王瀟媛等

摘要：針對(duì)當(dāng)前地下水污染調(diào)查信息記錄過(guò)程中存在的數(shù)據(jù)錄入慢、數(shù)據(jù)共享難等問(wèn)題，提出基于B/S模式的地下水污染調(diào)查系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并闡述其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)采用.Net Framework作為開發(fā)平臺(tái)，C#作為開發(fā)語(yǔ)言，SQL Server作為數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)整合了Web GIS技術(shù)，設(shè)計(jì)了地下水水點(diǎn)信息的數(shù)據(jù)錄入、查詢、分析、制圖、評(píng)價(jià)和報(bào)表等功能。通過(guò)實(shí)際使用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：地下水污染調(diào)查；信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)；.Net；數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)；GIS

DOIDOI：10.11907/rjdk.143710

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2015）001008004

0 引言

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人類活動(dòng)的頻繁影響，不同種類的污染物通過(guò)各種渠道進(jìn)入地下水系統(tǒng)，導(dǎo)致地下水水質(zhì)下降，特別在一些大中型城市，污染源直接威脅人們的正常生活[1]。與此同時(shí)，人類對(duì)水資源的需求量日趨增長(zhǎng)。當(dāng)前，地下水源已占全國(guó)總給水量的20%，西北地區(qū)和華北平原某些相對(duì)缺水的城市，地下水開發(fā)利用比例達(dá)到72%和66%[2]。在許多城市，地下水幾乎是唯一的供水水源。

地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)是地下水污染防治的基礎(chǔ)[3]，以準(zhǔn)確高效掌握地下水水質(zhì)和污染情況。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于.Net的地下水污染調(diào)查信息系統(tǒng)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，為科研人員進(jìn)行地下水污染調(diào)查研究提供支撐。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

系統(tǒng)應(yīng)用GIS技術(shù)和空間數(shù)據(jù)處理技術(shù)，建立一個(gè)基于.Net Framework框架的B/S 模式結(jié)構(gòu)的Web應(yīng)用程序[4]。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和開發(fā)過(guò)程中遵循軟件工程“時(shí)效性、易用性、可靠性、擴(kuò)展性、開發(fā)性”相統(tǒng)一的原則[5]，采用三層架構(gòu)作為軟件設(shè)計(jì)框架，為系統(tǒng)功能擴(kuò)展奠定基礎(chǔ)。具體設(shè)計(jì)路線如圖1所示。

圖1 地下水污染調(diào)查信息系統(tǒng)研究技術(shù)路線

1.2 系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)

1.2.1 .Net三層架構(gòu)

三層架構(gòu)將整個(gè)軟件框架分為“表示層—業(yè)務(wù)邏輯層—數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)層”三層，各層分工合作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互[6]。其目的在于實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)中所要求的“高內(nèi)聚、低耦合”，采用“分而治之”的方法，將軟件功能劃分開來(lái)，從而有利于控制、延展和資源分配[7]。

1.2.2 AJAX技術(shù)

AJAX（Asynchronous JavaScript and XML）實(shí)現(xiàn)瀏覽器無(wú)需刷新整個(gè)頁(yè)面內(nèi)容，只需要根據(jù)用戶需求，完成網(wǎng)頁(yè)中部分控件與服務(wù)器之間的交互[8]。AJAX技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化展示主要通過(guò)XHTML和CSS實(shí)現(xiàn)，同時(shí)其動(dòng)態(tài)顯示和交互部分主要應(yīng)用DOM技術(shù)完成。異步數(shù)據(jù)讀取時(shí)，AJAX通過(guò)XMLHttpRequest實(shí)現(xiàn)，最后應(yīng)用JavaScript進(jìn)行數(shù)據(jù)綁定[9]。

1.2.3 JQuery技術(shù)

JQuery是輕量級(jí)JS庫(kù)[10]，不僅兼容CSS3層疊樣式表，而且對(duì)主流瀏覽器也可兼容。JQuery能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)畫效果，使開發(fā)人員更為簡(jiǎn)易地處理HTML Document，快速開發(fā)出交互性強(qiáng)、界面友好的Web應(yīng)用程序[11]。系統(tǒng)采用JQuery和JQuery封裝下的Easy UI架構(gòu)，輔助以ASP.NET技術(shù)，可大幅度優(yōu)化網(wǎng)站的前端顯示。訪問(wèn)過(guò)程如圖2所示。

圖2 JQuery前后臺(tái)處理流程

1.2.4 WebGIS技術(shù)

WebGIS技術(shù)簡(jiǎn)化了客戶端軟件，以瀏覽器作為客戶端應(yīng)用程序的運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)，從而形成一個(gè)“客戶層—應(yīng)用層—數(shù)據(jù)庫(kù)”的三層結(jié)構(gòu)[12]。

