設計模式實現ECharts在GIS中的快速應用

謝祎 楊建欽 岳翔 呼和

摘要：針對服務GIS平臺，本文研究了GIS結合ECharts實現統計圖功能的技術與方法。著重闡述了通過兩種設計模式重新構造創建和調用插件接口，并提出了設計重構接口的原則和思路。最后通過項目實踐驗證了在這些原則思路在GIS平臺中的推廣應用中的效果及意義。

關鍵詞：海洋石油;GIS平臺;ECharts;設計模式

中圖分類號：TP391? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）24-0018-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

基于純Web前臺技術的GIS平臺作為一種跨平臺、可運行于移動設備的新型可視化工具，目前在海洋石油很多系統中得到了廣泛的應用，為海洋石油中下游信息化提供了強大的GIS圖形化支撐。統計圖以其形象具體、簡明生動、通俗易懂、一目了然的特點成在很多信息化應用中成為必備的功能。在海洋石油使用GIS平臺的眾多應用中都提出了對統計圖功能的需求。

本文介紹了利用軟件設計模式中的工廠及外觀模式對現目前流行的ECharts統計圖開源代碼包進行重新包裝設計，為功能使用者提供能方便融入現有GIS平臺、針對業務邏輯的、簡單易用的調用接口，為現有系統使用開源代碼擴展新功能提供了一種成熟可行的思路。

1 研究思路及實現步驟

1.1 研究思路

GIS平臺作為一個跨專業、多應用和集中展示的海洋石油專業業務的綜合工作平臺，服務于海洋石油勘探開發業務的科研、管理及決策工作。該平臺在海油勘探、開發等專業已經有很好地應用，并取得了很好的效果。基于多個應用需求，GIS急需在平臺中加入統計圖功能。經過調研，ECharts開源庫成為最優方案。ECharts是一個當前流行功能強大的統計圖表可視化開源功能庫，使用純Web前端技術實現，可以流暢地運行在 PC 和移動設備上，兼容當前絕大部分瀏覽器（IE8/9/10/11，Chrome，Firefox，Safari等），提供直觀，交互豐富，可高度個性化定制的數據可視化圖表以及常規的折線圖、柱狀圖、散點圖、餅圖、K線圖，非常契合當前GIS平臺對統計圖功能的使用要求。實現統計圖功能的思路就是將ECharts開源包融合進GIS平臺，并給統計功能使用者提供簡單易用的調用接口。

1.2 面臨的問題

由于ECharts功能強大，覆蓋領域較廣，導致其參數系統設置復雜，學習使用較為困難，需要有經驗的開發者經過較長時間習才能掌握。另外ECharts還需要和現有GIS平臺融合，這需要二次開發人員對GIS平臺本身有較深入了解，這在實際應用中就大大增加了使用難度，延長了開發周期，增加了開發成本，不利于其在各專業系統的推廣應用。為了解決上述問題，首先要實現GIS平臺和ECharts整合，讓后續使用該功能的開發者無須關注ECharts融入GIS平臺的細節。第二，對于最需要花時間進行學習設置的復雜參數進行接口簡化，讓后繼開發者只需關注和實際業務邏輯相關的統計數據、標題等參數設置。

2 實現步驟

2.1 使用工廠模式對創建過程進行封裝

對于ECharts的整合問題，我們決定采用軟件設計中的工廠模式，工廠模式是一種實例化對象模式，是用工廠方法代替new操作的一種模式，在工廠模式中，我們在創建對象時不會對客戶端暴露創建邏輯，而是通過使用一個共同的接口來返回新創建的對象。

在具體實現中，創建能被GIS使用的ECharts實例的復雜邏輯被隱藏在創建工廠中，二次開發人員在創建ECharts只需要編寫簡單代碼，如下所示：

var myEChart = L.echartsFactory.createInstance（[30， 118]， [160， 160]， map， "marker002"）;

