基于三维GIS的长江流域水利综合站网展示系统的设计与实现分析论(2)
时间：2021-08-315. 关键技术
5.1. 多源异构数据组织
长江流域设立并管辖着不同类型站网，包括水文、水质、水土保持、水生态监测、科学实验等，承担着水文、水质、水土保持、水生态监测、科学实验等各方面的水利综合监测业务，各自形成了各自的业务信息数据库系统。采用多源异构数据组织的方法，建立综合站网基础信息索引数据库，构建站网基础信息索引与业务数据库基础信息之间的关联，实现站网基础信息的统一组织。多源异构数据组织的基本思路是认同各类站网信息可以具有自己独立的信息组织模式，为了将这些分散异构的信息，组织成统一的、整体的信息资源，又保持各类水文信息各自的独立性，根据“虚拟化”的基本原理，通过构造相应的信息资源统一组织架构，为用户提供虚拟化的信息资源开发利用条件。信息资源统一组织架构主要由存贮、描述和资源持久性与安全控制3 个体系，以及数据源注册、数据抽取与转换、数据源动态配置、虚拟化信息资源组成和资源开发应用支撑5 层处理构成。这3 个体系和5 个处理层次，有效保证了各类站网信息资源的原有形态，并可充分利用各类站网信息资源的计算资源，形成逻辑上完整的信息全集，为充分利用分散的、异构的水文数据集，提供基本参考模型。
5.2. 海量数据并发访问
采用Gaea Explorer 平台提供海量影像数据发布能力，实现整个长江流域DEM、DOM 数据快速、稳定的访问。数据的存储性能和访问性能对整个GIS 应用的性能有着重要的影响作用，所以空间数据库引擎的功能和性能对GIS 应用的功能完整性和运行效率具有重大的影响。通过Gaea Explorer 平台，可以把GIS 的空间几何对象数据和属性数据一体化存储到多种关系型数据库中，能够对数据进行索引维护、追加、更新、删除等维护操作，按属性条件或空间条件来对数据进行各种查询返回需要的数据，还具备提供长事务、版本、拓扑关系维护等高级功能。
5.3. 稳定可靠的缓存技术
平台的优劣不仅仅体现在架构、界面和操作深度上，提高系统响应速度来提升用户体验也是获得用户青睐的重要方法。Gaea 平台通过采用缓存技术，来减少请求数据服务的次数，直接从内存中获取已经缓存的数据信息，来大大提高系统响应效率。Web 应用大都将数据保存到RDBMS 中，应用服务器从中读取数据并在浏览器中显示。但随着数据量的增大、访问的集中，就会出现RDBMS 的负担加重、数据库响应恶化、网站显示延迟等重大影响。应用缓存技术，就是为了解决上述问题，使系统能够基于高速运行的分布式缓存服务器，实现最佳的用户体验。第一次访问从数据库中取得数据存放到缓存中，第二次访问从缓存中取得数据进行页面显示
5.4. 金字塔图片引擎和GIS 服务引擎一体化技术
金字塔图片引擎是将地图按照比例尺和图层进行地图图片切片，形成无数小文件图片后由图片引擎负责在客户端根据地图大小将多张图片拼接形成切片前的效果。ServiceGIS 服务器软件平台将地图图片引擎统一集成在网络GIS 服务器中，图片服务引擎是ServiceGIS 平台提供服务器的关键组成部分，同时，将GIS 图形引擎也集成在统一的平台中，在功能上实现对接。地图服务启动时，图片引擎按照预订的比例尺，自动切图为静态图片，并建立图片金字塔，统一对外。地图引擎的地图内容更新后，ServiceGIS 软件平台将协同GIS 图形引擎和图片引擎，按照实际更新范围进行动态更新，实现动态图片按需切片，从而保障切片效率。平台除了提供地图图片引擎服务以外，还提供GIS 服务引擎进行深度GIS 应用分析与空间表达和服务聚合。通过这种模式，不但可以满足平台本身需求，还可以将传统只能在C/S 应用模式应用的空间分析功能在B/S 应用模式中进行服务共享应用。
6. 系统功能
按照长江流域站网综合规划总体要求，结合需求分析，基于3DGIS 的长江流域水利综合站网展示系统在功能上主要实现了流域影像三维展示、站网信息分类分级展示、站点信息可视化查询、站网规划分析以及基于3DGIS 的长江流域水利综合站网平台的扩展支持功能。系统功能结构如图3 所示。其中站网分类分级展示、站点信息可视化查询、站网规划分析是系统建设中的主要业务功能。
1) 站网信息分类分级展示
站网展示主要实现站网信息在地图上的特征标注，以及站网分级、分类展示。站网分级展示支持不同比例尺下的高密度站点的分级展示。站网分类展示主要是按照站点的类别在地图上实现分层控制展示。站网展示展示内容包括水文站网、河道站网、水质监测站网、水土保持监测站网、水生态保护监测站网、科学实验研究观测站网等站网信息的展示，可以通过叠加站网类别控制站网的展示效果。
2) 站点信息可视化查询
信息查询包括测站基本信息查询和站点业务数据查询。测站基本信息查询实现站点的可视化“捕捉”，可以查询并可显示站点的基本属性信息，包括站名、站码、位置、站类、站别、测验项目、测验方式、管理单位、坐标信息等字段信息。站点业务数据查询实现站点相关业务数据的可视化查询，可以查询其在某一时间段的业务观测数据，通过表格及统计图表的方式进行展示，如实时水雨情信息，历史水文数据、水环境监测数据等。站点的可视化“捕捉”。
3) 站网规划分析
站网规划分析能够主要是为站网规划提供决策支撑信息，包括站网密度分析和站点重叠分析两个主要模块。密度分析主要是实现某一区域内测站的密度分析，区域可以是水系、行政区域或自定义区域。重叠分析是根据设定的距离参数，计算在该参数内存在重叠的测站，予以提示。
7. 结语
长江流域水利综合站网展示系统是长江流域片流域管理水利综合监测站网规划项目的重要信息化支撑手段，也是规划成果的主要展示平台，系统建设内容涉及长江流域设立并管辖的不同类型站网，基于多源异构数据组织技术建立的统一站网信息展示体系和为站网规划提供决策支撑的不同类型站网之间的重叠分析功能是本系统的主要创新点。系统还在水流防真、洪峰演进等方面进行了研究性开发，充分展示了长江流域水利综合站网展示系统的可扩展性和能够为长江流域防汛抗旱、水资源管理、水资源保护、河势稳定等提供信息化决策支持服务的能力。
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