梁后軍 劉小虎 馬澤生 蔡國成

（淮河水利委員會水文局（信息中心） 蚌埠 233001）

開源地理信息系統(tǒng)OpenScales的功能擴(kuò)展實(shí)踐

梁后軍 劉小虎 馬澤生 蔡國成

（淮河水利委員會水文局（信息中心） 蚌埠 233001）

OpenScales是一種基于ActionScript3和Flex的開源、免費(fèi)的地圖應(yīng)用開發(fā)框架工具集合。然而，OpenScales提供的功能遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際開發(fā)的需要，需要進(jìn)一步擴(kuò)充，就水利行業(yè)而言還需擴(kuò)充等值線、色斑圖、熱圖、站點(diǎn)顯示自動分級、地形圖、影像圖等功能。本文介紹了在工程實(shí)踐中對開源GIS OpenScales所作的功能擴(kuò)展，使之更符合水利信息化發(fā)展的需要。

WEBGIS OpenScales遙測信息 GIS應(yīng)用 功能擴(kuò)展

1 OpenScales平臺概述

OpenScales起源于FlexLayers開放源代碼項(xiàng)目，融合了多個(gè)開源AS3/JS的GIS項(xiàng)目。從OpenScales項(xiàng)目開展以來，OpenScales已經(jīng)對原有基礎(chǔ)代碼進(jìn)行了廣泛的修改和完善，使其成為一個(gè)具備良好適應(yīng)性的GIS引擎。主要功能特點(diǎn)包括：支持點(diǎn)、線、面等多種不同的圖層，兼容支持OGC的多種協(xié)議；利用FLASH功能，提供強(qiáng)有力的矢量數(shù)據(jù)繪制、編輯、造型；提供功能豐富的樣式API，支持彈出窗口；實(shí)現(xiàn)快速矢量渲染，增加了平移，縮放和圖片拼接的漸變效果；支持在運(yùn)行時(shí)通過XML配置，從經(jīng)過編譯的SWF應(yīng)用程序動態(tài)獲取地圖；支持當(dāng)前的大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器，近期發(fā)布的OpenScalesGL還提供了對HTML5的支持。

2 功能擴(kuò)展方式

一個(gè)典型的BS架構(gòu)的遙測GIS應(yīng)用由OpenScales平臺、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、WEB服務(wù)發(fā)布管理系統(tǒng)、WebService應(yīng)用組件、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用終端組成。其應(yīng)用模式如圖1所示。

圖1 BS架構(gòu)示意圖

這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用。

功能擴(kuò)展，既可以直接用OpenScales的開發(fā)語言Flex在客戶端實(shí)現(xiàn)；也可以使用ASP.net、C#等工具在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，客戶端只需簡單調(diào)用即可實(shí)現(xiàn)所需功能。直接在客戶端實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是服務(wù)器負(fù)擔(dān)輕、不需再發(fā)布新的服務(wù)；缺點(diǎn)是若切換到新的開發(fā)工具就需要重寫此軟件模塊。在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是功能模塊與客戶端開發(fā)語言無關(guān)，不管客戶端開發(fā)語言如何改變，均無需重寫服務(wù)器端程序；缺點(diǎn)是服務(wù)器負(fù)擔(dān)重。對一些簡單的功能，可以直接用Flex在OpenScales源代碼的基礎(chǔ)上修改、添加；而對復(fù)雜的、代碼量大的功能，為了提高軟件利用率、避免重復(fù)勞動應(yīng)優(yōu)先選用在無服務(wù)器端擴(kuò)展功能，在前臺調(diào)用的方式。

3 客戶端功能擴(kuò)展

3.1 過程線、柱狀圖、信息提示功能

過程線模塊主要用于展示水情（如河流、水庫的水位）信息，柱狀圖功能主要用于展示雨情信息。在操作電子地圖的過程中，鼠標(biāo)滑到某個(gè)站點(diǎn)后，可以彈出此站點(diǎn)的概要信息，如站點(diǎn)的名稱、坐標(biāo)、所屬省市等。用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊此站點(diǎn)，可以顯示該站點(diǎn)各時(shí)段的雨量柱狀圖或水位過程線。根據(jù)需要，也可以在界面輸入新的時(shí)間段，重新查詢。

3.2 報(bào)表功能

該功能用于統(tǒng)計(jì)某個(gè)時(shí)間段，各地市、縣區(qū)、分中心所轄的遙測站、雨量站的水情信息。查詢結(jié)果保存在一個(gè)報(bào)表中，并可以導(dǎo)出為Excel文件。