與傳統(tǒng)的GIS相比，WebGIS具有以下優(yōu)點(diǎn)[13]：①提高信息共享效率；②保障信息的實(shí)時(shí)性[14]；③多平臺(tái)的可擴(kuò)展性；④降低系統(tǒng)成本。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

地下水污染調(diào)查信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《地下水污染地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范》[2]制定。主要考慮地下水資源量的分布情況、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息以及地下水環(huán)境數(shù)據(jù)等3個(gè)方面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[16]。數(shù)據(jù)庫(kù)完成后系統(tǒng)可根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步完成制圖及地下水污染評(píng)估等工作。

依照《地下水污染地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范》[2]，將數(shù)據(jù)庫(kù)劃分為原始資料數(shù)據(jù)庫(kù)、綜合成果數(shù)據(jù)庫(kù)、元數(shù)據(jù)庫(kù)和用戶信息庫(kù)。原始資料數(shù)據(jù)庫(kù)主要完成數(shù)據(jù)的整理、修改編輯、匯總?cè)霂?kù)等；綜合成果數(shù)據(jù)庫(kù)主要完成空間專題制圖等；元數(shù)據(jù)庫(kù)主要建立不同需求下的元數(shù)據(jù)記錄等；用戶信息庫(kù)則存儲(chǔ)用戶的個(gè)人信息以及記錄導(dǎo)出項(xiàng)等。

（1）原始資料數(shù)據(jù)表。

原始資料數(shù)據(jù)表可以分為4大類：綜合調(diào)查類、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類、樣品分析測(cè)試類和綜合施工類。

（2）綜合成果數(shù)據(jù)表。

綜合研究成果數(shù)據(jù)庫(kù)只含有單一的屬性表，以線元及多邊形表示。

（3）元數(shù)據(jù)表。

根據(jù)不同需求和工作需要，可以對(duì)原始資料數(shù)據(jù)庫(kù)和綜合成果數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行元數(shù)據(jù)采集，并將采集后的元數(shù)據(jù)記錄保存到元數(shù)據(jù)表中。

（4）用戶信息表。

用戶信息表包含三大類：用戶登陸信息表、用戶詳細(xì)信息表和用戶導(dǎo)出項(xiàng)目表。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要功能模塊如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能模塊

（1）數(shù)據(jù)管理模塊。

包括原始數(shù)據(jù)錄入、修改、存儲(chǔ)、查詢以及對(duì)原有數(shù)據(jù)進(jìn)行備份與恢復(fù)等功能。

（2）圖系制表模塊。

依照用戶需求，將野外采集數(shù)據(jù)或綜合分析數(shù)據(jù)，繪制成圖表。根據(jù)《地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范》[2]，利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，制作匯總后的圖形化數(shù)據(jù)，方便用戶查看。

（3）綜合分析模塊。

綜合分析模塊分為地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)和地下水污染綜合評(píng)價(jià)兩個(gè)子模塊。地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)方法一般采用水質(zhì)模糊評(píng)價(jià)方法[17]，水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[18]。地下水污染綜合評(píng)價(jià)方法國(guó)內(nèi)目前還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[19]。

首先通過(guò)原始資料數(shù)據(jù)表查找符合條件的數(shù)據(jù)記錄；然后根據(jù)地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范，對(duì)已查數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析；最后將綜合成果記錄、存儲(chǔ)到元數(shù)據(jù)表中。

（4）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊主要用于統(tǒng)計(jì)和整合原始數(shù)據(jù)表和元數(shù)據(jù)表中的所有數(shù)據(jù)。使用.Net Framework平臺(tái)的COM組件來(lái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)功能[20]，將數(shù)據(jù)以Excel文件的形式發(fā)送到客戶端。

（5）用戶模塊。

將所有用戶分為兩組：普通用戶組和管理員用戶組。普通用戶可以使用系統(tǒng)的大部分功能，包括對(duì)原始數(shù)據(jù)的錄入、查詢、修改、備份、恢復(fù)以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和制圖等，但不能查看其他用戶錄入的數(shù)據(jù)。

管理員組除了普通用戶組的功能之外，還可以查看所有用戶錄入的數(shù)據(jù)，并且負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)。管理員可限定普通用戶的操作權(quán)限。

綜合上述思路，系統(tǒng)整體框架圖如圖4所示。

圖4 地下水污染調(diào)查信息系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)

4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)中最主要的部分是客戶端同服務(wù)器端、服務(wù)器端同數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，需要使用大量的數(shù)據(jù)庫(kù)操作。同時(shí)為了優(yōu)化用戶體驗(yàn)，提高輸入輸出效率，還在系統(tǒng)中加入了文件導(dǎo)入導(dǎo)出技術(shù)和查詢時(shí)的模糊查找功能。

4.1 讀取Excel文件數(shù)據(jù)

