水文信息化系统建设项目可行性研究报告.doc

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1、项目可行性研究报告 1 目 录 一. 概述 3 1.1.项目开发背景3 1.2.技术开发状况4 1.3.主要用途和性能5 1.3.1 主要用途 .5 1.3.2 主要技术性能 .5 1.4.投资的必要性6 1.5.本企业实施该项目的优势7 二. 技术可行性分析 7 2.1. 系统体系结构8 2.2. 系统模块组成8 2.2.1 基础水文资料数据库 .8 2.2.2 基本信息库 .8 2.2.3 整编资料转储软件 .8 2.2.4 报汛站和水库站水文报汛资料整编系统 .9 2.2.5 信息服务平台 .9 2.2.6 水文综合检索与分析系统 .10 2.2.7 基于 PDA 的汛情监控系统 .10

2、 2.2.8 数据管理维护系统 .11 2.3. 系统数据流11 2.4. 系统运行平台11 2.5. 关键技术的开发与效果论述12 2.5.1 技术及创新点 .12 2.5.2 系统研发技术路线 30 2.5.3 系统主要功能 .30 2.5.4 系统性能特征 .34 2.6. 产品技术性能水平与国内外同类产品的比较34 2.7.本企业实施该项目的优势35 三. 项目成熟程度 35 3.1 有关成果的技术鉴定.35 3.2 产品质量稳定性和成品率情况.35 3.3 知识产权.36 四. 市场需求情况和风险分析 36 4.1 市场需求情况和发展前景.36 4.2 风险分析及对策.38 项目可行

3、性研究报告 2 五. 投资估算及资金筹措 38 5.1 项目投资估算.38 5.2 资金筹措方案.40 六. 经济及社会效益分析 40 6.1 未来五年生产成本和销售收入估算.40 6.1.1 预计市场销量： .40 6.1.2 预计销售单价及产销量： .40 6.1.3 预计单位总成本： .41 6.1.4 销售利润预计 .42 6.2 财务分析.42 6.2.1 投资利润率： .42 6.2.2 计净现金流量及内部收益率.42 6.3 社会效益分析.43 七. 项目成员简介 43 7.1 项目负责人情况.43 7.2 其他人员情况.44 7.3 公司研发机构及产品开发情况.45 7.4 企

4、业管理情况.45 八. 项目的实施进度计划 46 8.1 总体计划.46 8.2 项目实施进度.46 项目可行性研究报告 3 一一. 概述概述 1.1.项项目目开开发发背背景景 水是生命之源，一切生命活动都离不开水。水是社会经济发展的基础性资源，在 国计民生和社会经济发展中占有越来越重要的地位。水是生态系统的控制性要素， 水旱灾害对生态环境产生巨大的冲击和影响。经济社会发展和客观自然条件，决定 了水资源在我国可持续发展中的极端重要性。新中国成立以来，我国水利事业在保 障经济社会发展方面取得了巨大的成就，但是由于种种原因，水资源形势依然十分 严峻。目前，我国水资源主要面临以下四大问题，一是频繁的

5、洪涝灾害威胁着经济社 会的发展；二是水资源紧缺已经成为经济社会发展的主要制约因素。三是水土流失、 生态恶化的趋势没有得到有效遏制。四是水污染严重。 解决中国面临的水问题，必须牢固树立和落实党的十六届三中全会强调的以人 为本和科学发展观，以正确认识人与自然的关系为前提，以新的理念去思考和破解 中国面临的水问题。 解放以来，江西水文事业得到了蓬勃发展，到目前，全省共可用雨量站雨量信息 近 8 万站年，水位信息近 1 万站年，流量信息年 7 千站年，还收集了大量泥沙、蒸发、 水温、水质及土壤墒情信息。在我省经济建设中发挥了巨大作用。我国现有雨量站 14373 余处、水位站 1160 处、水文站 31

6、91 处，水质监测站 12313 处，墒情站 1026 处， 蒸发站 349 处，观测项目包括雨量、水位、流量、蒸发、水温、泥沙、水质及土壤墒情 等众多要素。 “十五”时期，是我国水利发展和改革实现重大跨越的五年，包括信息化 建设在内的重点领域取得突破性进展。江西水文建成了覆盖全省的实时水情计算机 广域网，并实现了与水利部的互联，我省初步实现了雨量、水位、墒和部分站流量的 自动采集、传输和计算机网络处理，为防汛服务的报汛站实现实时防汛信息的报送， 建立了遥测数据库、实时数据库及部分信息服务系统，洪水预报系统，历史水文整编 资料已经电子化。 不断拓展服务领域，大力推进水文现代化，以优质的水文水资

