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1SuperMap水利行业方案（简要版）北京超图软件股份有限公司2012年6月1通用GIS平台与适合系统需求的业务模型的结合通用GIS平台和专业模型的成功结合需要数据层、业务逻辑层、系统表现层等多个层次的协调和联动，除了需要灵活完备的应用开发接口的支持，对于平台软件的必要定制与改动。及时、高效、准确、深入的技术支持是保证系统建设成功的关键手段。SuperMapGIS是我国具备完全自主知识产品，在我国国内设有相当规模的研发机构和遍及全国的服务机构，能够予以开发者和集成商最大限度的技术支持，能够保证对平台定制的快速响应，从而保证了通用GIS平台与适合系统需求的专业水利水文业务模型的结合，保障了系统成功的建设与运行。2软件资源、服务资源和设备资源的兼容与集成GIS平台所支持建设的系统需要能够充分考虑当前已有的数据、服务资源，并结合未来建设可能的功能扩展，尽可能复用数据、服务资源，实现软件资源、服务资源和设备资源的兼容与集成，避免重复建设。为满足不断增长的对企业级服务能力的需求以及各种外部条件的日趋成熟，IT业界越来越意识到SOA架构的必要性与优势。基于UGC内核的大型开放式企业级服务式GIS平台SuperMapiServer系列产品提供面向空间信息服务的企业级体系结构，支持面向服务的体系结构（Service-OrientedArchitecture，SOA）标准，可用于构建功能强大、多层多级服务无缝聚合、服务集中式管理、具有高度无缝可扩展业务的企业级网络应用系统和网络服务。该产品在服务器端，可以面向网络客户端提供与大众化桌面GIS产品相同功能的GIS服务，也可以与其他网络服务无缝聚合，是一个可多层次扩展的面向服务GIS的开发框架；SuperMapiServer提供面向服务的组件，支持标准和异构系统，支持OGC规范，用户可以聚合第三方服务发布地图。2.1ServiceGIS——服务式GIS：面向服务的架构SuperMapiServer提供服务式GIS，具有面向服务的架构，它提供一套自己的服务，同时能够与其他服务提供商的服务进行无缝聚合，使用SuperMapiServer可以与任何一种GIS服务。面向服务的体系结构（SOA）将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来，这种具有中立的接口定义（没有强制绑定到特定的实现上）的特征称为服务之间的松2耦合。松耦合系统的好处有两点，第一是它很灵活，可以适应业务中的改变；另一点是，当组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实现逐渐地发生改变时，它也能够继续存在。2.2OpenGIS——开放的空间信息服务平台SuperMapiServer的体系结构具备开放、互操作、可升级、可扩展性。为了推动WebGIS的开放性和互操作，OGC(OpenGeoSpatialConsortium)制定了一系列的规范。随着OGC共享标准的出台与不断完善，WebGIS逐步向着信息共享的方向发展：矢量数据统一采用GML作为交换格式，可以和栅格数据一样通过HTTP协议进行传输；所提供的服务也逐步细化、标准化。只要遵循OGC各类服务规范即可在异构环境下完成相关空间数据处理任务，大大降低了服务端与客户端的耦合度。除OGC/ISO相关标准以外，KML、GeoRSS等也是目前实际采用较多的数据互操作格式，SuperMapiServer是开放式的大型企业级GIS平台，支持WMS/WFS/WCS/WPS等多种OGC标准Web服务，并且支持将空间数据发布为KML/KMZ/GeoRSS等格式，开发者也可以基于iServer平台，开发更多的WebServices，将数据对外发布为其它格式。通过标准的协议，实现软件资源、服务资源和设备资源的兼容与集成。