简超图软件环保地理信息系统解决方案doc.docx
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简超图软件环保地理信息系统解决方案doc
（简）超图软件-环保地理信息系统解决方案V1-201206197
SuperMap环保行业解决方案（简要版）
北京超图软件股份有限公司2012年6月
环境保护是一项具有长期性和系统性的工作，“十二五”期间中国生态文明建设的基本思路应是：
贯彻以人为本的科学发展观，从生产、消费、贸易等领域全方位加速经济发展方式转变，从制度层面形成全社会资源节约、环境友好型发展的合力，优先解决危害人民群众健康的环境问题和实行对环境质量的健康风险管理。
“十二五”期间是环境信息化建设的关键阶段。
按照环境保护部的规划目标，到2015年，将建立适应新时期环境保护工作需要的环境信息化管理体制，形成合理顺畅的工作机制，环境信息网络系统覆盖全国，环境信息基础设施整体完善，环境信息化与环保业务紧密融合，重点核心业务全面信息化，环境信息资源得到合理开发和广泛共享，环境信息服务覆盖环保业务全流程，实现环境业务管理信息化、管理信息资源化和信息服务规范化，基本构建“数字环保”体系。
信息化建设中，环境信息在特定的地理区域获取，环境事件在具体地点发生，环境管理在行政区域有效行使。
因此，地理信息是环境信息的重要组成部分。
地理信息系统是地理空间数据管理、分析、辅助决策和信息可视化的计算机系统。
在环境管理中应用GIS技术能够实现污染源、环境质量、环境污染影响等的可视化的管理和分析。
GIS为环境管理人员提供了逻辑缩小的区域分析环境，在GIS平台上进行的各种环境管理的操作和分析不仅类似于现场的环境管理，而且可模拟各种条件下的环境影响。
因此GIS是环境管理和决策不可缺少的平台。
超图作为GIS厂商，对环境保护行业的理解不仅是停留于传统GIS的应用思路，更注重如何与环境质量监测业务、污染源业务、生态保护业务、核安全与辐射业务、环境应急业务提供前瞻性的理解和高可用性支持，符合环保信息化建设所需要的数据整合与数据共享规范。
在“十二五”期间，国家对环保行业的愈将重视，而SuperMap将全力以赴来支持环保信息化建设，我们愿意、也有信心与环保行业同仁共同携手，为环境保护行业信息化建设能够取得更好的发展而努力。
1系统设计目标
环保地理信息系统将利用先进的网络、通讯、信息技术、3S（GPS、GIS、GRS）技术，整合各类环境信息资源，建立统一的环境信息资源数据库，将环保数据中心汇集的各级、各类环保业务信息，完整、准确地定位于信息相关的地理环境中，为环保管理提供直观、高效、便捷、综合性的管理手段，提高大连市环保局的环境业务管理能力、应急处理能力、执法水平、为民众服务水平、综合管理与分析决策能力。
2系统设计思路
环保地理信息系统平台的总体架构包括基础设施层、数据层、服务层和应用层四层，如下图所示：
图系统总体构架图
国家环保信息与统计能力建设项目中的地理系统平台的核心内容是减排空间信息共享与服务平台。
除了该减排空间信息共享与服务平台，还将建设基于组件式GIS的三维空间专题信息展示系统等。
同时将利用桌面GIS处理环保行业的基础地理空间数据，并将这些数据建库，提供共享与服务。
3GIS平台选择
GIS应用一般是从基础空间管理、专题应用开始，逐步深化到综合应用、辅助决策，是一个循序渐进、逐步扩展的过程，因此在选择GIS平台时还需要考虑以下几个因素：
（1）体系结构的伸缩性；
（2）系统功能强度；（3）系统开放性；（4）系统成熟性。
超图作为中国和亚洲领先的地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）软件与服务提供商，涉及领域包括三个“S”：
GIS基础平台（PlatformSoftware）、行业应用平台软件（ApplicationSoftware）和云服务（CloudService），超图软件为政府单位和企事业单位信息化建设提供了专业的GIS平台。
SuperMapGIS系列软件已经广泛应用于数字城市、国土、水利、环保、海洋、测绘、农业、林业、应急、交通、通信、能源、市政管线、金融、通信、电力、自来水、石油石化
