質災害防治規劃圖、地質災害搬遷場址建議分布圖等調查成果圖件。這些圖件分別反映了薊縣北部山區地質災害易發分區，地質災害隱患點和可能造成較多人員傷亡和嚴重經濟損失的危險區、地質災害防治分區、災害點防治措施、防治分期及防治分級以及搬遷場址適宜性區劃等內容。為政府、科研等進行地質災害防治規劃、防災避災、治理監測和搬遷避讓等提供輔助信息。

2 關鍵技術

2.1 WebG IS平臺選擇

國產的主要有武漢中地的MapGIS K9 IGServer、SuperMap IS.NET等。國外著名的WebGIS軟件常見的有：美國 Esri公司的 ArcGIS、Intergraph公司的GeoMediaWebMap以及美國 Pitney Bowes公司的MapXtreme、Mapx 組件等［3］。

ArcGIS Server是一個基于Web的企業級GIS解決方案，它從ArcGIS 9.0版本開始加入ESRI產品家族［4］，由于 Esri公司的 ArcGIS Server將 GIS和網絡技術（Web）結合在一起，它不僅具備發布地圖服務的功能，而且還能提供靈活的在線編輯和強大的分析能力，具有以下突出的特點和優勢［4］：

（1）在服務器端集中式管理。

（2）用戶在B/S模式下也可享受高級的GIS服務。

（3）借助負載均衡能力支持大量的并發用戶的訪問。

（4）支持主流的網絡技術定制適合自身需要的網絡GIS解決方案。

因此，擬采用 ArcGIS Server作為開發平臺，目前，ArcGIS Server10.1是其最新版本。

2.2 系統架構

2.2.1 B/S模式

平臺的建設采用B/S（Browser/Server）模式。在這種模式下，用戶工作界面是通過WWW瀏覽器來呈現，極少部分事務邏輯在前端（Browser）實現，而主要事務邏輯則在服務器端（Server）來處理，這種模式就是所謂的瘦客戶端，其優點是：維護和升級方式簡單，身邊只要有一臺能上網的電腦，而不用安裝任何專門的客戶端軟件，就能實現在任何地方瀏覽、查詢地質災害信息，其總體優勢顯而易見。

2.2.2 總體結構

平臺體系結構設計為典型的三層架構，分別是：

（1）數據層：是指地質災害數據庫、雨量數據庫、空間數據庫、業務數據庫用戶管理數據庫等，包括表、視圖、存儲過程、觸發器等數據庫對象以及空間GIS圖層，分布于服務器端。

（2）業務邏輯層：其作用是對用戶提交的查詢、檢索命令在數據層進行查詢并返回給用戶層，分布于服務器端，包括數據管理、后臺管理、各類數據發布、數據瀏覽、查詢與檢索等各種功能。

（3）用戶層：其作用是最終數據查詢結果、地圖數據的顯示平臺，它接受業務邏輯層返回的數據，一般是指用戶的WWW瀏覽器。

系統的結構如圖1所示。

2.3 AJAX技術

AJAX是異步的JavaScript和XML的簡稱，它其實是老技術的一個新組合。Ajax技術使用SOAP或其它一些基于XML的web service接口，并在客戶端采用JavaScript處理來自服務器的響應，Ajax引擎在客戶端運行，承擔了一部分本來由服務器承擔的工作，從而減少了服務器負載。應用此技術后，本系統能夠輕松實現客戶端腳本和服務器端代碼間的交互，從而避免了頁面因回發帶來的頻繁刷新，優化了瀏覽器和服務器之間的傳輸，減少不必要的數據往返，節約了帶寬占用。

3 系統功能劃分

系統的總體功能可劃分為前臺和后臺兩部分。前臺主要包括數據組織、數據瀏覽、數據查詢、工具和用戶登錄等功能；后臺主要包括數據的組織與管理、數據服務發布、用戶和權限的管理等。

3.1 數據分類

3.1.1 數據組織結構

實際工作中，地質災害數據一般由文件夾、GIS圖層、圖片、多媒體和數據庫等組成，為了在平臺中便于管理這些數據，將數據庫結構抽象為四級，即由數據庫對象→圖類對象→圖層對象→圖層相關內容對象四級組成，其中在圖類對象中允許嵌套圖類對象，且前者是后者的父級容器（圖2）。這種樹狀的數據結構為平臺數據組織提供了靈活的管理方式，便于用戶管理相關地質災害數據。

3.1.2 具體分類

將地質災害信息按照專業進行分類。一般分為地理要素、地質災害兩圖類。各個類別還可以再進一步細分，如地質災害類別還可劃分為防治規劃、預警預報、群測群防等子類。在每個分類下，可以動態地發布該類別的圖層及其它相關信息，如地質災害基本情況數據庫表、平面圖、素描圖、避災路線圖、視頻等信息。