2.3AggregationGIS——空间服务的无缝聚合SuperMapiServer不仅仅是开放的，能发布其他的服务，还具备无缝聚合第三方空间服务的能力，从而使得一个应用系统开发者能够从其他服务员源透明地获取任何空间数据服务和任何空间数据处理能力，然后使用SuperMapiServer对其进行发布，而不管它的数据格式和数据模型。GIS的空间分析，是GIS得以广泛应用的重要原因之一，通过GIS提供的空间分析功能，用户可以从已知的地理数据中得出隐含的重要结论，这对于许多应用领域是至关重要的。SuperMapiServer支持与空间数据服务和计算服务进行无缝聚合，使得处理空间数据的能力得到大幅度的提高。33异构环境下，如何保证系统跨平台部署与扩展能力SuperMapGIS基于”共相式GIS”的体系进行设计和开发。“共相式GIS”的本质在于通过精心设计的软件构架，把GIS所特有的功能、分析处理算法和所依赖的信息技术进行有效的隔离，使得两者可以各自独立的发展而不会相互牵连制约，不会因为快速变化的信息技术的发展而导致整个软件从头再来。因此，共相式GIS的核心思想，就是要建立一套具有普遍适应性的共相式GIS内核(UniversalGISCore,UGC)，实现那些相对稳定的、远离易变的技术环境的GIS核心功能。并在UGC基础之上扩展那些与不断发展的技术环境关系紧密的外围功能模块和人机交互界面。就当前技术环境而言，共相式GIS就是能够支持当前存在的任何计算设备(Anydevice)、任何操作系统(Anyoperationsystem)、任何开发语言(Anyprogramminglanguage)、任何数据库(Anydatabase)和任何数据格式(Anydataformat)的GIS软件，并可以以很小代价来支持未来的计算设备、操作系统、开发语言、数据库和数据格式的GIS平台软件。综合考虑多种因素，C/C++语言无疑是构建共相式GIS内核的最佳选择。几乎所有的操作系统都支持C/C++，如果说Java程序的特点是“编写一次，到处运行(Writeonce,runanywhere)”，用C/C++编写的程序则具有“编写一次，到处编译(Writeonce,compileanywhere)”的特点。C/C++程序库的跨平台性，早已被STL、boost、fox、wxWidgets等多个知名C++库所验证。C/C++不仅具有支持多种操作系统的特点，而且成熟、标准，还可以被其它多种开发语言调用，更重要的是C/C++作为系统级开发语言，程序的效率远高于Java。4超图软件早在2001年在国家863课题“面向网络海量空间数据大型GIS”的支持下，就开始了在跨平台操作系统上用C/C++语言开发GIS的研究和尝试。并于2005年推出共相式GIS的第一个版本。目前，整个系列产品已经非常成熟。4海量空间数据的高效管理和绝密数据的安全管理SuperMapSDX+是SuperMapGIS平台中的空间数据库引擎，它为SuperMapGIS中的所有产品提供访问空间数据的能力，通过它来实现对空间数据的存储、索引、读取和更新。SuperMap的系列产品，如SuperMapDeskpro,SuperMapObjects和SuperMapiServer都内置了空间数据库引擎SuperMapSDX+,通过它实现对空间数据库的访问。SuperMapSDX+技术是自主创新的产品，尤其在海量空间数据的高性能管理方面，具备多种独特的自主创新技术，达到了国际先进的水平。4.1采用混合多级索引技术索引技术是空间数据库引擎的一项关键技术，它直接影响到空间数据访问和查询的效率。SuperMapGIS在大量研究和实验的基础上发现，任何一种索引技术都有其不足之处，采用单一索引不能满足现在海量影像和矢量空间数据混合存储时获取数据的需求。因此SuperMapGIS创造性的提出了混合多级索引技术，在数据库引擎中采用了多层级网格、四叉树和R树三种索引，充分发挥每一种索引的优势，提高数据访问和查询效率。针对标准分幅的典型类型的空间数据，SuperMap还支持按指定字段或按空间范围来创建图幅式索引，组合使用文件缓存技术，可为这种典型类型的应用提供顶级的访问性能。