7、源信息支撑水资 项目可行性研究报告 4 源的可持续利用，支撑经济社会的可持续发展，是“十一五”全国水文发展的基本思 路。这一思路的确定了水文必须用现代信息技术对传统水文进行改造，提升水文服 务能力，水文信息化是水文发展的必然。 围绕水文支撑经济社会可持续发展的要求，按照水利信息化十五建设规划纲 要，中兴软件技术（南昌）有限公司充分挖掘中兴通讯在网络通讯技术国内领先的 专利技术，结合南昌大学计算机研究所在水利行业信息化应用领域近十年的研究积 累及公司丰富的信息化应用系统开发实施经验，中兴软件技术（南昌）有限公司联合 江西省水文局计划研究开发具有国内领先水平的、服务于全国水文单位的、新一代 “水文

8、综合信息服务系统”。 1.2.技技术术开开发发状状况况 近年来，水文系统不断进行技术改革，水文测报手段和技术有了较大发展。目 前长江委、江苏等水文单位配置了多普勒剖面流速仪和全球卫星定位系统等技术先 进的水文仪器设备，在太湖等流域建设了水文自动测报系统。引进澳大利亚固态存 储器技术，在国内组装了6600多套水位、雨量自记仪器，目前已有1/3投入使用。通过 国家公用数据交换网和水利专用通信网，建成了各个层次的通信网络，水文通信条 件显著改善。水情信息处理技术得到迅速发展。80年代以前主要由手工处理水情信 息，目前已经开发出实时水情信息接收处理系统,并在全国推广使用，基本实现水情 电报翻译、图表绘

9、制、水情信息处理的自动化。近年来,卫星云图、雷达测雨等先进技 术的应用也得到较快发展。1990年开始建设水文数据库，到目前全国已有70%水文 单位将80%以上的水文资料输入水文数据库，并开发了相应的查询服务系统，有的 已初步投入运用。 2004年，江西省水利厅、南昌大学、省水文局联合组织有关技术人员，对全国 水利信息领先的黄河水利委员会、北京水科院、上海水务局、河南省水利厅、浙江省 水利厅等单位进行调研。通过调研，对深入了解行业需求，深化系统设计，起到积极 作用。根据水利行业现有的信息化应用状况，开始了“水文资料检索与分析系统”的 研发与应用，于2005年5月完成了水文综合信息服务系统V1.0

10、版本，并用于江西省 水文局。 项目可行性研究报告 5 2005年，随着V1.0的正常运行，全省水情分中心的建设全面启动，我们抓住国 家新水文标准的编制颁发，V2.0版的设计研发开始提上议程，定位于全国水利行业 需求。经过项目部全体人员的共同努力，V2.0版已经开发成功并在江西省全面上线 实施。2006年12月已通过江西省科技厅组织的科技成果鉴定和江西省经济贸易委员 会组织的新产品鉴定，鉴定专家一致认定该成果和产品达到国际领先水平。目前，面 向全国水文行业应用的产品正在开发研制过程中。 1.3.主主要要用用途途和和性性能能 1.3.1 主要用途主要用途 由中兴软件技术（南昌）有限公司、江西省水文

11、局与南昌大学历时三年联合研制 开发的“水文综合信息服务系统”，是一套在全国率先以新的水文数据库国家标准为 基础、集成了包括中兴专利技术在内的多项先进技术用于水利水文信息化管理的应 用解决方案。该系统可以为我国水文信息管理提供水文综合检索、大型水库实时信 息服务、电排站实时监控和防洪工程数据分析等应用，可以给包括水文系统在内的 各行业提供水文综合信息服务，可以大幅提升我国水文综合信息服务水平。 该系统的建设以水利部水文局颁布的技术标准为基础，立足江西，面向全国， 为各省、各流域、水利部水文局提供具有扩展性、标准化的水文信息服务系统。本系 统适用于全国的水文系统，本系统的应用范围为国内防汛抗旱工作

12、中的水文信息综 合服务。 1.3.2 主要技主要技术术性能性能 a.水文信息处理服务平台数据源支持：数据库(MS SQL server /SYBASE /ORACLE /Informix /DB2 /My Sql)、文本、二进制位流。 b.实时性 3000测站信息等值线绘制时间时间 99.9%。 系统年可用率 99.9%。 平均无故障时间（MTBF）25000H。 d.系统工作环境： 环境温度+15+30。 相对湿度10%75%。 交流电源电压 90V260V、谐波含量10%。 符合GB2887-82计算机场地技术要求的规定。不间断电源应至少维持供电 20min。 1.4.投投资资的的必必要要

