CN104318349A - 基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于 Silverlight 和 ArcGIS 的海籍监测管理方法，包括以下步骤：基于角色和权限进行访问控制；对海域项目进行管理并进行项目监控；对监控信息进行分析，根据坐标信息以及流媒体信息，采用叠加的方式将监控信息演示在基于 Silverlight 的浏览器插件上； ArcGIS 服务组件根据基础数据建立动态地图服务。本发明基于 ArcGIS 平台，利用其强大的矢量图形处理能力和服务端多级缓存技术，实现在可接受的时间内进行大量的复杂的计算，借助于 Silverlight 插件，将地图以一种分级式的方式加载到用户的浏览器里实现近乎零延迟的地图表达，具有高可用性和可扩展性。

Description

基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理方法

技术领域

本发明涉及地理信息系统的海洋与渔业信息系统，尤其涉及基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理方法和系统。

背景技术

海籍监测管理系统是海洋与渔业信息系统中的一项重要内容，是整个信息系统中的核心部分。随着计算机技术的飞速发展和高等教育体制改革的不断深入，传统的以word、excel等文档来记录和显示海域使用监测的数据信息的方法、手段、以及工作效率已不能适应新的发展需要，海域使用监测系统当然也不例外，它的所有数据信息都能通过网络进行可视化和形象化管理，并且通过网络快速发布信息及数据呈现。传统的海洋监测系统使用了AJAX技术来实现地图数据的动态交互，而传统的AJAX技术对于电子地图的缩放功能实现的并不理想，异步数据传输中的延迟问题严重影响了用户体验，而电子地图基于矢量图形的特殊性大大局限了AJAX在GIS系统中的使用。RIA(Rich Internet Application)技术在多媒体的表达能力上具有反应迅速、交互性强等桌面程序单元的特点，可以将文字，图片，音频，视频等进行无缝集合。当前的RIA的试验按例大多依赖Adobe公司的Flash/Flex技术，Flex技术尽管在一定程度上可满足现有需求，但其存在不支持多线程，学习曲线较高，对大数据量传输等支持不足等局限。

发明内容

为了克服上述现有技术问题，本发明提供了一种基于Silverlight和ArcGIS的具有高可扩展性的海籍监测管理系统，解决了电子地图在交互过程中延迟高的问题，提供可视化、形象化的地图数据的动态交互。

本发明的技术方案是：一种基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理方法，包括以下步骤：

S01：基于角色和权限进行访问控制；

S02：对海域项目进行管理并进行项目监控；

S03：对监控信息进行分析，根据坐标信息以及流媒体信息，采用叠加的方式将监控信息展示在基于Silverlight的浏览器插件上；

S04：ArcGIS服务组件根据基础数据建立动态地图服务。

优选的，步骤S03通过本地配置获得GIS地址，根据这个地址通过Rest服务的方式获得ArcGIS的服务类型；通过WCF通信服务获得项目的监控信息和相应的坐标信息。

优选的，所述服务类型包括地图服务和几何服务，若服务类型为地图服务，则根据服务参数对图片进行分级、切片操作，利用其强大的矢量图形处理能力和服务端多级缓存技术，通过渲染并缓存返回服务操作的结果。若服务类型为几何服务，则根据服务参数获得经纬度和坐标系类型，根据经纬度和坐标系类型利用Sql Server 2008中提供的空间数据类型长度，面积计算方法，即可计算得到轨迹长度或者轨迹所包围的区域面积。

