基于SVG新技术的油田轻型WebGIS平台

基于SVG新技术的油田轻型WebGIS平台
Written by 袁满
2006-Aug-24
来源:SVG中国(Chinasvg.com)
摘要：随着“数字油田”的提出与应用，对基于 WWW 的 GIS 平台提出了更高的要求。目前，在油田中应用的 WebGIS 平台种类较多，但这些 WebGIS 平台的普遍特点是速度都不尽人意。由于速度的“瓶颈”影响了基于 WebGIS 平台的许多应用。 考虑到这些问题，我们通过对 SVG 新技术的几年追踪，提出并设计了一个轻型油田 WebGIS 平台。该平台不但具有传统的 WebGIS 平台的基本功能，更重要的是它 是针对油田专门设计的一个 WebGIS 平台，它能够将实际应用中的相关对象信息，包括动静态信息与对象（井、管线、计量间、道路等）相关联，用户可以通过对这些对象的右键点击可以获得与该对象相关的各种信息。该平台实现了图层管理 功能、对象精确与模糊查询功能、子区域的随机选取功能、平移功能、缩放功能。 由于采用的是矢量图形，所以图形缩放后不失真。该平台可应用采油厂的信息导 航查询、油田指挥系统、油田交通管理、油田拉油车动态监测、井施工、测试、 作业、酸化等专业中，用于了解当前要操作的对象的动静态信息。据调查，目前国内还没有专门为油田设计的一个专有 WebGIS 平台，该平台技术目前属国内先进水平或领先水平。
关键词：SVG、W3C、WebGIS、数字油田、XML、SVG 插件、油田应用
一、概述
地理信息系统（GIS，Geography Information System）是一门综合性学科，它主要用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据。它是具有信息系统空间专业 形式的数据管理系统，在严格的意义上,  这是一个具有集中、存储、操作和显示 地理参考信息的计算机系统。地理信息系统技术能够应用于科学调查,  资源管理, 财产管理、发展规划、绘图和路线规划等广泛的领域。
目前流行的 GIS 平台 Web 发布系统因为其浏览速度慢、与其相关的其他业 务数据少和非标准化等问题而没有得到广泛的推广和应用。我们在原有  GIS  数
据的基础上应用 SVG 技术重新设计了 Web 系统的框架结构，解决了系统的浏览 速度问题；通过数据建模和动态菜单技术解决了 GIS 平台关联数据信息少的问题；同时兼有其他 GIS 平台提供的无级缩放、平移、目标查询和定位、图层管 理等功能，为 GIS 系统的广泛应用开拓了一个领域。
二、核心技术
1．SVG 的 GIS 功能实现
SVG（Scalable Vector Graphics）是 W3C（World Wide Web Consortium）组织 开发的矢量图形标准。它基于 XML，其图形对象既能被分组，又能被加入样式、变换和组合。基于 XML  意味着可以使用绝大部分现今网络成熟的技术如 JaveScript, VBScript, CSS, DOM 等，也可以无缝应用 XML 家族中的技术标准如 XSL, XHTML, XPointer, SMIL 等。SVG 的事件处理使用 DOM2（Document Object Model）中的机制，支持所有 DOM2-EVENT 中定义的接口，事件发出、事件捕捉、事件接收者等一系列功能都已封装实现。
综合应用 SVG 及其相关技术，围绕 SVG 的图形描述实现地图的显示和控制， 我们在 SVG 平台上开发实现了与其他 GIS 平台一致的功能：应用 DOM 的文档