等数十个行业，在中国大陆和港、澳、台地区构建了数千个大型成功应用案例。
所以在本方案中将采用SuperMapGIS作为系统的基础GIS平台软件。
4系统结构
环保地理信息系统将建立在以环保业务数据为基础，基于SuperMapGIS为核心，在标准规范体系和运行管理体系的支撑下，基于网络和硬件基础设施，构建环保地理信息数据库平台，在此基础上，搭建环保地理信息共享服务平台、地理信息应用平台、环保地理信息共享发布平台三大公共平台。
系统总体框架如下图所示：
环保地理信息数据库平台
环保地理信息数据库平台，一方面是通过普查图绘图软件实现普查区的绘制与入库，二是统一管理包括基础地理信息数据库、环保业务数据库和其他相关数据库的统一管理、更新与维护。
环保地理信息共享服务平台
环保地理信息共享服务平台是系统数据中枢管理器，提供通用数据和专题数据的综合处理、分析、管理以及信息共享功能，并为其他各个系统数据支撑。
环保地理信息应用平台功能
环保地理信息应用平台是一个通用的应用平台，以此平台为基础，可以快速构建不同专业领域的环保应用地理信息系统，并可以集成不同领域的环保数据，在统一的平台中进行展示、分析、对比和对外服务，并且能够更加方便地进行数据的扩充和维护，解决了当前环保地理信息系统多头建设、重复建设的问题。
环保地理信息共享发布平台功能
环保地理信息共享发布平台，即服务共享门户网站，主要是基于Internet或Intranet提供地理信息的共享服务查询以及各类环保信息的整合查询。
通过地理信息的共享服务查询，环保局各部门、其他政府部门、社会公众，在各自的权限范围内，可以浏览、查询服务共享平台的数据、服务、标准规范等。
5系统主要功能—以环境保护管理信息系统为例
地理信息部分是该系统的核心。
基于西城区1:
10000的地图数据，结合业务系统，分别建设如下图层：
5.1业务图层。
以环境质量监测点、污染源和监控进行分类。
监测点分为大气监测点、水监测点和噪声监测点。
污染源分为重点污染源、医院、锅炉、实验室等。
监控分类以工地、加油站等来划分。
点击分类后，地图上直观显示各个监测点信息和监测数据，便于直接观看监测内容。
如下图所示：
5.2专题图层
为适用环保管理的变化，可自行添加相关图层标注，形成一个专题的业务管理图层，如奥运场馆等。
如下图所示：
（简）超图软件-水利地理信息系统解决方案V1-201206197
SuperMap水利行业方案（简要版）
北京超图软件股份有限公司2012年6月
1通用GIS平台与适合系统需求的业务模型的结合通用GIS平台和专业模型的成功结合需要数据层、业务逻辑层、系统表现层等多个层次的协调和联动，除了需要灵活完备的应用开发接口的支持，对于平台软件的必要定制与改动。
及时、高效、准确、深入的技术支持是保证系统建设成功的关键手段。
SuperMapGIS是我国具备完全自主知识产品，在我国国内设有相当规模的研发机构和遍及全国的服务机构，能够予以开发者和集成商最大限度的技术支持，能够保证对平台定制的快速响应，从而保证了通用GIS平台与适合系统需求的专业水利水文业务模型的结合，保障了系统成功的建设与运行。
2软件资源、服务资源和设备资源的兼容与集成
GIS平台所支持建设的系统需要能够充分考虑当前已有的数据、服务资源，并结合未来建设可能的功能扩展，尽可能复用数据、服务资源，实现软件资源、服务资源和设备资源的兼容与集成，避免重复建设。
为满足不断增长的对企业级服务能力的需求以及各种外部条件的日趋成熟，IT业界越来越意识到SOA架构的必要性与优势。
基于UGC内核的大型开放式企业级服务式GIS平台
SuperMapiServer系列产品提供面向空间信息服务的企业级体系结构，支持面向服务的体系结构（Service-OrientedArchitecture，SOA）标准，可用于构建功能强大、多层多级服务无缝聚合、服务集中式管理、具有高度无缝可扩展业务的企业级网络应用系统和网络服务。
该产品在服务器端，可以面向网络客户端提供与大众化桌面GIS产品相同功能的GIS服务，也可以与其他网络服务无缝聚合，是一个可多层次扩展的面向服务GIS的开发框架；SuperMapiServer提供面向服务的组件，支持标准和异构系统，支持OGC规范，用户可以聚合第三方服务发布地图。