系統(tǒng)采用OLE DB的方式將Excel中的數(shù)據(jù)讀取到DataTable。首先設(shè)定連接字符串：

StringConnString = "Provider=Microsoft.ACE.OLEDB.12.0； Data Source=； Extended Properties=Excel 8.0； HDR=No；IMEX=1；"。

完成設(shè)定后，使用OleDbConnection打開數(shù)據(jù)連接，用GetOleDbSchemaTable獲取Excel文件中的數(shù)據(jù)，最后通過(guò)OleDbDataAdapter.Fill將數(shù)據(jù)填充Dataset。具體代碼部分，如下：

con = new OleDbConnection（ConnString）；

schemaTable =con.GetOleDbSchemaTable（OleDbSchemaGuid.Tables， null）；

stringtableName = schemaTable.Rows[0][2].ToString（）.Trim（）；

cmd = new OleDbCommand（@"select * from [" + tableName + "]"， con）；

da = new OleDbDataAdapter（）；

da.SelectCommand = cmd；

da.Fill（dsModel）；

con.Close（）；

4.2 文件導(dǎo)出功能

針對(duì)信息分析統(tǒng)計(jì)的導(dǎo)出功能，按照用戶要求，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，然后以Excel文件的形式導(dǎo)出到用戶本地。具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

Application excel = new Application（）；

_Workbook xBk；

_Worksheet xSt；

excel= new ApplicationClass（）；

xBk = excel.Workbooks.Add（true）；

xSt = （_Worksheet）xBk.ActiveSheet；

foreach（DataColumn col in dv.Table.Columns）

{

colIndex++；

excel.Cells[4，colIndex] = col.ColumnName；

}

foreach（DataRowView row in dv）

{

rowIndex ++；

colIndex = 1；

foreach（DataColumn col in dv.Table.Columns）

{

colIndex ++；

}

}

xBk.SaveCopyAs（Server.MapPath（"."）+""+this.xlfile.Text+".xls"）；

ds = null；

xBk.Close（false， null，null）；

excel.Quit（）；

4.3 文本框自動(dòng)填充功能

本文采用JQuery的AutoComplete控件。其中前后臺(tái)的交互機(jī)制，將使用ASP.NET的CallBack機(jī)制。通常，一個(gè)完整的回調(diào)過(guò)程包含以下幾個(gè)部分：①客戶端發(fā)出回調(diào)請(qǐng)求；②服務(wù)器端接收客戶端回調(diào)請(qǐng)求；③服務(wù)器端處理請(qǐng)求并回復(fù)請(qǐng)求給客戶端；④客戶端接收服務(wù)器的反饋結(jié)果并更新HTML。

觸發(fā)回調(diào)機(jī)制，首先需要在前端頁(yè)面編寫一個(gè)JavaScript函數(shù)觸發(fā)回調(diào)請(qǐng)求，具體語(yǔ)法結(jié)構(gòu)如下：

any_script_function（arg， context）

{

<%= ClientScript.GetCallbackEventReference（this， "arg"， "ReceiveServerData"， "context"）%>；

}

利用GetCallbackEventReference（this，”arg”，”ReceiveServerData”）函數(shù)，根據(jù)傳入的參數(shù)，來(lái)調(diào)用實(shí)際的前臺(tái)腳本。其中this表示回調(diào)操作的控件處于當(dāng)前頁(yè)面。同時(shí)，該頁(yè)面需要實(shí)現(xiàn)ICallbackEventHandler接口。此外，this參數(shù)也可以表示該頁(yè)面上某個(gè)Web控件，此時(shí)該控件需實(shí)現(xiàn)ICallbackEventHandler接口；Arg用來(lái)表示將要傳遞給RaiseCallbackEvernt的參數(shù)值；ReceiveServerData指前端頁(yè)面在回調(diào)之后將要執(zhí)行的前臺(tái)腳本。

回調(diào)機(jī)制完成之后，頁(yè)面將把數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為JSON格式并賦值到AutoComplete控件，具體語(yǔ)法如下：

autocomplete（url or data，[options]）。

$（function （） {

$（"#" + "<%=this.控件ID%>"）.autocomplete（{

source： function （request， response） {

$.ajax（{

url： "Handler1.ashx"，dataType： "jsonp"，

jsonp： "callback"，

data： "p1=" + escape（request.term） + "&callback= "，

success： function （data） {

response（$.map（data， binditem））；

}

}）；

}，

}

5 結(jié)語(yǔ)

本文使用.Net Framework 作為開發(fā)平臺(tái)，C#作為開發(fā)語(yǔ)言，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和WebGIS技術(shù)，提出設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方案。依托.Net Framework作為系統(tǒng)平臺(tái)，有效提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使信息交互和維護(hù)更加便捷。本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)對(duì)于其它類似信息系統(tǒng)的開發(fā)，具有一定借鑒意義。