13、性性 随着信息技术的日趋全球化，我国各种信息化的建设飞速发展，其发展速度和 水平已位居世界前列。但是，与此相对应的水文信息化应用水平却比较落后。因此， 构建一个统一的技术处理平台，建立以基本信息库、基础水文数据库、遥测水文数据 库及其它水文专项业务数据库为基础，以水文综合信息服务平台为支撑，以水文业 务支持为目标的综合水文业务系统。不断拓展服务领域，大力推进水文现代化，以优 质的水文水资源信息支撑水资源的可持续利用，支撑经济社会的可持续发展，本项 目的实施在各方面都具有良好的可行性，充分具备开发的必要性和可行性，可以立 即投入开发工作，尽快提供产业化的产品。 水文在历年的抗洪减灾工作中，做出了

14、巨大贡献。如长江上游8次洪峰的准确 预报，特别是对第六次洪峰，不仅准确预报了洪峰水位，也准确预报了超额洪量，避 免了荆江分洪区运用。对松花江洪水提前12天做出哈尔滨站要超过历史最高洪水位 的预报。对西江梧州做出了26.50米最高水位的预报，误差仅为1厘米。据统计，1998 年水文防洪减灾效益超过800亿元，党和政府对水文工作给予了高度评价。 1、本系统在全国率先以新的行业数据库国家标准为基础，集成了包括中兴的 项目可行性研究报告 7 专利技术在内的多项先进技术，形成了多个创新点，加上可扩展的架构和强大实用 的功能，使其具有国内领先、国际行业先进的水平 2、本系统有为各省、各流域水文业务提供具有

15、扩展性、标准化的架构，可以给 包括水文系统在内的各行业提供服务。经过10年的研发应用实践和1年多的V2.0版 的使用结果表明，本系统可以大幅提升我国水文综合信息服务水平和能力，初步推 广应用于全国各级水文部门和社会相关机构。 3、本系统由于扩充的社会经济基础库、移动终端的接入、强大功能的接口设计， 从而使其能满足社会各行各业的需求，有效的应用于工农业生产、防洪抗旱、环境监 测、水土资源保护、生态资源优化、水资源调度等领域，将会产生巨大的经济和社会 效益。 1.5.本本企企业业实实施施该该项项目目的的优优势势 a) 本企业是国家级软件园金庐软件园的骨干企业，是同时通过软件企业认定的 企业（赣R-

16、2005-0019）。 b) 本企业以自身科研开发力量为主力，同时依托高校的科技力量，走“产学研”联合 创新发展之路。 c) 本企业员工具有强烈的创新意识，立志应用最新技术开发新产品，并逐步建立适 合自身发展的创新机制。 d) 可以充分发挥民营企业的长处，实行共负盈亏，风险共担，从而激励大家的责任 感，对项目进行科学的预测、分析和长远的规划，共同努力，争创一流。 e) 江西省水文局已经与我们建立了很好的伙伴关系，在使用和完善本系统方面提供 了很好的基础。 f) 本项目面向的客户群体均是全国水文行业，水文是国民经济建设的综合服务保障 部门，其信息化建设资金实力很强，能够有效保证项目实施的资金需求

17、。 二二. 技技术术可行性分析可行性分析 项目可行性研究报告 8 2.1. 系系统统体体系系结结构构 图2-1 系统体系结果图 2.2. 系系统统模模块块组组成成 2.2.1 基础水文资料数据库 建立报汛站水文资料数据库，为水文资料深层开发应用（水文预报、防汛调度、 水资源评估、水文水利计算、水资源合理开发利用等）提供基础数据源，数据库的表 结构根据需求确定，表结构确保了水文及其它应用部门能灵活查询和应用。 2.2.2 基本信息库 根据水文应用总体框架提取基本数据库，供所有应用系统共享，如测站信息、行 政区划信息、用户权限信息等。 2.2.3 整编资料转储软件 江西省有约 50*900 站年的

18、水文资料，约 400 兆数据，为减少录入工作，开发了 相应的软件系统，将原有国家基本水文资料 Foxpro2.X 环境中的水文数据现行数据 库表结构转入新数据库中。 项目可行性研究报告 9 2.2.4 报汛站和水库站水文报汛资料整编系统 1由于目前资料科整编数据仅包含江西省管辖范围内的报汛站水文资料，不能 满足水文资料应用需要，开发了相应的软件系统，将其他的报汛资料通过计算机网 络进行预整编并入库，以完善基础水文数据库的数据，满足各种应用的需求。 2目前尚无水库站水文整编资料，不能满足水文资料应用需要，应开发相应的软 件系统，将水库报汛资料通过计算机利用实时雨水情数据库的报汛数据根据常规整 编

