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來源:SVG中國(Chinasvg.com) 

摘要：隨著“數(shù)字油田”的提出與應(yīng)用，對基于 WWW 的 GIS 平臺提出了更高的要求。目前，在油田中應(yīng)用的 WebGIS 平臺種類較多，但這些 WebGIS 平臺的普遍特點(diǎn)是速度都不盡人意。由于速度的“瓶頸”影響了基于 WebGIS 平臺的許多應(yīng)用。 考慮到這些問題，我們通過對 SVG 新技術(shù)的幾年追蹤，提出并設(shè)計了一個輕型油田 WebGIS 平臺。該平臺不但具有傳統(tǒng)的 WebGIS 平臺的基本功能，更重要的是它 是針對油田專門設(shè)計的一個 WebGIS 平臺，它能夠?qū)嶋H應(yīng)用中的相關(guān)對象信息，包括動靜態(tài)信息與對象（井、管線、計量間、道路等）相關(guān)聯(lián)，用戶可以通過對這些對象的右鍵點(diǎn)擊可以獲得與該對象相關(guān)的各種信息。該平臺實現(xiàn)了圖層管理 功能、對象精確與模糊查詢功能、子區(qū)域的隨機(jī)選取功能、平移功能、縮放功能。 由于采用的是矢量圖形，所以圖形縮放后不失真。該平臺可應(yīng)用采油廠的信息導(dǎo) 航查詢、油田指揮系統(tǒng)、油田交通管理、油田拉油車動態(tài)監(jiān)測、井施工、測試、 作業(yè)、酸化等專業(yè)中，用于了解當(dāng)前要操作的對象的動靜態(tài)信息。據(jù)調(diào)查，目前國內(nèi)還沒有專門為油田設(shè)計的一個專有 WebGIS 平臺，該平臺技術(shù)目前屬國內(nèi)先進(jìn)水平或領(lǐng)先水平。

關(guān)鍵詞：SVG、W3C、WebGIS、數(shù)字油田、XML、SVG 插件、油田應(yīng)用

• 一、概述

　　地理信息系統(tǒng)（GIS，Geography Information System）是一門綜合性學(xué)科，它主要用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數(shù)據(jù)。它是具有信息系統(tǒng)空間專業(yè) 形式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，在嚴(yán)格的意義上,  這是一個具有集中、存儲、操作和顯示 地理參考信息的計算機(jī)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)技術(shù)能夠應(yīng)用于科學(xué)調(diào)查,  資源管理, 財產(chǎn)管理、發(fā)展規(guī)劃、繪圖和路線規(guī)劃等廣泛的領(lǐng)域。

　　目前流行的 GIS 平臺 Web 發(fā)布系統(tǒng)因為其瀏覽速度慢、與其相關(guān)的其他業(yè) 務(wù)數(shù)據(jù)少和非標(biāo)準(zhǔn)化等問題而沒有得到廣泛的推廣和應(yīng)用。我們在原有  GIS  數(shù)
 據(jù)的基礎(chǔ)上應(yīng)用 SVG 技術(shù)重新設(shè)計了 Web 系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，解決了系統(tǒng)的瀏覽 速度問題；通過數(shù)據(jù)建模和動態(tài)菜單技術(shù)解決了 GIS 平臺關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)信息少的問題；同時兼有其他 GIS 平臺提供的無級縮放、平移、目標(biāo)查詢和定位、圖層管 理等功能，為 GIS 系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用開拓了一個領(lǐng)域。

• 二、核心技術(shù)

　　1．SVG 的 GIS 功能實現(xiàn)

　　SVG（Scalable Vector Graphics）是 W3C（World Wide Web Consortium）組織 開發(fā)的矢量圖形標(biāo)準(zhǔn)。它基于 XML，其圖形對象既能被分組，又能被加入樣式、變換和組合?；?XML  意味著可以使用絕大部分現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)成熟的技術(shù)如 JaveScript, VBScript, CSS, DOM 等，也可以無縫應(yīng)用 XML 家族中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如 XSL, XHTML, XPointer, SMIL 等。SVG 的事件處理使用 DOM2（Document Object Model）中的機(jī)制，支持所有 DOM2-EVENT 中定義的接口，事件發(fā)出、事件捕捉、事件接收者等一系列功能都已封裝實現(xiàn)。