优选的，所述叠加的方式进行演示包括以下步骤：

Silverlight程序单元将ArcGIS地图叠放在底层；

根据项目的坐标，用随机的颜色绘制矢量图，并将生成的矢量图叠放在底图上；

Silverlight程序单元请求流媒体资源，并将其叠加到底图上；

Silverlight程序单元进行渲染并显示到浏览器内。

优选的，所述动态地图加载包括以下步骤：

通过ArcGIS将本地资源做成服务，并向服务器发布；

外界应用程序单元通过服务地址请求相应的服务，并获得结果；

应用程序单元根据获得的结果，将结果通过相应的方式展示在浏览器插件中。

优选的，所述WCF通信服务包括以下步骤：

服务端通过自托管的方式去发布服务；

服务端通过端口共享的方式让多个服务终结点寄宿于同一个宿主；

在客户端共享服务端的Contract接口，并用代理的方式显式创建并打开信道。

本发明还提供了一种基于Silverlight和ArcGIS的海域地图交互方法，包括以下步骤：

步骤S11：根据区域标识获得区域坐标列表，通过坐标列表生成相应区域和线条；

步骤S12：获取地图服务，并对图层叠加，通过Silverlight发布到浏览器和用户进行交互。

优选的，步骤S11包括：

地图程序单元请求获得地图坐标服务；

服务端收到服务请求，根据会话Cookie中的区域标识或页面间传递的查询字符串获得坐标列表，再传送到地图程序单元；

地图程序单元通过坐标列表获得比区域大30%的地图缩放等级，若某区域首尾不闭合，则绘制区域边界，若某区域首尾闭合，填充此区域。

优选的，步骤S12包括：

根据服务地址获得地图服务的接入点并连接到地图服务器；

根据区域标识获得区域坐标列表、阶段监测坐标列表和图片坐标列表；

随机生成画笔和画刷颜色绘制区域坐标和区域阶段坐标，根据图片坐标绘制图片点；

叠加图层到世界地图上，将地图程序单元编译后在页面内播放。

本发明还提供了一种基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理系统，包括：服务器模块，包括地图服务器、数据库服务器和网站服务器，各服务器之间通过面向服务SOA的方式进行数据交互；

用海项目管理和监测模块，所述用海项目包括区域用海、工程用海和围海养殖并对用海项目进行分块管理，所述监测模块，用于监测区域坐标信息、图片和视频信息；当监测区域与历史监测数据变化较大时，自动产生预警功能，以便用户进行有效监测管理；

基于Silverlight的网页视频播放模块，通过本地URL或通过服务器发布视频目录获得视频URL列表，进行视频播放。

本发明的优点是：

本发明基于ArcGIS平台，能够将已有的遥感影像地图通过ArcGIS发布服务，在应用开发中，利用Sliverlight技术，解决了应用跨平台访问的问题，能够让更多的使用者方便的享受该应用所提供的服务。在通信方式中，本发明采用了微软提供的WCF机制，在为本应用程序单元提供数据接口的同时，能够快速对外开放数据服务接口，以此让位于低层无法获得地图数据无高级地图数据处理能力的程序单元通过此套接口，快速获得实时最新的数据。

利用ArcGIS平台强大的矢量图形处理能力和服务端多级缓存技术，实现在可接受的时间内进行大量的复杂的计算。借助于Silverlight浏览器插件，将地图以一种动画的方式展现到用户的浏览器里实现近乎零延迟的地图表达，并具有跨浏览器，跨平台的特点；通过MVC和面向服务的整合实现会话缓存，以此保证业务的操作和异常状态数据恢复；并以软件工程的方式构建海籍监测管理系统，具有高可用性和可扩展性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1 为本发明一种实施方式中基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理系统的架构示意图；

图2 为本发明一种实施方式中基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理系统的ArcGIS地图服务器的工作流示意图；

图3为本发明一种实施方式中基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理方法中Silverlight图层叠加示意图；

图4 为本发明一种实施方式中基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理系统的面向服务的数据交互和服务管理示意图；

图5 为本发明一种实施方式中基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理系统的用户服务端缓存管理和事务操作的流程示意图；

图6为本发明一种实施方式中基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理系统项目管理的流程示意图；

图7为本发明一种实施方式中基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理系统监视监测管理的流程示意图；

图8为本发明一种实施方式中基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理系统的动态地图服务流程示意图；

图9为本发明一种实施方式中基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理系统矢量图形面积计算流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例：

结合附图和具体实施方式对本专利作进一步说明：

一种基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理系统的架构，在整个系统中，地图服务节点、数据库服务器节点、Web服务器节点各司其职，可分布部署。在各个节点之间通过面向服务SOA的方式进行数据交互，通过这些服务组件之间定义良好的接口和契约联系应用程序单元的不同功能单元。SOA通过基于XML的Web服务描述语言WSDL来描述接口，使用接口来实现动态灵活的功能，具有随时随用、粗粒度、松散耦合、可重用等效果。本发明通过WCF（Windows通讯接口）通信的方式实现了SOA，从而便于服务的调试和使用，其效率和安全性也得到了很大的保障。