19、方法进行预整编并入库，满足了各方面对水库站水文要素的需求。 2.2.5 信息服务平台 水文综合信息服务系统是一个大型复杂的系统，也是省水文综合业务系统的基 础支撑系统，不能作为一个独立的项目单独建设，为此建立了统一的信息服务平台， 并在此平台上进行开发，实现多库共享、应用有机集成等要求。 业务逻辑 数据逻辑 水文综合信息服务系统 单元数据库 单元数据库 单元数据库 单元数据库群 资料整汇编 水文信息采集系统 应用服务平台 图2-2 水文综合信息服务系统示意图 项目可行性研究报告 10 2.2.6 水文综合检索与分析系统 该系统是水利信息化工程建设总体设计中的一个重要组成部分，包含以下四 大功能

20、： 跨越遥测库、实时库、水文资料数据库实现多库共享查询； 水文数据综合分析； WEBGIS 实现测站选择、水文信息地图显示、等值面、等值线等功能； 常用报表生成、打印。 4 2.2.7 基于 PDA 的汛情监控系统 基于 PDA 的汛情监控系统就是建设这种无线平台，来满足移动时对水情信息、 雨情信息、气象信息、台风路径、卫星云图等实时汛情信息的查询需要，实现防汛工 作者不论是在固定场所还是在运动过程中，不论何时、何地，都可以与水文信息服务 中心进行交互通讯，即交互式地完成个人在移动时的对防汛信息的各种操作，为防 汛工作者提供了真正的全方位的移动指挥办公手段。 图2-3 基于PDA的汛情监控系统

21、结构图 项目可行性研究报告 11 2.2.8 数据管理维护系统 集成整编资料转换入库系统、水库站水文信息整编并预入库系统、报汛资料预处理 （预整编）入库系统，同时具有权限的用户对库中全部数据可进行修改，对库中站点 可进行增删、修改。上述维护操作界面友好、层次清晰、关系明确、意义准确。 2.3. 系系统统数数据据流流 图2-4 系统数据流程图 2.4. 系系统统运运行行平平台台 为建立水文综合信息服务系统， 需要确立统一的运行及支撑平台，参考江西 省水利信息化工程建设总体设计，系统技术系统以 J2EE 平台为主，对系统运行初 期平台建设作如下选择： 服务端操作系统：Unix/Linux 系列 项

22、目可行性研究报告 12 服务端数据库管理系统：Oracle 9i/Oracle 10g GIS 平台：ArcInfo 服务端存储空间：大于 1T 服务端应用服务器：JBoss 4.x/Tomcat 5.x 服务端WEB 服务器：Apache 客户端操作系统：Windows 系列(建议 Windows2000 以上操作系统) 客户端软件：IE 5.0 以上(Windows 免费提供，建议 IE 6.0 以上) 数据建模工具：ER Win 4.2x 开发工具：PB/Delphi/VC/Eclipse/JBuilder/JRun Studio/JCreater 2.5. 关关键键技技术术的的开开发发

23、与与效效果果论论述述 2.5.1 技技术术及及创创新点新点 2.5.1.1 数据数据库库技技术术 1. 水文信息服水文信息服务务需要解决的需要解决的问题问题 A 透明数据访问 目前，水文系统已经建成不同类型、不同规模、功能合理的多个数据库系统，包 括水文基础数据库，资料库，实时库，遥测库，墒情库等，涉及几种不同结构的数据 库，主要包括：Oracle 9i、Microsoft SQL Server、SYBASE、DBF 文件数据库及各种非 结构化数据等。在未来系统建设过程中，还可能建立更多数据库。必须对这些数据库 进行整合、集成，才有可能实现统一访问。 B 多维数据分析 水文数据分析非常复杂，可

24、分析的对象有：降水、水位、流量、墒情、蒸发、地下 水等；分析方法有频率分析、等值图、对比分析、滑动分析、距平计算、径流计算、过 项目可行性研究报告 13 程分析、时段分析、常规统计等；从时间维（历史、实时）、空间维（雨量站群、蒸发站 群、墒情站群、干流站群、湖泊站群、水库站群、地下水站群）进行分析，分析方法多 样、复杂。必须建立高效、稳定的数据分析模型，才能较好地解决这个问题。 2.目前目前对对于异构数据于异构数据访问访问采用的通常方法采用的通常方法 对于所有需要集成的数据库，大多数的系统根据情况采用如下的四种方式来实 现： （1）内部建立多个数据库连接分别访问各个数据库 现有的主流数据库管理