調用者只需指定要顯示的位置、大小、以及可后繼對其進行操控的ID，即可創建出已經和GIS平臺融合好的ECharts實例。使用者完全不用關注ECharts和GIS平臺的融合問題。

2.1.2 使用外觀模式重新設計調用接口

對于ECharts原有功能調用接口過于復雜，需要大量時間學習才能掌握的問題。我們運用外觀模式對調用接口進行了重新封裝設計。外觀模式（Facade Pattern）屬于結構型設計模式，它向現有的系統添加一個接口，來隱藏系統的復雜性，降低訪問復雜系統的內部子系統時的復雜度，簡化客戶端與之的接口。這種模式涉及一個單一的類，該類提供了客戶端請求的簡化方法和對現有系統類方法的委托調用。

如圖1所示，在原有設計中，用戶調用系統功能時，每個用戶對各子系統以及子系統間的相互關系都要進行學習了解，這直接導致開發難度加大，開發周期變長。且用戶程序和各系統間形成緊耦合，不利于將來的系統升級維護。

圖2的方案用外觀模式加了統一的高層接口，該高層接口負責和子系統進行交互，每個用戶不必需要了解子系統的細節，只需調用這個經過簡化的面向業務邏輯高層接口就可以。在GIS項目的具體實施中，我們給ECharts設計添加了外層裝飾類（EChartsDecorator），對外只提供設置統計數據、設置統計圖標題、顯示、關閉等和業務邏輯相關的接口。調用者不必關注ECharts內部技術細節，讓開發人員很短時間內就能學習掌握，大大提高了開發效率。 示例代碼：

myEChart.setTitle（'我的項目圖1'）; //設置統計圖標題

myEChart.setXAxis（['地質儲量（公司）'， '地質儲量（國家）'， '技術可采（公司）'， '技術可采（國家）'， '經濟可采（公司）'， '經濟可采（國家）'， '經濟可采（上市）']）; //設置X軸各列名稱

var series = [ //統計數據

{ name： 'P1'， data： [xxxxxx.x， xxxxxx.xx， xxxxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxxx.xx]，}，

{ name： 'P2'， data： [xxxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxx.x， x， xxxx.xx]， }，

{ name： 'P3'， data： [xxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxxx.xx， xxxx.xx， x.xx， x， xxx.xx]， }，

];

myEChart.setSeriesData（series）; //設置統計數據

myEChart.showChart（）; //開始顯示統計圖

如上例代碼所示，后續開發者只需提供具體的統計圖數據、統計圖名稱、坐標名稱等和用戶業務邏輯相關的參數，即可實現統計圖功能。調用接口直觀易懂，開發人員很容易理解掌握，短時間內就可實現項目需求，方便了其在各專業項目的推廣使用。

2.2 應用效果

如圖3所示，GIS平臺主界面的是海洋石油海域GIS遙感底圖。粉紅色多邊形是加載的油氣田空間對象，上面顯示的則是其生產數據相關的統計圖（虛構數據）。目前GIS平臺的統計功能已應用于公司的油氣儲量評估及管理系統，并取得了良好的應用效果。

3 應用意義

針對海洋石油勘探專業的需求目標，為原有的GIS添加了統計圖功能接口。其重要的實用意義在于：

1） GIS平臺有了瀏覽空間對象的統計圖功能，大大增強了GIS平臺滿足應用需求的能力。

2）并且通過此次實踐，摸索出了一套簡化復雜接口的模式。大大縮短了未來開發者學習使用GIS統計功能的周期，方便了GIS平臺的推廣應用，這種設計原則非常適合應用于GIS平臺未來新功能接口的開發。

參考文獻：

[1] 張云飛，張欽，楊建欽，等. 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.中國海上油氣，2009 21（3）; 211-214.

[2] ECharts2.0 官網[EB/OL]. http：//echarts.baidu.com/echarts2/index.html

[3] [日] 結城浩. 圖解設計模式[M].北京：人民郵電出版社，2017.

【通聯編輯：梁書】