如图1所示，本系统主要架构包括服务层101、组织层102和客户端103，系统通过面向服务的方式来连接各个组件，降低了彼此之间的耦合度。

其中，服务层101处于系统的最底层，负责操作持久数据并向外界提供接口，服务层101包括ArcGIS Server服务层和WCF服务层。ArcGIS Server层将基础数据转换成服务并为外界提供通用的接口，如图2所示，其步骤包括：通过服务器对象管理器接收到请求，然后分配到一个服务器对象容器SOC，通过服务器对象容器去调用本地文件和ArcSDE（空间数据库引擎），服务器对象容器分析服务请求中的REST请求参数，若服务类型为地图服务，则根据服务参数对图片进行分级、切片操作，通过渲染返回服务操作的结果。如图9所示，若服务类型为几何服务，则根据服务参数获得经纬度和坐标系类型，根据经纬度和坐标系类型利用Sql Server 2008中提供的空间数据类型长度，面积计算方法，即可计算得到轨迹长度或者轨迹所包围的区域面积。在服务器对象管理器中维护着一个紧凑型的服务端服务缓存，当有相同的请求到达时，服务端无需重新计算结果，直接从缓存中返回结果。当客户端103调用ArcGIS Server地图层的服务时，只需要传递确定区域的两个点的坐标，地图层就会根据传回根据这两个坐标确定的矩形区域的切片而无需知道其内部的计算流程。WCF服务层负责操作数据库，并提供通用的接口供客户端或组织层调用，是系统和数据库之间数据传输的通道。服务通过自托管的方式进行寄宿，并为服务提供一个契约作为服务的接口，通过Net.TCP绑定实现双工通信互操作，并将服务分开用Net Sharing技术实现端口共享，实现了服务的分类寄宿。

组织层102处于系统的核心位置，由Controller、BLL、DAL和Contract层组成，负责处理系统的业务逻辑。Controller层是MVC架构在组织层的一部分，负责请求的过滤和转发，BLL层负责处理每条业务，DAL层负责访问本地数据库，Service层是调用WCF服务的接口。如图4所示，在主机端根据ADO.NET与数据进行交互，然后在契约层将业务做成服务契约，通过宿主程序单元提供服务终结点，系统服务终结点使用Net.TCP绑定实现双工通信。客户端通过创建服务代理获得服务契约接口，然后通过契约接口访问到服务端的功能。如图5所示，系统通过在服务端控制Session实现了单点登录和事务操作，客户端可以在服务端缓存数据。图6，图7为本发明一种实施方式中的项目监测流程示意图，在项目管理方面，在增加项目数据流中，根据用户所填的项目信息，项目附件以及项目坐标完成项目的添加过程。在一个项目的增加过程中，在未完成项目增加操作之前，用户所录信息暂存浏览器端，待项目完成增加时再统一写入数据库，这样做减缓了数据库的压力，并且避免了数据库中垃圾数据的产生，在坐标录入方面，所录坐标矢量图单点为点，多点不闭合为线，闭合为块，多个矢量图组成一个区域的坐标。在项目信息维护模块，用户可根据模糊查询检索项目，修改项目信息，以及导出项目的坐标文件（.txt）。在监视监测管理方面，首先检索获得项目列表，进入项目然后对项目进行添加监视监测信息，在增加监视监测数据流中，根据用户所填的信息，监测坐标，图片以及视频完成监视监测的添加过程。在一个项目监视监测的添加过程中，在未完成监视监测添加操作之前，用户所录信息暂存服务器会话信息中，待监视监测完成增加时计算监测预警后再统一写入数据库。