25、系统大多数都支持 ODBC/JDBC，对于支持 ODBC/JDBC 的已有数据库，程序建立多个连接，利用这多个连接分别从不同的数 据库中取数据，然后在程序中进行统计处理。 优点：简单易行 缺点：分别从不同的数据库中取数据，然后在程序中进行统计处理的方法在数 据量小的情况下可行，但是对于大数据量检索，造成的数据流量、重新索引排序、统 计等工作量都导致检索效率极低，而且要求开发人员了解每个数据是从哪个数据库 中取到的。 （2）使用各类数据库产品解决该问题 现在已经有各类数据库产品解决了数据透明方法的问题，例如 oracle gateway 等。 优点：使用现有产品，减低了开发量和技术风险。 缺点：

26、1、软件投入加大。 2、大多数的这种产品业务封装的存储过程不可用或效率不高。 3. 目前目前对对于多于多维维数据数据访问访问采用的通常方法采用的通常方法 （1）数据仓库 数据仓库是一个“以大型数据管理信息系统为基础的、附加在这个数据库系统 之上的、存储了从企业所有业务数据库中获取的综合数据的、并能利用这些综合数 据为用户提供经过处理后的有用信息的应用系统”。如果说传统数据库系统的重点 项目可行性研究报告 14 与要求是快速、准确、安全、可靠地将数据存进数据库中的话，那么数据仓库的重点 与要求就是能够准确、安全、可靠地从数据库中取出数据，经过加工转换成有规律信 息之后，再供管理人员进行分析使用。

27、 数据仓库是一种管理技术，它将分布在企业网络中不同站点的商业数据集成到 一起，为决策者提供各种类型的、有效的数据分析，起到决策支持的作用。数据仓库 为决策支持系统开辟了一种新途径。随着数据仓库的广泛应用，基于数据仓库的决 策支持系统应运而生。数据仓库的使用分三大类：1. 提高数据分析的速度和灵活性； 2. 为访问和综合大量数据提供集成基础；3. 促进或再创造商业过程。利用数据仓库 建立的应用系统，在激烈的市场竞争中，为企业领导者的决策支持起到了明显的作 用。这种应用系统是一种新形式的决策支持系统。 图2-5 仓库系统的基本体系结构图 4. 本系本系统统以上以上问题问题的解决方案的解决方案 A

28、透明数据访问 中兴软件技术公司是中兴通讯的子公司，其中的员工原属于中兴通讯。中兴通 项目可行性研究报告 15 讯作为国内大型的通讯产品供应商，自成立以来，拥有多项专利技术。其中的数据库 专利技术、通讯专利技术在此次平台建设中得到运用。其专利技术不仅成熟度高、性 能优异，更有着一支对大型复杂应用系统架构经验丰富、对中间件技术及产品有着 深刻理解的技术支持力量。 根据我们的技术选择原则，使用成熟稳定技术兼顾先进，采用中兴通讯专利“一 种跨平台数据库查询方法”（03113491.2）较好地解决了透明数据访问问题。 B 多维数据分析 分析水文业务特点，以数据仓库技术为基础，开发了水文多维协同抽象分析方

29、 法来，运行水文多维协同抽象分析方法中建立的模型编写业务应用逻辑组件。 业务应用逻辑是按业务处理逻辑的结构及分类，在软件复用技术和分布式对象 技术的支持下，由各类基本处理模块构成的服务软件。业务应用逻辑的组合形成实 现业务处理的应用服务。 业务应用逻辑主要是随着应用系统的开发进程而不断发展的，应用系统和决策 支持系统是在应用服务平台的基础上进行开发和集成的。业务应用逻辑包括业务处 理逻辑、模型服务、已有系统集成支持服务等。 2.5.1.2 GIS 技技术术 地理信息系统（Geographic Information System 简称 GIS）是随着地理科学、计算 机技术、遥感技术和信息科学的

30、发展而发展起来的一个新兴技术，是一个能够对空 间相关数据进行采集、管理、分析和可视化输出的计算机信息系统。 地理信息系统在对水文信息系统有很重要的意义。在地图上直观的显示测站分 布、雨量、等值线，等值面等水文信息给防汛抗旱决策提供了很重要的数据依据。 图形的表现形式总是比文字更加生动、直接，所以地理信息系统在各行各业的 应用越来越广泛，应用逐步向深度、广度发展，这就需要一个简单易用、功能强大、 性能完整的地图解决方案。而随着计算机网络技术的飞速发展，Internet/Intranet 的 普及，基于 Web 的地图服务越来越受到人们的青睐。 WEB 地图发布的平台多种多样。Esri 公司作为地