4 服務(wù)器端功能擴(kuò)展

4.1 自動分級功能

隨著水文遙測站的逐漸增多，很多地方的站點(diǎn)已從原來的幾百個(gè)增加到數(shù)千個(gè)。這么多的站點(diǎn)若全部在地圖上顯示，不僅加載速度慢，而且密密麻麻看不清楚，因而有必要將遙測站分級顯示，在地圖的第一級先顯示少量站點(diǎn)，隨著地圖逐漸放大再顯示更多的站點(diǎn)。合理的分級方法應(yīng)該兼顧降雨強(qiáng)度和站點(diǎn)密集程度，優(yōu)先顯示降雨強(qiáng)度最大的站點(diǎn)，離此站點(diǎn)一定距離范圍內(nèi)的其他站點(diǎn)放在下一級顯示，遞歸使用此算法可確定出所有站點(diǎn)的顯示級別。它的好處是即使在降雨量小的區(qū)域各站點(diǎn)也會比較均勻地顯示出來，不會出現(xiàn)疏密分布不均的情況，使用新的站點(diǎn)自動分級算法后，站點(diǎn)顯示效果一目了然。

4.2 等值線、等值面、熱圖分析功能

等值線圖是以圖表語言客觀描述一定區(qū)域范圍內(nèi)水文變量時(shí)空分布特點(diǎn)與規(guī)律的圖像，具有信息表達(dá)豐富、真切和形象的特點(diǎn)，能形象、準(zhǔn)確地表達(dá)出水文變量的空間連續(xù)分布狀況，是傳統(tǒng)水文信息展示的重要方式之一。然而，等值線比較適合專業(yè)人員使用，對非專業(yè)人員而言，還不夠直觀、明白。比較而言，色斑圖更能清晰地展現(xiàn)出水文信息的空間分布狀況，即使是非專業(yè)人員也很容易看懂。色斑圖與等值線圖類似，只是按等值線的級別在內(nèi)部填充了不同的顏色。從色斑圖上更容易看出區(qū)域下半部分降雨強(qiáng)度較大（顏色越深表示降雨越多）而上半部分較少。色斑圖的一大缺點(diǎn)是假設(shè)了等值線內(nèi)部的雨量大小相同，這顯然是不合理的，實(shí)際的降雨分布受多種因素影響不可能如此規(guī)整。因此，在水利信息化的工程實(shí)踐中，又開發(fā)了熱圖分析模塊，對OpenScales的功能進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展。熱圖分析比等值面分析更細(xì)，它將每一個(gè)像素按值的大小以不同顏色顯示出來，可以更加真實(shí)、直觀地表現(xiàn)水文信息的密度及分布情況，不同區(qū)域和站點(diǎn)之間的雨量對比更加明顯，有助于進(jìn)一步分析降雨發(fā)展趨勢。

4.3 動畫功能

服務(wù)器端生成等值線圖、色斑圖及熱圖的功能為在客戶端以動畫方式展現(xiàn)水文信息提供了基礎(chǔ)。單獨(dú)的一幅等值線圖（或色斑圖或熱圖）只能反映水文信息的空間分布情況，而一系列按時(shí)間順序生成的圖片以動畫的方式展示出來，不但能展現(xiàn)水文信息的空間分布情況，而且能反映出水文信息的時(shí)間分布情況。

具體方式是：客戶端先給服務(wù)器端發(fā)送請求，同時(shí)將數(shù)據(jù)時(shí)間段、圖片數(shù)等參數(shù)傳遞給服務(wù)器；服務(wù)器根據(jù)傳過來的參數(shù)生成一系列圖片并傳送給客戶端；客戶端將接收到的圖片連續(xù)快速的顯示出來，給人以動畫的視覺效果。它能清楚地展示出水文信息（比如雨情）的演變、中心分布和移動情況及發(fā)展過程。

5 結(jié)語

開源GIS OpenScales具有代碼量小、速度快、完全免費(fèi)、接口開放、容易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。與其他開源軟件類似，OpenScales也存在不少缺陷和局限性，如在空間分析、中文支持、三維建模等方面功能較弱，開發(fā)案例和文檔較少。在水利信息化實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)OpenScales還缺少報(bào)表、等值線等功能。擴(kuò)展后的OpenScales開發(fā)的應(yīng)用軟件已經(jīng)在安徽水文局、河南水文局以及部分地市水文局實(shí)際應(yīng)用，得到了用戶和相關(guān)部門的肯定與認(rèn)可■