圖1 系統三層架構Fig.1 Framework of the system

圖2 數據組織結構Fig.2 Data structure used in the system

3.2 數據瀏覽

包括圖形、屬性數據、多媒體等數據內容的瀏覽。

地質災害相關圖形瀏覽是平臺的主要基礎功能之一，在瀏覽器中通過鼠標操作實現，主要功能有地圖顯示、地圖放大、地圖縮小、地圖移動、地圖復位、地圖刷新、鷹眼顯示、距離量測等。

屬性數據和多媒體數據的瀏覽功能主要是通過查詢和鼠標選擇命令在客戶端和服務器端交互處理后實現對相關信息的查看。

3.3 數據查詢

包括按照范圍查詢、關鍵詞查詢、地質災害條件組合查詢等多種方式。其中按照范圍查詢包括點擊查詢、多邊形查詢、矩形查詢等，查詢的目的是查找范圍內的地質災害信息；而關鍵詞查詢和條件組合查詢的方式則是利用用戶輸入的條件進行屬性的查詢，并將符合條件的內容經搜索后呈現給用戶，同時提供搜索結果的空間定位，這種查詢可包括精確查詢和模糊查詢兩類。

3.4 災（險）情速報

將已經發生的地質災害信息通過平臺直報，主要內容有已發生的地質災害點的地理位置、災情險情等級、災害規模、規模等級、死亡、失蹤、受傷人數以及直接損失等信息。

圖3 系統主界面Fig.3 Inter face of the system

圖4 天津市突發性地質災害數據發布平臺部署圖Fig.4 Connection between different components in the system

3.5 后臺管理

3.5.1 數據服務發布

數據服務（Data Services）提供對數據庫和數據倉庫內數據集合的訪問［3］，ArcGIS Server可以支持多種服務類型，Map Service是使用最多的一種 ArcGIS Server服務。該服務可以支持發布二維地圖［3］。將地質災害空間圖層以服務的形式進行發布，提供給平臺調用，進而實現數據的訪問。

3.5.2 用戶權限的管理

用戶的權限包括數據瀏覽、數據管理、數據發布、數據查詢、角色管理、用戶管理等方面，并通過控制用戶權限，實現對數據的分級訪問。

4 系統的實現

以ASP.NET2.0為開發環境，基于微軟的.Net frame Work、XML技術，利用 VS2005開發工具，采用B/S的瘦客戶端模式，構建了在ArcGIS Server支撐下的天津市突發性地質災害信息發布平臺（圖3）。系統的主要界面由工具欄、數據組織視圖、數據查詢與結果視圖、地圖視圖、鷹眼視圖、后臺管理等部分組成。利用該平臺實現了天津市薊縣北部山區包括崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害調查評價、巡查監測等信息、預警預報、群測群防等內容的發布與管理。

整個系統擬采用三層架構部署。包括用戶瀏覽器、Web服務器、應用服務器和 GIS Server。在 GIS Server中，GIS Server本身包含了兩個部分，SOM（Server Object Manager）和 SOCs（Server Object Containers）。具體部署圖4。

5 結束語

基于網絡技術、GIS技術、數據庫技術并結合地質環境專業知識，建立了天津市突發性地質災害數據網絡發布與共享平臺，借助此平臺，通過互聯網為各級工程技術人員、政府管理機構以及其它關注該地區地質災害的公眾，提供地質災害發育特征、群測群防、預警預報、巡查與監測信息的分級瀏覽、查詢等服務，通過地質災害信息的共享，為地質災害工程治理、搬遷避讓和應急處置提供依據。

［1］天津市政府辦公室.關于加強我市氣象災害監測預警及信息發布工作的實施意見［R］.2011.The Administrative office of the People's Government of Tianjin.Implementation opinions on strengthening Tianjin city's meteorological disaster monitoring and early warning and information dissemination［R］.2011.

［2］天津市政府辦公室.關于進一步加強地質災害防治工作的實施意見［R］.2012.The Administrative office of the People's Government of Tianjin.Implementation opinions on further strengthening the prevention of geological disasters［R］.2012.

［3］張像源，等.天津城市地質信息管理與服務系統工作報告［R］.天津：天津市地質調查研究院，2010.ZHANG Xiangyuan，et al.Geological information management and sevice system report on the work of Tianjin city［R］.Tianjin：Tianjin Institute of Geological Survey，2010.

［4］劉 光，等.WebGIS開發 -ArcGIS Server與 NET［M］.北京：清華大學出版，2009.LIU Guang，et al.WebGIS development-AreGIS Server and NET［M］.Beijing：Published by Tsinghua University，2009.