31、理信息系统应用的主流服务 项目可行性研究报告 16 商，提供的产品被许多顾客青睐，指定必须使用其公司产品。其提供的 ArcIMS 是一 个基于服务器的产品，它提供了一个用于在网页上发布 GIS 数据和服务的分层框架 结构。ArcIMS 使得网站提供 GIS 数据、交互式地图、元数据目录以及目标 GIS 应用 成为可能。但其提供的 ARCIMS 产品定位为简单地图发布，并不能满足我们地图功 能的需求，比如等值线、渲染图、地图的复合标注等。而性能完整、具有分析功能的 产品 ARCGIS Server 价格高昂。为降低产品生产风险，保护投资者利益，我们在技 术实现过程中采用 ArcIMS 作为 We

32、bGIS 的服务平台，再对其进行二次开发，封装 地图实现的细节，扩展其功能，将业务逻辑与技术实现分离，降低开发难度，使业务 开发人员无需了解 ArcIMS 相关技术，并获得较好的分析功能。 1. ArcIMS 的体系的体系结结构及特点构及特点 一、ArcIMS 体系结构 ArcIMS 是 ESRI 公司的第二代 WebGIS 平台软件，用于满足在 Intranet/Internet 上提供地理数据和服务的需要。ArcIMS 的体系结构专为 Internet 的应用设计开发。 他适用于小型的 Intranet 站点，同样可以根据需要来扩展以满足企业级系统或电子 商务站点的需要。当站点需求增加时，

33、ArcIMS 可以伸缩配置以满足服务器端的要求。 新的空间服务器可以快速地加到原有的虚拟服务器中。 ArcIMS 是一个由客户端部件和服务器端部件组成的分布式系统。客户经过 Internet 或 Intranet 服务器向 ArcIMS 发出请求信息,ArcIMS 服务器处理该请求，并 将结果返回到客户浏览器。ArcIMS 的体系结构如下图 2-6 所示: 图2-6 ArcIMS的体系结构 项目可行性研究报告 17 (1)服务器端部件 服务器端由逻辑事务层的部件组成：ArcIMS 应用服务器连接器，应用服务器， 空间服务器和管理器以及 Web 服务器。服务器端的部件用来处理请求，创建、运行 地

34、图服务和管理站点。 当 Web 服务器接到请求时，交由三个 ArcIMS 应用服务器连接器 (Servlet、ColdFusion、ActiveX)中的一个继续处理。由 Servlet 连接器处理完的 ArcIMS 的请求被迅速地交给 ArcIMS 应用服务器。应用服务器负责负载分发并跟踪 记录哪个地图服务运行在哪个空间服务器上。当使用 ColdFusion 和 ASP 时，请求相 应地交给 ColdFusion 和 ASP 应用服务器。处理过的请求通过连接器交给应用服务 器。 ArcIMS 的核心是空间服务器。服务器提供五种功能：影像表达，矢量数据流， 地址匹配，查询和数据提取。空间服务器并

35、不被直接访问而是通过虚拟服务器,虚拟 服务器为了管理的方便由一个或多个空间服务器组成。对某个地图服务的请求由指 派给该地图服务的虚拟服务器组中的一个空间服务器来完成。 ArcIMS 监控器（Monitor）和 ArcIMS 任务分配器（Tasker），作为两个中间进程 在后台运行，支持 ArcIMS 空间服务器。它们可以作为 Windows NT 的服务或者 UNIX 的后台进程存在。 （2） 客户端部件 ArcIMS 支持 HTML Viewer 和 Java Viewer。在 ArcIMS 软件包中包含三种 Viewers：ArcXML 客户端，HTML/DHTML Viewers 和包括

36、 ArcExplorer 3 在内的 Java Viewers。 Java Viewer 使用 Java 2 Applet 并同时支持影像和矢量地图服务。Java Viewer 提供更丰富的客户端的处理能力，支持矢量数据流，同时支持多个地图服务以及在 同一窗口加入本地数据。HTML Viewer 是瘦客户端，但同时只支持一个影像地图服 务。HTML Viewer 可以使用 Servlet 连接器，也可以利用 ColdFusion 和 ActiveX 连接 器。 二、ArcIMS 的特点 项目可行性研究报告 18 (1)简单的基于向导的界面 ArcIMS 在创建、设计、管理 GIS 站点上提出了

37、一套简便易行的解决方案。它的 便捷然而强大的管理构架可以帮助你完成建立 Web 服务以及优化站点的工作。 (2)强大的智能化的客户端 ArcIMS 同时推出 HTML 和 Java 两种版本的强大的客户端。ArcIMS Java 客户 端支持真正的客户服务器方式，它允许客户直接使用本地缓冲中的数据，许多操作 可以直接在客户端快速高效地执行。 (3)地图编辑和地图注释功能 ArcIMS 客户端还支持动态地编辑和标注地图信息。它允许用户将编辑结果返 回给服务器，并帮助记录下对服务器端数据库所做的改变。地图注释功能还允许在 地图上标注符号用来提示其他人的注意或以备今后查看，这大大提高了网上 GIS

