基于Asp.Net MVC框架的礦山地質環境信息系統的研究與實現

張熠斌 朱喜君 劉傳深 宋金紅

摘? 要：在Asp.Net MVC框架下，基于Nhibernate數據庫映射、IoC控制反轉和Razor模板引擎等關鍵技術，采用C#語言編碼，研發了具備數據管理、數據查詢、數據統計、趨勢分析和數據導入導出等功能為一體的礦山地質環境信息系統，并通過單點登錄、WCF數據服務和插件式軟件開發等技術與地質環境一張圖信息平臺進行了深度集成，實現了在三維一張圖環境下的礦山地質環境數據的管理、查詢、統計、分析和展示，深化了系統應用。

關鍵詞：礦山地質環境;趨勢分析;MVC;Nhibernate;IoC;Razor

Research and Implementation of Mine Geological Environment

Information System based on Asp.Net MVC Framework

ZHANG Yibin1， ZHU Xijun1， LIU Chuanshen1， SONG Jinhong2

（1.Jilin Geological Environment Monitoring Center （Jilin Geological Disaster Emergency Technical Guidance Center），

Changchun 130021; 2. College of Resources and Environment， Jilin Agricultural University， Changchun 130118）

Abstract： Under Asp.Net MVC framework， mine geological environment information systems is developed by C# language coding with functions of data management， data query， data statistics， trend analysis， data import and export as a whole based on Nhibernate database mapping， inversion of control and Razor template engine and other key technologies. The system application is deepened by integration of single sign on， WCF data services， plug-in software development and other technologies with one map of geological environment to realize the management， query， analysis and display of data in a three-dimensional one map environment.

Keywords： Mine geological environment; Trend analysis; MVC; Nhibernate; IoC; Razor

0 引言

經過多年礦山地質環境調查和監測，形成了多期礦山地質環境調查成果數據，這些數據具有多源、異構和分散等特性（劉傳正等，2006;邢麗霞等，2011），且未能形成一套完整的從數據生產到管理和更新的信息系統，對數據進行系統化的管理，形成了數據孤島，難以為礦山地質環境調查、監測以及生態修復提供科學的數據依據，更無法建立數據共享服務體系。在當前大數據建設的背景下，進一步推動礦山地質環境調查、監測成果的深度轉換與應用，提升數據服務的廣度和深度，促使礦山地質環境調查、監測成果走向量化分析階段，已是亟待解決的問題（吉林省地質環境監測總站，2018）。因此，亟需研發一套功能完整化、數據集成化、信息綜合化和成果可視化的礦山地質環境信息系統。

1 系統設計

1.1 層次結構

本系統按照B/S設計模式，在.Net平臺下，基于Asp.Net MVC技術、WCF技術、數據庫技術和三層體系架構技術，結合礦山地質環境調查評價數據庫規范，采用C#語言編碼研發而成。在功能結構方面，按礦山地質環境實際業務需求，劃分了數據管理、數據查詢、統計分析、數據導出和數據導入5個核心模塊。在系統登錄和權限管理方面，借助統一的單點登錄身份認證系統提供的WCF服務進行集中化的管理，以實現一次登錄多系統同時授權的機制，避免重復登錄，提高用戶體驗。在系統研發和集成方面，考慮到與面向服務架構（ Service Oriented Architecture，SOA） 的地質環境一張圖信息平臺進行無縫集成，以實現地質環境數據的一張圖展示、管理、統計查詢與分析等功能（張熠斌等，2017）， 礦山地質環境信息系統在設計和研發上采取了既獨立又分散的策略，建立了礦山地質環境WCF數據服務通道，有效的與地質環境一張圖信息平臺進行了無縫集成。系統層次結構如圖1所示。

1.2 數據源

數據源主要包括基礎地理數據和礦山地質環境調查數據。基礎地理數據采用天地圖作為底圖（https：//www.tianditu.gov.cn/），DEM選用分辨率為30m的公開版數據（從地理空間數據云下載，http：//www.gscloud.cn/）。礦山地質環境調查數據包括2006年、2013年和2017年野外調查數據，其中2006年調查3307座礦山，2013年調查2880座礦山，2017年調查2915座礦山。此外，還包括礦山地質環境空間專題圖層數據、野外調查照片、視頻和各類文檔資源。