图 1.  基于 SVG 技术的 GIS 系统用户视图
管理机制实现了层次化的图层管理功能，图层的层次化在一般的 GIS 系统中是 没有实现的；通过格式转换和复用实现图例功能；通过坐标矩阵转换和坐标值搜索实现指定区域缩放、无级缩放、平移和动态比例尺等功能；通过对象搜索和滤 镜技术实现目标查询和定位功能。
2．创新的 Web 系统结构设计
目前 GIS 的 Web 发布系统中，其浏览速度非常慢的主要原因就是系统结构 问题，每当浏览器发出浏览地图信息的请求时，Web 服务要根据浏览器目前的 GIS 位置状态重新搜索和计算新的 GIS 数据，返回到浏览器，浏览器解释后重新 生成新的 GIS 界面显示给用户，在整个浏览器和服务器的交互过程中，搜索和 计算 GIS 数据是系统的瓶颈，即使用户平移地图很小的距离、地图变化不大， 整个系统也要完全重复上述过程，缓慢的系统响应时间给用户的体验很差。 针对这个问题，我们分析 GIS 数据本身是比较稳定的，即使有少量的修改，也可以通过数据库的触发器来及时更新，所以我们在浏览器和 GIS 数据库之间 自己编写和建立了一个应用服务器软件，当 GIS 服务器修改时自动触发该软件 重新生成 SVG 格式的 GIS 信息，在这个结构中，浏览器在第一次就获取足够的 SVG 化的 GIS 数据，用户每次在浏览器交互操作引发的地图转换都在本地执行，既保证了系统 GIS 信息的及时性，又保证了系统的运行效率。
3．基于元数据模型驱动技术实现应用数据与 GIS 的关联目前的 GIS 平台中，通常只提供直接与地理实体对象相关的信息，如坐标值、 线长度、对象名称和属性等静态信息，不能获得更多丰富的关联信息。没有充分 发挥出 GIS 系统直观、便捷的特点，用户体验比较单调。通过元数据模型驱动技术，我们把 GIS 实体对象与其关联的其他数据连接起 来，如油井井位、井号等 GIS 信息与油井相关的动、静态数据关联，用户就能在 GIS 系统中获取更多的、有价值的相关数据信息，有效拓展了 GIS 系统的数 据容量。

图 2.  同一口油井采油工程专业人员视图动态菜单

图 3.  同一口油井井下作业专业人员视图动态菜单
4．动态标签和动态菜单实现定制查询
普通的 GIS 平台除信息量小以外，都没有针对不同用户的不同需求提供个性化的服务内容。个性化定制是现代信息技术的重要特点，也是用户最佳体验的切实要求。
通过调用用户管理平台（如 Active Directory 活动目录）获取用户信息、屏蔽 和修改右键菜单列表、Ajax 技术更新指定区域内容和结合数据关联获取动态内 容等技术，在 GIS 系统平台上创新性的实现了用户个性化的定制内容查询功能。

图 3.  同一个计量间的动态标签
三、系统特点通过研究和开发以上创新性的核心技术，我们为大庆油田某采油厂开发了基于 SVG 技术的 GIS 一体化查询系统，通过一段时间的试运行，取得了很好的实 际效果。
这套基于 SVG 技术的 GIS 系统与其它 GIS 系统相比有如下的特点：
1．高性能
普通 GIS 系统 Web 浏览的响应时间在十几秒到几十秒，甚至需要更长的时 间，而本系统通过优化系统结构，系统一般在 5 秒内就会相应，用户能够很快获 得 GIS 交互操作结果，本系统比其它 GIS 系统提高至少一个数量级的响应时间。
2．功能丰富
虽然 SVG 不是专业的 GIS 系统，但是通过综合应用其它相关的 XML 技术，我们提供了不逊色于专业 GIS 系统的功能，其中部分功能还有扩充。
3．轻便性
应用 SVG 技术的 GIS 数据量和控制程序代码量非常小，在保证功能完善的基础上，执行效率高、占用资源非常少。
4．及时性
在本系统中，SVG 数据与 GIS 数据库是相对分离的，我们通过应用数据库触发器技术，能够实现 SVG 和 GIS 源数据的同步更新，保证了 GIS 数据的及时准确。
5．个性化
与普通  GIS  的简单内容和千人一面的单调界面相比，本系统同时提供丰富 的、动态的和个性定制的数据信息。
6．标准化
普通 GIS 系统的 Web 发布都是专用的数据格式、专用的 Web 应用服务器和专用的浏览器插件，而 SVG 是由权威的 W3C 组织发布规范，是事实上的国际 标准，不久 IE 将内置 SVG 解析器，能够确保 GIS 系统未来的长期使用和平稳升级。
四、发展方向与应用前景
目前还没有直接集成在专业 GIS 系统中实现 SVG 的产品和技术，我们开发 的应用服务器目前是针对特定应用开发的。下一步，我们准备对其进行通用性方 面的实现，这也是我们未来重点要突破和实现的关键技术。
该平台能为基于“数字油田”应用起到导航的功能，在油田的应用领域和前景应该是相当广阔的。
附记：
袁满
大庆石油学院计算机学院  信息集成与分布计算实验室yuanman@263.net This email address is being protected from spam bots, you need Javascript enabled to view it
博士后，于 2003 于毕业于北京航空航天大学；获计算系统结构专业博士学位，目前，正在北京航空航天大学流动站与大庆油田博士后科研工作站从事油田企业信息标准化方面的研究。