　　綜合應(yīng)用 SVG 及其相關(guān)技術(shù)，圍繞 SVG 的圖形描述實現(xiàn)地圖的顯示和控制， 我們在 SVG 平臺上開發(fā)實現(xiàn)了與其他 GIS 平臺一致的功能：應(yīng)用 DOM 的文檔

圖 1.  基于 SVG 技術(shù)的 GIS 系統(tǒng)用戶視圖

　　管理機(jī)制實現(xiàn)了層次化的圖層管理功能，圖層的層次化在一般的 GIS 系統(tǒng)中是 沒有實現(xiàn)的；通過格式轉(zhuǎn)換和復(fù)用實現(xiàn)圖例功能；通過坐標(biāo)矩陣轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)值搜索實現(xiàn)指定區(qū)域縮放、無級縮放、平移和動態(tài)比例尺等功能；通過對象搜索和濾 鏡技術(shù)實現(xiàn)目標(biāo)查詢和定位功能。

　　2．創(chuàng)新的 Web 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　目前 GIS 的 Web 發(fā)布系統(tǒng)中，其瀏覽速度非常慢的主要原因就是系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 問題，每當(dāng)瀏覽器發(fā)出瀏覽地圖信息的請求時，Web 服務(wù)要根據(jù)瀏覽器目前的 GIS 位置狀態(tài)重新搜索和計算新的 GIS 數(shù)據(jù)，返回到瀏覽器，瀏覽器解釋后重新 生成新的 GIS 界面顯示給用戶，在整個瀏覽器和服務(wù)器的交互過程中，搜索和 計算 GIS 數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的瓶頸，即使用戶平移地圖很小的距離、地圖變化不大， 整個系統(tǒng)也要完全重復(fù)上述過程，緩慢的系統(tǒng)響應(yīng)時間給用戶的體驗很差。 針對這個問題，我們分析 GIS 數(shù)據(jù)本身是比較穩(wěn)定的，即使有少量的修改，也可以通過數(shù)據(jù)庫的觸發(fā)器來及時更新，所以我們在瀏覽器和 GIS 數(shù)據(jù)庫之間 自己編寫和建立了一個應(yīng)用服務(wù)器軟件，當(dāng) GIS 服務(wù)器修改時自動觸發(fā)該軟件 重新生成 SVG 格式的 GIS 信息，在這個結(jié)構(gòu)中，瀏覽器在第一次就獲取足夠的 SVG 化的 GIS 數(shù)據(jù)，用戶每次在瀏覽器交互操作引發(fā)的地圖轉(zhuǎn)換都在本地執(zhí)行，既保證了系統(tǒng) GIS 信息的及時性，又保證了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

　　3．基于元數(shù)據(jù)模型驅(qū)動技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)與 GIS 的關(guān)聯(lián)目前的 GIS 平臺中，通常只提供直接與地理實體對象相關(guān)的信息，如坐標(biāo)值、 線長度、對象名稱和屬性等靜態(tài)信息，不能獲得更多豐富的關(guān)聯(lián)信息。沒有充分 發(fā)揮出 GIS 系統(tǒng)直觀、便捷的特點(diǎn)，用戶體驗比較單調(diào)。通過元數(shù)據(jù)模型驅(qū)動技術(shù)，我們把 GIS 實體對象與其關(guān)聯(lián)的其他數(shù)據(jù)連接起 來，如油井井位、井號等 GIS 信息與油井相關(guān)的動、靜態(tài)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，用戶就能在 GIS 系統(tǒng)中獲取更多的、有價值的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，有效拓展了 GIS 系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)容量。

圖 2.  同一口油井采油工程專業(yè)人員視圖動態(tài)菜單
 

　　4．動態(tài)標(biāo)簽和動態(tài)菜單實現(xiàn)定制查詢

　　普通的 GIS 平臺除信息量小以外，都沒有針對不同用戶的不同需求提供個性化的服務(wù)內(nèi)容。個性化定制是現(xiàn)代信息技術(shù)的重要特點(diǎn)，也是用戶最佳體驗的切實要求。
通過調(diào)用用戶管理平臺（如 Active Directory 活動目錄）獲取用戶信息、屏蔽 和修改右鍵菜單列表、Ajax 技術(shù)更新指定區(qū)域內(nèi)容和結(jié)合數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)獲取動態(tài)內(nèi) 容等技術(shù)，在 GIS 系統(tǒng)平臺上創(chuàng)新性的實現(xiàn)了用戶個性化的定制內(nèi)容查詢功能。