2.1ServiceGIS——服务式GIS：
面向服务的架构
SuperMapiServer提供服务式GIS，具有面向服务的架构，它提供一套自己的服务，同时能够与其他服务提供商的服务进行无缝聚合，使用SuperMapiServer可以与任何一种GIS服务。
面向服务的体系结构（SOA）将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来，这种具有中立的接口定义（没有强制绑定到特定的实现上）的特征称为服务之间的松
耦合。
松耦合系统的好处有两点，第一是它很灵活，可以适应业务中的改变；另一点是，当组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实现逐渐地发生改变时，它也能够继续存在。
2.2OpenGIS——开放的空间信息服务平台
SuperMapiServer的体系结构具备开放、互操作、可升级、可扩展性。
为了推动WebGIS的开放性和互操作，OGC（OpenGeoSpatialConsortium）制定了一系列的规范。
随着OGC共享标准的出台与不断完善，WebGIS逐步向着信息共享的方向发展：
矢量数据统一采用GML作为交换格式，可以和栅格数据一样通过HTTP协议进行传输；所提供的服务也逐步细化、标准化。
只要遵循OGC各类服务规范即可在异构环境下完成相关空间数据处理任务，大大降低了服务端与客户端的耦合度。
除OGC/ISO相关标准以外，KML、GeoRSS等也是目前实际采用较多的数据互操作格式，SuperMapiServer是开放式的大型企业级GIS平台，支持WMS/WFS/WCS/WPS等多种OGC标准Web服务，并且支持将空间数据发布为KML/KMZ/GeoRSS等格式，开发者也可以基于iServer平台，开发更多的WebServices，将数据对外发布为其它格式。
通过标准的协议，实现软件资源、服务资源和设备资源的兼容与集成。
2.3AggregationGIS——空间服务的无缝聚合
SuperMapiServer不仅仅是开放的，能发布其他的服务，还具备无缝聚合第三方空间服务的能力，从而使得一个应用系统开发者能够从其他服务员源透明地获取任何空间数据服务和任何空间数据处理能力，然后使用SuperMapiServer对其进行发布，而不管它的数据格式和数据模型。
GIS的空间分析，是GIS得以广泛应用的重要原因之一，通过GIS提供的空间分析功能，用户可以从已知的地理数据中得出隐含的重要结论，这对于许多应用领域是至关重要的。
SuperMapiServer支持与空间数据服务和计算服务进行无缝聚合，使得处理空间数据的能力得到大幅度的提高。
3异构环境下，如何保证系统跨平台部署与扩展能力SuperMapGIS基于”共相式GIS”的体系进行设计和开发。
“共相式GIS”的本质在于通过精心设计的软件构架，把GIS所特有的功能、分析处理算法和所依赖的信息技术进行有效的隔离，使得两者可以各自独立的发展而不会相互牵连制约，不会因为快速变化的信息技术的发展而导致整个软件从头再来。
因此，共相式GIS的核心思想，就是要建立一套具有普遍适应性的共相式GIS内核
（UniversalGISCore,UGC），实现那些相对稳定的、远离易变的技术环境的GIS核心功能。
并在UGC基础之上扩展那些与不断发展的技术环境关系紧密的外围功能模块和人机交互界面。
就当前技术环境而言，共相式GIS就是能够支持当前存在的任何计算设备（Anydevice）、任何操作系统（Anyoperationsystem）、任何开发语言（Anyprogramminglanguage）、任何数据库（Anydatabase）和任何数据格式（Anydataformat）的GIS软件，并可以以很小代价来支持未来的计算设备、操作系统、开发语言、数据库和数据格式的GIS平台软件。
综合考虑多种因素，C/C++语言无疑是构建共相式GIS内核的最佳选择。
几乎所有的操作系统都支持C/C++，如果说Java程序的特点是“编写一次，到处运行（Writeonce,runanywhere）”，用C/C++编写的程序则具有“编写一次，到处编译（Writeonce,compileanywhere）”的特点。
