周永濤 董秦龍 中石油北京天然氣管道有限公司

李城 蔡翊 西安煤航信息產(chǎn)業(yè)有限公司

1. 引言

WebGIS是利用Web技術(shù)來(lái)擴(kuò)展和完善地理信息系統(tǒng)的一項(xiàng)技術(shù)。它是基于網(wǎng)絡(luò)的客戶機(jī)/ 服務(wù)器系統(tǒng)；利用因特網(wǎng)來(lái)進(jìn)行客戶端和服務(wù)器之間的信息交換，它是一個(gè)分布式系統(tǒng)，用戶和服務(wù)器可以分布在不同的地點(diǎn)和不同的計(jì)算機(jī)平臺(tái)上。WebGIS主要作用是進(jìn)行空間數(shù)據(jù)發(fā)布、空間查詢(xún)與檢索、空間模型服務(wù)、Web資源的組織等。隨著專(zhuān)業(yè)管道公司面對(duì)不斷變化的因素， 需要對(duì)油氣管道運(yùn)行中面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別和評(píng)價(jià)，通過(guò)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、檢驗(yàn)等各種方式，獲取與專(zhuān)業(yè)管理相結(jié)合的管道完整性的信息，制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策，不斷改善識(shí)別到的不利影響因素，從而將管道運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)水平控制在合理的、可接受的范圍內(nèi)，最終達(dá)到持續(xù)改進(jìn)、減少和預(yù)防管道事故發(fā)生、經(jīng)濟(jì)合理地保證管道安全運(yùn)行的目的，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，與GIS技術(shù)的結(jié)合就成為了管道完整性發(fā)展的必經(jīng)之路。

基于GIS平臺(tái)的水工保護(hù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，不僅提高了管道數(shù)據(jù)的利用率，建立了數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)，同時(shí)還為管道完整性管理提供可靠的決策分析依據(jù)。

2. 基于Flex的WebGIS開(kāi)發(fā)框架

2.1.富客服端技術(shù)

RIA（Rich Internet Application，富互聯(lián)網(wǎng)） 是一種網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序，它通過(guò)桌面應(yīng)用程序交互的用戶體驗(yàn)與傳統(tǒng)Web 應(yīng)用的部署靈活性相結(jié)合，加之聲音、視頻和實(shí)時(shí)對(duì)話等綜合通信技術(shù)的結(jié)合， RIA 具有了前所未有的網(wǎng)絡(luò)用戶體驗(yàn)。目前出現(xiàn)的幾種RIA 客戶端開(kāi)發(fā)技術(shù)中，以Adobe 公司的Flex 較為成熟，用戶直接基于XML 的MXML 來(lái)定義豐富的用戶界面，并由Flex 服務(wù)器翻譯成SWF 格式的客戶端應(yīng)用程序，最終在Flash Player 中運(yùn)行。Flex 技術(shù)框架主要有XML 語(yǔ)言、ActionScript 語(yǔ)言、Flex 類(lèi)庫(kù)以及Flex 框架模型組成，并提供了三種Flash Player 與服務(wù)器端通信方式供用戶選擇，它們分別基于HttpService，Web Service 和RemoteObject。由于Flex 和Flash 都以ActionScript 作為其核心的編程語(yǔ)言，并被編譯成.swf 文件運(yùn)行在Flash Player 虛擬機(jī)上，所以Flex 也繼承了Flash 在表示層上的美感，除了視覺(jué)上的舒適感之外，還具備方便的矢量圖形、動(dòng)畫(huà)以及媒體處理接口。在瀏覽器中，F(xiàn)lash Player 已得到廣泛應(yīng)用，客戶端無(wú)需下載額外的GIS 插件。

2.2.空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE

ArcSDE（SDE即Spatial Database Engine， 空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎）是ArcGIS與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之間的GIS通道。它允許用戶在多種數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中管理地理信息，并使所有的ArcGIS應(yīng)用程序都能夠使用這些數(shù)據(jù)。 　ArcSDE是多用戶ArcGIS系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部件。它為DBMS提供了一個(gè)開(kāi)放的接口，允許ArcGIS在多種數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上管理地理信息。這些平臺(tái)包括Oracle，Oracle with Spatial/ Locator，Microsoft SQL Server, IBM DB2，和Informix。如果構(gòu)建的程序需要使用一個(gè)可以被大量用戶同步訪問(wèn)并編輯的大型數(shù)據(jù)庫(kù)， ArcSDE可以提供必要的功能。通過(guò)ArcSDE用戶構(gòu)建的GIS應(yīng)用程序可以在DBMS中輕而易舉地管理一個(gè)共享的、多用戶的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

3. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1.總體設(shè)計(jì)目標(biāo)和系統(tǒng)總體架構(gòu)

水工保護(hù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)是水工保護(hù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理；水保工程相關(guān)的費(fèi)用信息、評(píng)估信息的及時(shí)獲取和發(fā)布；充分發(fā)揮信息化在管道附屬工程建設(shè)中的作用；解決水工保護(hù)數(shù)據(jù)以往混亂無(wú)序的管理現(xiàn)狀。系統(tǒng)建成后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)錄入和發(fā)布，實(shí)現(xiàn)水工保護(hù)數(shù)據(jù)的多角度、多樣化的統(tǒng)計(jì)與分析。

水工保護(hù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用Flex技術(shù)作為表現(xiàn)層，通過(guò)BlazeDS框架實(shí)現(xiàn)前后臺(tái)的數(shù)據(jù)通信，以JBPM工作流引擎為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)水工數(shù)據(jù)的錄入審核，通過(guò)Oracle和ArcSDE管理屬性數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框架