圖 3.  同一個計量間的動態(tài)標(biāo)簽

• 三、系統(tǒng)特點(diǎn)通過研究和開發(fā)以上創(chuàng)新性的核心技術(shù)，我們?yōu)榇髴c油田某采油廠開發(fā)了基于 SVG 技術(shù)的 GIS 一體化查詢系統(tǒng)，通過一段時間的試運(yùn)行，取得了很好的實 際效果。

　　這套基于 SVG 技術(shù)的 GIS 系統(tǒng)與其它 GIS 系統(tǒng)相比有如下的特點(diǎn)：

　　1．高性能

　　普通 GIS 系統(tǒng) Web 瀏覽的響應(yīng)時間在十幾秒到幾十秒，甚至需要更長的時 間，而本系統(tǒng)通過優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)一般在 5 秒內(nèi)就會相應(yīng)，用戶能夠很快獲 得 GIS 交互操作結(jié)果，本系統(tǒng)比其它 GIS 系統(tǒng)提高至少一個數(shù)量級的響應(yīng)時間。

　　2．功能豐富
　　雖然 SVG 不是專業(yè)的 GIS 系統(tǒng)，但是通過綜合應(yīng)用其它相關(guān)的 XML 技術(shù)，我們提供了不遜色于專業(yè) GIS 系統(tǒng)的功能，其中部分功能還有擴(kuò)充。

　　3．輕便性
　　應(yīng)用 SVG 技術(shù)的 GIS 數(shù)據(jù)量和控制程序代碼量非常小，在保證功能完善的基礎(chǔ)上，執(zhí)行效率高、占用資源非常少。

　　4．及時性
　　在本系統(tǒng)中，SVG 數(shù)據(jù)與 GIS 數(shù)據(jù)庫是相對分離的，我們通過應(yīng)用數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn) SVG 和 GIS 源數(shù)據(jù)的同步更新，保證了 GIS 數(shù)據(jù)的及時準(zhǔn)確。

　　5．個性化
　　與普通  GIS  的簡單內(nèi)容和千人一面的單調(diào)界面相比，本系統(tǒng)同時提供豐富 的、動態(tài)的和個性定制的數(shù)據(jù)信息。

　　6．標(biāo)準(zhǔn)化
　　普通 GIS 系統(tǒng)的 Web 發(fā)布都是專用的數(shù)據(jù)格式、專用的 Web 應(yīng)用服務(wù)器和專用的瀏覽器插件，而 SVG 是由權(quán)威的 W3C 組織發(fā)布規(guī)范，是事實上的國際 標(biāo)準(zhǔn)，不久 IE 將內(nèi)置 SVG 解析器，能夠確保 GIS 系統(tǒng)未來的長期使用和平穩(wěn)升級。

• 四、發(fā)展方向與應(yīng)用前景

　　目前還沒有直接集成在專業(yè) GIS 系統(tǒng)中實現(xiàn) SVG 的產(chǎn)品和技術(shù)，我們開發(fā) 的應(yīng)用服務(wù)器目前是針對特定應(yīng)用開發(fā)的。下一步，我們準(zhǔn)備對其進(jìn)行通用性方 面的實現(xiàn)，這也是我們未來重點(diǎn)要突破和實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。

　　該平臺能為基于“數(shù)字油田”應(yīng)用起到導(dǎo)航的功能，在油田的應(yīng)用領(lǐng)域和前景應(yīng)該是相當(dāng)廣闊的。

• 附記：

　　袁滿

　　大慶石油學(xué)院計算機(jī)學(xué)院  信息集成與分布計算實驗室 yuanman@263.net

　　博士后，于 2003 于畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)；獲計算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專業(yè)博士學(xué)位，目前，正在北京航空航天大學(xué)流動站與大慶油田博士后科研工作站從事油田企業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)化方面的研究。