38、数 据的交互能力。 (4)方便的定制功能 ArcIMS 的客户端可以通过标准语言如 VBScript 和 JavaScript 方便地定制以适 用于不同的功能需求。它可以为最终用户和希望自己定制界面和应用的开发商提供 广阔的空间。 (5)高质量的制图显示功能 由于 ArcIMS 支持矢量数据流，因此获得了更清晰的屏幕显示效果。 (6)开放的、可伸缩的结构 ArcIMS 独特的结构提供了一个开放的、灵活的平台。你可以很容易地扩展原 有的网上 GIS 应用，无须重新构建。此外，ArcIMS 与很多其他流行的 Internet 技术 兼容，如 ColdFusion, Microsoft Transa

39、ction Server, Active Server Pages 等。 2.Java 对对 ArcIMS 的二次开的二次开发发 在项目实施过程中，我们需要实现一些基于地理信息系统的分析功能，例如等 值线等。但咨询了 ESRI 公司的有关技术人员后得知，在 ArcIms 地图发布平台上， 很难实现这些分析功能，只有 ArcGis server 才具有这些性能。但是 ArcGis Server 高 项目可行性研究报告 19 昂的价格将使我们的产品生产成本加大，同时使我们产品的市场竞争力降低。经过 技术研究、评估，我们认为使用 Java 对 ArcIms 进行二次开发是可行的。 一、一、实现实现目

40、目标标和模式和模式 采用构件技术，基于 ArcIms 进行二次封装。对简单操作和复杂运算功能都进 行封装，业务开发人员只需了解函数的使用，即可开发出专业的应用系统，大大提高 开发效率，并且无需了解 ArcIMS 相关技术。需要达到的目标如下： 采用内存共享和高效的图像压缩技术，可以完全满足低速网络访问的需要； 适应多用户访问； 地图控制功能：包括放大、缩小、地图漫游、全图显示、显示图层控制； 查询功能：包括点查询、矩形查询等； 地图标注功能：包括单个（智能）标注、复合标注以及动态标注； 等值线和等值面的制作功能。 Java 对 ArcIMS 开发有两种模式，一种是 Bean，另一种是标签，这两

41、种模式一 般都是使用 JSP 作为显示层。我们将使用 Bean 的模式开发，ArcIMS 提供了对地图 操作的类以及 JSP 开发 ArcIMS 的例子。我们的目的是将原有的类进行封装，使得 每个功能的使用变得简单，并添加相应的地图分析功能，如等值线、渲染图。 二、二、实现简实现简介及其介及其类设计类设计 我们在开发过程中参考了 ESRI 公司提供的 JSP(使用 JavaConnector classes API)开发 ArcIMS 例子，以下是开发技术难点解决方法： a 二次封装大部分开发使用了 Java 开发 ArcIMS 的 API，即 JavaConnector Classes AP

42、I, 在用户安装 ArcIms 时必须选择安装连接器 Java Connector(非默认安装)。 b 等值线、等值面 shape 文件的生成使用了 MapObjects Classes API 的接口。 c 为解决多用户的问题，为每个用户建立一个地图对象，并且开辟一个工作目 录，用户的操作如制作等值线、渲染图等都在自己的目录下进行，彼此不受影响。 下图为具体的类设计图。从图 2-7（1）可以看出，地图拥有多个图层(即图层集合)， 而图层又拥有多个元素，换言之，地图实质是根对象，图层为地图的子对象，元素又 项目可行性研究报告 20 是图层的子对象。所有的操作都从地图出发。 图2-7（1）地图、

43、图层、元素关系附属图 项目可行性研究报告 21 图2-7（2） 地图类涉及 3.双双调调和和样样条插条插值值用于等用于等值线值线的生成的生成 地图套件将双调和方程模型应用于等值线生成过程的关键步骤网格生成, 从本质上克服了以往算法存在的缺点。 一、等一、等值线绘值线绘制的通常方法制的通常方法 等值线的绘制，在水利、土木、地质等工程和技术领域内有着极其广泛的应用。 在许多实际应用中，我们能得到的数据集往往是散乱分布且较为稀疏的。例如：在分 析某区域降雨量时，数据只能由地理位置分布散乱、数目不可能很多的观察站提供 数据。人们为研究其变化规律，得到形象的全局概念，将绘制等值线作为重要的手段 之一。