客户端103实施在User Client的浏览器上，主要包括网页和嵌入在网页里的Silverlight应用程序单元。网页是系统用户界面的基础，它的主要实施方式为HTML、JS和CSS，网页通过发送/接收HTTP请求来完成与组织层102的交互，通过Session来保持浏览器的会话状态。网页包括登录页，模板页和内容页，通过使用大量的JQuery来实现样式和脚本的兼容性以及动画的效果，通过使用大量的Ajax减少了页面的跳转提高用户体验。通过在内容页嵌入Silverlight应用程序单元来实现RIA的加载和运行，网页在加载之后通过HTTP获得Silerlight应用程序单元并加载运行。RIA应用程序单元可以完美的与HTML进行互操作，同时，RIA应用程序单元通过WCF服务与WCF Server进行交互并可调用ArcGIS服务进行地图图层的加载。表现层通过MVC中的View进行实施，Razor引擎相对于WebForm，可以更加方便的进行单元测试以及更加干净的HTML代码。系统的RIA通过Silverlight实现，由Silverlight实现，其流程如图3所示。标注层为业务层和表现层提供了一个基于Silverlight的RIA应用程序单元，根据表现层发来的RIA请求，标注层获取运行环境，并根据运行的上下文开始对图层的叠加。根据基于XML的XAML标记语言和C#代码，标注层首先从业务层获得参数，根据从业务层获得的地图参数，标注层向地图层发送服务请求，获得地图服务，这是底图图层；同时，标注层根据从业务层获得的地图参数，通过业务层查询数据库或网站运行环境，获得区域块图层的坐标列表，根据区域块图层的坐标列表，标注层新建若干个不同颜色矢量图层叠加这些坐标列表所确定的区域，形成一个区域块层；同时，标注层根据从业务层获得的地图参数，通过业务层查询数据库，获得图片图层的坐标列表和图片资源的URL，根据所获得的图片坐标列表，标注层新建一个动态矢量图层叠加这些图片坐标；同时，标注层在图层列表中的最顶层添加一个交互的图层，用于叠加用户操作产生的痕迹以及与用户的交互。比如：在用户标注层，若用户选择测面积，用户会在地图上产生一个区域的痕迹，双击之后，标注层向地图层发送一个几何服务的请求，标注层不需要知道地图层内部如何工作，地图层会返回给标注层一个结果，标注层在将这个结果展现给用户。在所有图层都加载完成后，标注层将所有图层按顺序进行叠加，渲染，最后栅格化展现给用户。

如图8所示，基于Silverlight和ArcGIS的地图交互方法，包括以下步骤：

步骤S101：制作mxd文档。在ArcMap中制作地图或叠加一些图片，添加空间参考信息，文本或进行一些地图处理，完成后保存为mxd地图文档。

步骤S102：发布地图服务。在GIS服务器中添加新服务Map Service，找到步骤S101中得到的mxd地图文档，创建服务器缓存，开启制图，Web，KML服务，开启服务池化，完成地图服务的发布。

步骤S103：动态叠加图层。地图程序单元在xaml中添加esri:Map.Layers标记，首先叠加矢量的世界地图world图层和栅格化的项目地图m2014图层作为底图，用户交互层为绘制层，叠在这两层之上。添加一些符号样式资源用于区分不同的图层。

步骤S1031：当用户调用地图程序单元时，地图程序单元从业务层获得一些参数，通过这些参数和调用WCF服务，地图程序单元获得当前地图的坐标列表，地图程序单元分析这些坐标列表得到边界坐标，并将边界坐标和坐标系作为参数发往地图服务器。地图服务器通过计算，分级，切片和缓存操作，将合适的地图等级切片返回给地图程序单元。地图程序单元将得到的坐标列表按其标志进行分块，对于每一个单独分块的坐标列表，先将坐标点描出来，再用文字对坐标点进行标记，若分块坐标列表的首尾坐标相同，则连接相邻的点，并用随机颜色填充这个区域，整个区域块作为一个图层，叠加在底图之上。

步骤S1032：地图程序单元根据项目的标识通过WCF服务从数据库中找到属于此项目的监视监测列表以及其对应的坐标列表。对于每一个监视监测阶段，单独建立一个图层，并以随机颜色标注，对于每一个监视监测阶段中的块列表，其矢量图生成方式与步骤S1031中的方法一致。

步骤S1033：地图程序单元根据项目的标识通过WCF服务从数据库中找到属于此项目的图片列表并新增一个图层pic叠加在监视监测图层之上。对于图片列表中每一个图片，如果此图片信息中包含坐标，则新建一个矢量图形MapPoint渲染到pic图层上。在pic图层添加鼠标经过事件，在所有图层之上动态显示图片点所对应的图片。