此外，在SuperMapSDX+中，还允许直接为矢量数据集属性字段创建和删除字段索引，用5户可以直接在SuperMap环境中对业务数据的索引进行维护，以进一步加快对属性数据的查询和访问速度。4.2数据缓存技术数据缓存SuperMapSDX+是为均衡网络和服务器负载、提高应用整体性能而提供的智能分布式存储方案。开启文件缓存选项后，应用程序在访问存储在空间数据库中的数据时，会首先检查本地缓存库中是否已经有相应数据的最新版本，如果没有相应的缓存数据或是缓存数据不是最新版本，则从服务器端读取数据并更新本地缓存数据，这样下次访问的时候就可以直接读取本地缓存数据；如果本地缓存中已经有了相应数据的最新版本，则不必通过网络向服务器请求数据，而是直接读取本地缓存数据来完成显示或分析的功能。通过这种解决方案，可以大幅降低数据库服务器负载和网络负载，从而大幅提高应用程序的整体性能。4.3支持数据有损/无损压缩对数据进行压缩，有利于节省存储空间和网络带宽，提高数据传输速率，另外，数据压缩后有利于实现保密通讯，提高数据的安全性和系统整体的可靠性。SuperMapSDX+对矢量和栅格数据均支持无损压缩和有损压缩技术，无损压缩是利用数据的统计冗余进行压缩，在解压时可以完全恢复原始数据而不引入任何失真，但其压缩率受到数据统计冗余度的限制，对于空间数据其压缩率一般在2:1至5:1之间。无损压缩技术适用于对数据精度要求非常高的行业与应用。由于压缩比缩比的限制，无损压缩技术并不能完全解决空间数据的存储和传输问题，应用领域也比较有限。为了获得更大的压缩比率，SuperMapSDX+提供了面向矢量数据和栅格数据的有损压缩技术，有损压缩方法可以实现比无损压缩方法大得多的压缩率，它在压缩的过程中允许损失少量的信息，虽然在解压时不能完全恢复原始数据，但损失的部分对精度的影响很小，所以大绝大多数的GIS项目中都可以得到应用。矢量数据和栅格数据的有损压缩思路并不完全相同，栅格数据的压缩算法类似于多媒体应用中的图像压缩算法，主要应用行程编码、离散余弦变换和小波变换等算法对数据进行压缩；而矢量有损压缩则主要利用空间对象节点之间的近邻相关关系来对坐标点的坐标数据进行分频编码以达到数据压缩的目的。6SuperMapSDX+中的压缩技术可以根据空间数据的特点智能决定压缩的相关参数，不需要用户进行繁琐的相关设置，在保证高压缩比和时间性能的基础上简化了操作步骤，在实际应用中收到了良好的效果。5SuperMapGIS应用实例5.1洪水风险图制作与管理系统国家防办于2005年开始了洪水风险图编制的试点工作，到2007年底，试点工作基本结束，取得了大量可喜的成果。洪水风险图制作与管理系统是其中的成果之一，该系统是根据标准、规范、实用、经济的开发原则，尝试性为洪水风险图制作部门和管理部门研发的工具，目前主要用于防洪减灾工作。系统将风险图的信息分成了以下几类：（1）基础信息，即国家基础地理信息标准，如行政界、居民地、地形、水系、交通、管网等，以适应多行业基础数据需求；（2）工程信息，即防洪工程数据库中与防洪密切相关的工程类型，如水库、堤防、蓄滞洪区、闸门等；（3）风险信息，是洪水风险图的核心信息，由水力学法、水文学法及历史水灾法等方法通过大量计算获得；（4）避险信息：是广义的避险，指防洪减灾、土地规划、洪水保险、洪水风险普及等领域采取的减少洪水风险的设施或行动的信息。系统的体系如图4-1所示：从图上可以看出，平台的服务对象分为四层，其职责和权限概括地描述如下：基础层用户：负责制定、验证、修改洪水风险图数据和图层以及相关信息制作的规范。数据层用户：根据规范和自身的实际情况，具体制作洪水风险图的数据和各种风险图及其相关信息。应用层用户：不同部门的用户，根据自身的权限，从服务器上获取自己需要的各种信息。决策层用户：在突发事件或者日常工作中进行重大决策时，根据自身的权限和实际情况，获取相应的洪水风险信息。7该系统分为制作与管理两大模块。其中，制作模块又分为“基础数据