44、等值线生成的一般步骤为：离散数据网格化、三维网格数据生成和等值线追踪。 其中三维网格数据生成是最关键的步骤，直接影响等值线生成的效果和速度。这里， 笔者采用的网格为正方形网格。与三角网格相比，正方形网格更为直观，直接与直角 坐标对应，生成的正方形网格除了可用于生成等值线，还可方便地用于其它数据分 析，如生成渲染图等。 在传统地等值线绘制过程中，一般采用代数插值法生成网格，其原理为根据边 界点（采样数据点）的值，通过代数方法对网格点数据进行插值。如：距离平方倒数法、 趋势面法、克立格法等。虽然这些方法比较简单，但边界点上的不连续性易导致内部 点误差，同时得到的插值结果不位于同一光滑曲面上，其结果

45、是生成的等值线分布 不协调，甚至会出现等值线相交的情况。 本地图套件引入双调和方程模型生成三维网格的方法，不仅彻底解决了代数插 值的弊端，而且有以下的优点：得到的偏微分方程解为多阶可微的连续函数，具有极 佳的光滑性；可在任意坐标点上生成数据，使得网格的密度和区域划分具有灵活的 可控性。例如：为了绘制某一地区降雨量等值线，我们可以充分利用全省观测站的数 据集拟合曲面模型，再在该地区的范围内进行高密的网格数据插值，这样既充分利 用了全局数据，使曲面模型更为合理，同时又不必生成该地区范围以外的网格数据， 大大地提高了等值线生成的效率，具有很高的实用价值。 项目可行性研究报告 22 二、双二、双调调和

46、方程数和方程数值拟值拟合原理合原理 通常，离散数据拟合可以用下式表示： (1),)( 21N xxxxZ j=1,2N (2)( jj xZ 其中为连续的 m 维矢量，和分别为输入的离散采样点 xN xxx, 21N ZZZ, 21 （边界点）的坐标和数值，为映射关系，为输出的连续响应。 )(xZ 对(1)式建立双调和方程 (3) N j jj xxWx)()( 4 其中为双调和操作符，为加权数，为采样函数 4 j W )(x 该方程的通解可写为 (4) N j jmj xxGWx 1 )()( 其中为 m 维双调和格林函数，其表达式如下表所列 m G 表二 双调和格林函数 维数 m双调和格林

47、函数 1 3 x 2) 1(2xx 3x 4xln 5 1 x m m x 4 其中表示 m 维矢量的模值 x 根据(2)式，此方程边界条件显然为 项目可行性研究报告 23 j=1,2N (5) jj Zx)( 将(5)式代入通解(4)，可得： i=1,2N （6） N j jimji xxGWZ 1 )( (6)式为一个 N 维线性方程组，解此方程组，可得加权数：j=1,2N j W 至此，输出响应已唯一确定，可根据任意输入坐标 x 得到相应插值。 )(x 对于一维和二维双调和方程，都有明确的物理意义。一维双调和方程可以看成一根 无限长的均匀弹力直线在 N 点处受力时的纯弯曲形变；二维双调和

48、方程则可看成一 张无限大的均匀弹力薄板在 N 点处受力时的纯弯曲形变。由此可见，由二维双调和 方程拟和的曲面具有自然、协调的特性，由此曲面插值网格生成的等值线应是高质 量的。 三、二三、二维维双双调调和插和插值值用于等用于等值线值线生成算法生成算法 当 m2 时， （4）式可写为 N j jjj yyxxyxGWyx 1 ),(),(),( (7) N j jjj yyxxGW 1 ),( 其中，(x,y)表示直角坐标 根据表 6-1 (8) ) 1ln(2),( 2222 yxyxyxG 为叙述方便，我们定义 ),( ,jijiji yyxxGG 式（6）可写为 i=1,2N N j jim

49、ji xxGWZ 1 )( N j jijij yyxxGW 1 ),( 项目可行性研究报告 24 (9) N j jijG W 1 , 将(9)式改写为矩阵形式 (10) WGI I Z 其中为输入采样点数值矢量 T NI ZZZZ),( 21 为格林函数矩阵 （11） NNNN N N I GGG GGG GGG G ,2,1 , , 22, 21 , 2 , 12, 11 , 1 , , , 为权矢量 T N WWWW),( 11 显然，有以下性质： ji G , ； ijji GG , 当时 0 , ji G ji 当时 0 , ji G ji 所以为对称矩阵，且只有对角线上元素为 0，因此对于方程组（10），可用对 I G 称方程组的 HouseHolder 变换法求得解 W。 7 同样，可