步骤S104：启动地图程序单元进行交互。在地图程序单元中添加工具条来实现用户与地图的交互，包括地图导航（Navigation）、测量工具（长度和面积）、坐标定位（Location）、全屏（Full Screen）、图层工具（Layer Manager）和清除工具等。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1. 一种基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：基于角色和权限进行访问控制；

S02：对海域项目进行管理并进行项目监控；

S03：对监控信息进行分析，根据坐标信息以及流媒体信息，采用叠加的方式将监控信息展示在基于Silverlight的浏览器插件上；

S04：ArcGIS服务组件根据空间数据、属性数据和本地文件建立动态地图服务。

2.根据权利要求1所述的基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理方法，其特征在于，步骤S03包括通过本地配置获得GIS地址，根据这个地址通过Rest服务的方式获得ArcGIS的服务类型；通过WCF通信服务获得项目的监控信息和相应的坐标信息。

3.根据权利要求2所述的基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理方法，其特征在于，所述服务类型包括地图服务和几何服务，若服务类型为地图服务，则根据服务参数对图片进行分级、切片操作，通过渲染并缓存返回服务操作的结果；若服务类型为几何服务，则根据服务参数获得经纬度和坐标系类型，根据经纬度和坐标系类型计算得到轨迹长度或者轨迹所包围的区域面积。

4.根据权利要求1所述的基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理方法，其特征在于，所述叠加的方式进行演示包括以下步骤：

Silverlight程序单元将ArcGIS地图叠放在底层；

根据项目的坐标，用随机的不同颜色绘制矢量图，并将生成的矢量图叠放在底图上；

Silverlight程序单元请求流媒体资源，并将其叠加到底图上；

Silverlight程序单元进行渲染并显示到浏览器内。

5.根据权利要求1所述的基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理方法，其特征在于，所述动态地图服务包括以下步骤：

通过ArcGIS将本地资源做成服务，并向服务器发布；

外界应用程序单元通过服务地址请求服务类型，并获得结果；

应用程序单元根据获得的结果，将结果通过以运行桌面程序单元的方式展示在浏览器插件中。

6.根据权利要求2所述的基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理方法，其特征在于，所述WCF通信服务包括以下步骤：

服务端通过自托管的方式去发布服务；

服务端通过端口共享的方式让多个服务终结点寄宿于同一个宿主；

在客户端共享服务端的Contract接口，并用代理的方式显式创建并打开信道。

7.一种基于Silverlight和ArcGIS的海域地图交互方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S11：根据区域标识获得区域坐标列表，通过坐标列表生成相应区域和线条；

步骤S12：获取地图服务，并对图层叠加，通过Silverlight发布到浏览器和用户进行交互。

8.根据权利要求7所述的基于Silverlight和ArcGIS的海域地图交互方法，其特征在于，步骤S11包括：

地图程序单元请求获得地图坐标服务；

服务端收到服务请求，根据会话Cookie中的区域标识或页面间传递的查询字符串获得坐标列表，再传送到地图程序单元；

地图程序单元通过坐标列表获得比区域大30%的地图缩放等级，若某区域首尾不闭合，则绘制区域边界，若某区域首尾闭合，填充此区域。

9.根据权利要求7所述的基于Silverlight和ArcGIS的海域地图交互方法，其特征在于，步骤S12包括：

根据服务地址获得地图服务的接入点并连接到地图服务器；

根据区域标识获得区域坐标列表、阶段监测坐标列表和图片坐标列表；

随机生成画笔和画刷颜色绘制区域坐标和区域阶段坐标，根据图片坐标绘制图片点；

叠加图层到世界地图上，将地图程序单元编译后在页面内播放。

10.一种基于Silverlight和ArcGIS的海籍监测管理系统，其特征在于，包括：搭建在Windows平台上用于处理地图请求的地图服务器，用于存储持久化数据的数据库服务器，用于处理数据库访问的Service服务器以及用于处理系统业务的Web服务器，各服务组件之间通过面向服务SOA的方式进行数据交互；

用海项目管理和监测模块，所述用海项目包括区域用海、工程用海和围海养殖并对用海项目进行分块管理，所述监测模块，用于监测区域坐标信息、图片和视频信息；

基于Silverlight的网页视频播放模块，通过本地URL或通过服务器发布视频目录获得视频URL列表，进行视频播放。