3.2.系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)水工數(shù)據(jù)的管理與分析，根據(jù)專(zhuān)項(xiàng)分析需求，建立水工保護(hù)專(zhuān)項(xiàng)要素表和水工保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)照片索引表。

3.2.1 水工保護(hù)要素類(lèi)

空間數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的重要組成部分，在GIS系統(tǒng)中處于核心地位。對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)水工保護(hù)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中以線狀地物的形式存儲(chǔ)，表結(jié)構(gòu)如表1所示。

3.2.2 水工保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)照片索引表

為了直觀的展示水保工程的實(shí)施情況，水工保護(hù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)提供了工程照片的查看功能，支持在瀏覽器中直接打開(kāi)水工數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)照片，因此需要在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立數(shù)據(jù)照片的索引表。

4. 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)

4.1.水工保護(hù)數(shù)據(jù)審核錄入

系統(tǒng)以JBPM引擎為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了水工保護(hù)數(shù)據(jù)的用戶錄入、主管人員審核以及屬性數(shù)據(jù)生成空間圖形的完整工作流程。數(shù)據(jù)錄入、審核、入庫(kù)的工作流程如圖2所示。

圖2水工數(shù)據(jù)審核流程

系統(tǒng)提供在線單條數(shù)據(jù)錄入和離線批量數(shù)據(jù)錄入兩種方式,如圖3、圖4所示。

1) 在線單條數(shù)據(jù)錄入是由用戶在GIS系統(tǒng)中填寫(xiě)所屬管線、起止樁號(hào)、預(yù)算費(fèi)用和結(jié)算費(fèi)用等信息審核后上傳至系統(tǒng)中。

2) 離線批量數(shù)據(jù)錄入是用戶根據(jù)錄入模板在本地計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)填寫(xiě)后上傳至系統(tǒng)中。

圖3水工數(shù)據(jù)在線單條上傳

圖4水工數(shù)據(jù)離線批量上傳

4.2.水工保護(hù)數(shù)據(jù)查詢(xún)

模塊以單位和管網(wǎng)為查詢(xún)方式，以水保類(lèi)型、水保材料、竣工日期、樁號(hào)位置、春季/汛期水工為查詢(xún)條件，以表格和統(tǒng)計(jì)圖為展示形式，快速準(zhǔn)確、直觀、多角度的展示水工保護(hù)工程實(shí)施情況，進(jìn)行多樣化的信息統(tǒng)計(jì)分析。

水工保護(hù)數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊實(shí)現(xiàn)了多源化的數(shù)據(jù)整合與管理、查詢(xún)水工保護(hù)詳細(xì)信息并支持空間定位至要素所在地圖區(qū)域，查看遙感航拍影像和水工保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)照片。為管道完整性管理提供可靠的決策分析依據(jù)。圖5為水工數(shù)據(jù)查詢(xún)結(jié)果展示界面。

圖5以表格、圖表展示查詢(xún)結(jié)果

4.3.水工保護(hù)費(fèi)用趨勢(shì)分析

該模塊以管理單位、管線為分析依據(jù)， 展示水工保護(hù)費(fèi)用歷年的投入情況，同時(shí)統(tǒng)計(jì)管線1公里、10公里、50公里、100公里的平均水保工程造價(jià)，如圖6所示。

圖6水工費(fèi)用趨勢(shì)分析結(jié)果

4.4.水工保護(hù)重復(fù)段分析

由于人為或自然原因，會(huì)造成在管線某一處重復(fù)投入修建水保工程。為避免人力、物力、財(cái)力等資源的浪費(fèi)，系統(tǒng)提供了水保點(diǎn)重復(fù)段分析功能，能自動(dòng)分析官道上水工保護(hù)工程的重復(fù)段，并對(duì)歷次修建的費(fèi)用投入信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。圖7為水工保護(hù)工程重復(fù)段示意圖。

圖7水工保護(hù)重復(fù)段示意圖

5. 總結(jié)

本文根據(jù)長(zhǎng)輸油氣管道的水工保護(hù)數(shù)據(jù)管理分析的應(yīng)用需求，采用基于富客戶端技術(shù)的FlewViewer框架開(kāi)發(fā)水工保護(hù)數(shù)據(jù)管理GIS系統(tǒng)。以管道完整性數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)將用戶提交的水保數(shù)據(jù)錄入至數(shù)據(jù)庫(kù)中，并生成水工保護(hù)空間圖形，建立水保工程現(xiàn)場(chǎng)照片與相應(yīng)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了水工保護(hù)數(shù)據(jù)的規(guī)范錄入和科學(xué)管理。同時(shí)開(kāi)發(fā)了水工保護(hù)數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析模塊，以表格和統(tǒng)計(jì)圖的形式快速準(zhǔn)確、直觀、多角度的展示水工保護(hù)數(shù)據(jù)的空間分布和費(fèi)用投入情況， 并實(shí)現(xiàn)了對(duì)歷史數(shù)據(jù)的多樣化信息統(tǒng)計(jì)與分析，為合理調(diào)配資源、科學(xué)管理工程實(shí)施、避免資源浪費(fèi)提供了輔助決策信息。◢

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作者簡(jiǎn)介：周永濤，男，1980年7月生，工作于中石油北京天然氣管道有限公司。主要從事地理信息系統(tǒng)建設(shè)、完整性管理及科技管理工作，獲中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)2項(xiàng)，國(guó)家能源局等獎(jiǎng)勵(lì)2 項(xiàng)，編制了行業(yè)、企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)15部，獲國(guó)家發(fā)明、實(shí)用新型專(zhuān)利5項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇。

《管道保護(hù)》2015年第1期（總第20期）