1.3 數據庫設計

考慮到與國家級地質環境數據節點的互聯互通和數據庫結構的可伸縮性，數據庫選用SQL Server 2012，參照礦山地質環境調查評價數據庫規范和全國礦山地質環境信息采集系統數據庫結構進行數據組織，圖2為系統數據庫物理模型。為便于數據管理維護、統計分析和綜合展示，加強本地化應用，新建立了項目表和基礎表，且將其他數據表統稱為調查表。項目表主要用于存儲礦山地質環境調查項目名稱、項目編號（系統自動生成）、調查單位、項目基本信息等，是系統頂層數據表，通過主鍵項目編號與基礎表和調查表進行關聯。在實際數據庫建庫和系統開發時，將2006年、2013年和2017年三期調查數據進行了綜合對比分析，發現三期調查數據中，礦山基本信息諸如礦山名稱、野外編號、礦山企業名稱、采礦許可證號、所屬圖幅、中心坐標經緯度、開采礦類、礦區面積、開采礦種、開采方式、開采層位、礦山規模、服務年限、建礦時間、法人代表、郵編、電話、傳真等字段值有較多的重復，為減少數據冗余，將這些重復率較高的礦山基本信息進行篩選匯總，統一存儲到基礎表，形成一座礦山多條調查記錄的關系，即基礎表與調查表為一對多的關系。然后將基礎表中的礦山與三期調查數據中對應的礦山進行一一關聯，亦即建立起礦山地質環境調查檔案卡片，這為后期系統開發趨勢分析和數據錄入等功能提供了便利。如通過基礎表可對礦山地質環境調查監測的指標值進行快速統計匯總，提高查詢檢索的效率。在錄入新調查數據時，可先檢索基礎表中是否已包含該礦山的基本信息，如有則可將基礎表中的礦山基本信息直接導入到新調查數據中進行編輯，如沒有則系統將錄入的礦山基本信息自動存儲到基礎表中，最大程度的提高系統的自動化程度。

1.4 數據服務接口

在本系統中，充分應用了C/S和B/S混合開發模式的優勢，三維客戶端C/S功能（空間綜合查詢模塊）通過調用Wcf服務查詢數據，礦山調查數據管理、數據導出及詳情等Web頁面通過調用Web Api進行數據的增刪改查。Wcf服務和Web Api底層共用BLL層、DAL層，減少了代碼開發工作量，增加了代碼的可維護性。同時，在Controller層和Service層（WCF服務）調用已有的SSO單點登錄系統進行token驗證，實現用戶角色和權限的綁定，為系統在網絡環境下提供了安全保障。圖3為數據服務接口調用流程圖。

2 關鍵技術

2.1 ASP.Net MVC技術

ASP.NET MVC是微軟的Web研發框架，MVC（Model-View-Controller）是一種設計模式，即模型、視圖和控制器，使復雜項目更加容易維護，減少項目之間的耦合（Freeman，2016;楊曉吟，2018;仝茵，2016;滿高媛，2016;王絮等，2016）。主要功能結構簡述如圖4所示。

Model是數據模型，用來封裝與程序相關的數據，以及對數據操作的處理方法。View負責將Controller傳遞的數據配合邏輯呈現給用戶，屬于頁面顯示和頁面回傳。Controller扮演一個協調者的角色和管道路由的作用，因為M-V-C三部分并沒有直接的關聯，Controller從Model獲取數據后提供給View呈現給用戶。在本系統研發中，組織了如圖5所示的MVC三層結構和類視圖，Controller層和View層在Web項目里，Model層由BLL、Dao、Repository、Entity、Vo等5個項目組成，Core和SSO為基礎設施層，提供各層通用的方法和用戶權限的驗證等，Web為礦山地質環境信息系統主體程序。

2.2 Nhibernate數據庫映射技術

NHibernate是一個面向.NET環境的對象/關系數據庫映射（Object/Relational Mapping，ORM）工具，用來把模型表示的對象映射到關系模型數據結構中去（劉金等，2007;崔玉連等，2013;孫志中等，2015;孫棟海等，2006）。具有完全面向對象、透明持久化、輕量級框架、較好的移植性、多數據庫支持、開發效率高等優點。在本系統中，對象/關系數據庫映射在Entity層里進行定義，每個數據表分別對應實體類和映射關系類兩個類，如礦山基礎表，對應的實體類和映射關系類分別為KsBase.cs和KsBaseMap.cs。

2.3 IoC控制反轉技術

控制反轉（Inversion of Control，IoC）是面向對象編程中的一種設計原則，可用來降低計算機代碼之間的耦合度（段玉聰等，2006;楊揚等，2009）。最常見的方式有依賴注入（Dependency Injection）和依賴查找（Dependency Lookup）。通過控制反轉，對象在被創建的時候，由一個調控系統內所有對象的外界實體，將其所依賴對象的引用傳遞給它，即依賴被注入到對象中。在本系統中，Wcf服務端采用了Unity IoC框架實現了控制反轉，Asp.Net MVC 中采用Autofac實現了控制反轉，充分應用了目前最為流行的兩種IoC框架。

2.4 Razor模板引擎技術

Razor是Asp.Net MVC 3中新加入的技術，作為Aspx引擎的一個新的替代項，Razor不是編程語言，是服務器端標記語言。Razor可提高前端開發速度，減少代碼維護工作量，還可方便的控制頁面權限和可視化內容，在本系統中通過定義_Layout.cshtml母板頁，可將子頁面公共部分，如header、footer、css樣式、js庫等提取出來形成模板，然后子頁面只需要指定要引用的模板即可。模板頁通過@RenderSection（"css"， required： false）加載子頁的樣式，通過@RenderSection（"scripts"， required： false）加載子頁的js腳本，通過@RenderBody和@RenderPage加載子頁的視圖內容。