GIS標注算法服務化應用研究

謝祎 楊建欽 岳翔 呼和

摘要：針對海洋石油GIS平臺的文字標準功能，本文研究了通過服務器實現復雜算法服務的技術與方法。著重闡述了純WEB前臺調用后臺算法服務的步驟，以及算法的COM封裝、C#服務程序和COM算法模塊通訊等關鍵技術，并提出了WEB前端結合后臺算法服務復用原有資產以及高效的優勢。最后通過項目實踐驗證了這種復雜算法后臺服務化方案在中海油GIS平臺中的應用效果及意義。

關鍵詞：海洋石油;GIS平臺;標注算法;COM技術;后臺服務化應用

中圖分類號：TP391? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）21-0024-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

“數字海洋”已成為海洋石油行業信息化建設的發展方向和趨勢。在對海洋石油資源的開發中，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、多層次并錯綜復雜的信息資源管理、分析和應用中發揮著重要作用。企業原有的GIS服務平臺前端是基于C++編寫的ActiveX控件，只能應用于Windows系統，不能應用于移動設備，且安裝過程麻煩，限制了平臺的應用。最近幾年基于純Web語言開發的GIS前端平臺以其免安裝，可運行于各版本瀏覽器，跨操作系統跨平臺、移動設備友好等特點得到了廣泛的應用。GIS平臺也基于純WEB前端技術進行了平臺升級，相應也產了一些問題。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的代碼在運行復雜算法時效率低、運算速度慢，達不到使用要求。怎樣復用已有的算法資產且兼顧平臺性能是GIS升級中必須要考慮的問題。

本文介紹了將原有的C++文字標注算法封裝成COM，并用后臺服務調用的方式，在升級后的GIS平臺快速實現文字標注算功能的實用方案，并詳細介紹了具體實現的步驟和其中的技術要點。

1 升級后GIS平臺文字標注功能的實現研究

1.1 建設目標及思路

目標是將原有GIS平臺的多邊形文字標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++文字標注算法封裝成后臺服務模塊，通過服務調用方式給各前臺客戶端提供算法服務。

1.2 關鍵技術及方法

1.2.1 升級后的基于服務GIS平臺技術架構

升級后的基于服務的GIS平臺架構如上圖所示，移動設備、PC等客戶端通過瀏覽器加載GIS前臺核心框架代碼，GIS核心框架再根據具體需求加載空間數據插件（負責后臺數據庫數據讀取）、空間分析算法插件（坐標計算等算法）以及用戶定制的其他功能插件，GIS核心框架負責用戶交互、地圖繪制、空間對象管理等核心功能。調用后臺算法則由算法插件發起，C#網站服務程序負責接收調用參數，并調用本地COM算法，最終將結果返回前端GIS平臺。

1.2.2 文字路徑標注算法的封裝

文字路徑算法是根據多邊形坐標，計算標注文字位置的算法。在GIS系統中經常應用于各種面類型空間對象（如盆地、油田、礦區、保護區）的名稱標注。為了方便C#服務端程序調用，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要點：

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

2）定義接口參數時，傳入的內存指針地址用LONG類型，傳出的內存指針地址用LONG *類型，目的是方便使用全局堆地址進行數據交互。

3）在接收數據和返回結果時，要在全局堆分配內存，保證數 據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 服務器端C#程序和COM程序的通訊

在調用COM算法時，C#程序和C++ COM組件的通訊是其中難點，因為要涉及托管代碼和非托管代碼間的參數傳遞，以下是調用步驟和要注意的技術要點。

步驟 ：

1）將生成的COM控件在服務器端進行注冊。

2）在C#服務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#托管代碼進行交互的Interop類，通過這個類C#就可以調用COM的接口。

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

技術要點：

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

2）傳參前，要將托管代碼本地數據拷貝到分配好的全局堆內存中，示例如下：

3）對于返回結果，則要執行相反的步驟，要將全局堆的數據，考入托管代碼本地內存。示例如下：

4）在調用結束后，不要忘記釋放全局堆內存，示例如下：

1.2.4 前端GIS調用后臺算法服務

瀏覽器端通過http請求，將要計算文字標注路徑的多邊形坐標和其它參數以JSON格式發給服務器端，計算結束后，前端的GIS平臺代碼使用AJAX異步通訊技術接收服務器傳回的JSON格式的計算結果，并負責解析成文字路徑坐標，然后根據經緯度坐標將文字標準在地圖上。

2 應用效果

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，圖中藍色的面對象是加載的渤海海域的盆地，盆地的名稱則是調用后臺文字路徑標注算法服務實現的文字標注，在實際使用中速度快、無延遲，完全滿足了升級后GIS平臺需求。

3 應用意義

通過以上描述的方法步驟，我們在很短的時間內為升級后的GIS平臺實現了文字路徑標注功能。其重要意義在于以下兩點：

1）為企業傳統軟件升級改造提供了一種重復利用原有算法，節約成本，減少開發周期的切實可行的方案。

2）將WEB技術前端跨平臺、跨瀏覽器、移動端友好等優點和后臺C++程序計算速度快、效率高的優點很好地結合在一起。為將來給升級后GIS平臺添加其他所需的復雜算法，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：

[1] 張云飛，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 .

【通聯編輯：梁書】