C/C++程序库的跨平台性，早已被STL、boost、fox、wxWidgets等多个知名C++库所验证。
C/C++不仅具有支持多种操作系统的特点，而且成熟、标准，还可以被其它多种开发语言调用，更重要的是C/C++作为系统级开发语言，程序的效率远高于Java。
超图软件早在2001年在国家863课题“面向网络海量空间数据大型GIS”的支持下，就开始了在跨平台操作系统上用C/C++语言开发GIS的研究和尝试。
并于2005年推出共相式GIS的第一个版本。
目前，整个系列产品已经非常成熟。
4海量空间数据的高效管理和绝密数据的安全管理SuperMapSDX+是SuperMapGIS平台中的空间数据库引擎，它为SuperMapGIS中的所有产品提供访问空间数据的能力，通过它来实现对空间数据的存储、索引、读取和更新。
SuperMap的系列产品，如SuperMapDeskpro,SuperMapObjects和SuperMapiServer都内置了空间数据库引擎SuperMapSDX+,通过它实现对空间数据库的访问。
SuperMapSDX+技术是自主创新的产品，尤其在海量空间数据的高性能管理方面，具备多种独特的自主创新技术，达到了国际先进的水平。
4.1采用混合多级索引技术
索引技术是空间数据库引擎的一项关键技术，它直接影响到空间数据访问和查询的效率。
SuperMapGIS在大量研究和实验的基础上发现，任何一种索引技术都有其不足之处，采用单一索引不能满足现在海量影像和矢量空间数据混合存储时获取数据的需求。
因此SuperMapGIS创造性的提出了混合多级索引技术，在数据库引擎中采用了多层级网格、四叉树和R树三种索引，充分发挥每一种索引的优势，提高数据访问和查询效率。
针对标准分幅的典型类型的空间数据，SuperMap还支持按指定字段或按空间范围来创建图幅式索引，组合使用文件缓存技术，可为这种典型类型的应用提供顶级的访问性能。
此外，在SuperMapSDX+中，还允许直接为矢量数据集属性字段创建和删除字段索引，用
户可以直接在SuperMap环境中对业务数据的索引进行维护，以进一步加快对属性数据的查询和访问速度。
4.2数据缓存技术
数据缓存SuperMapSDX+是为均衡网络和服务器负载、提高应用整体性能而提供的智能分布式存储方案。
开启文件缓存选项后，应用程序在访问存储在空间数据库中的数据时，会首先检查本地缓存库中是否已经有相应数据的最新版本，如果没有相应的缓存数据或是缓存数据不是最新版本，则从服务器端读取数据并更新本地缓存数据，这样下次访问的时候就可以直接读取本地缓存数据；如果本地缓存中已经有了相应数据的最新版本，则不必通过网络向服务器请求数据，而是直接读取本地缓存数据来完成显示或分析的功能。
通过这种解决方案，可以大幅降低数据库服务器负载和网络负载，从而大幅提高应用程序的整体性能。
4.3支持数据有损/无损压缩
对数据进行压缩，有利于节省存储空间和网络带宽，提高数据传输速率，另外，数据压缩后有利于实现保密通讯，提高数据的安全性和系统整体的可靠性。
SuperMapSDX+对矢量和栅格数据均支持无损压缩和有损压缩技术，无损压缩是利用数据的统计冗余进行压缩，在解压时可以完全恢复原始数据而不引入任何失真，但其压缩率受到数据统计冗余度的限制，对于空间数据其压缩率一般在2:
1至5:
1之间。
无损压缩技术适用于对数据精度要求非常高的行业与应用。
由于压缩比缩比的限制，无损压缩技术并不能完全解决空间数据的存储和传输问题，应用领域也比较有限。
为了获得更大的压缩比率，SuperMapSDX+提供了面向矢量数据和栅格数据的有损压缩技术，有损压缩方法可以实现比无损压缩方法大得多的压缩率，它在压缩的过程中允许损失少量的信息，虽然在解压时不能完全恢复原始数据，但损失的部分对精度的影响很小，所以大绝大多数的GIS项目中都可以得到应用。
矢量数据和栅格数据的有损压缩思路并不完全相同，栅格数据的压缩算法类似于多媒体应用中的图像压缩算法，主要应用行程编码、离散余弦变换和小波变换等算法对数据进行压缩；
而矢量有损压缩则主要利用空间对象节点之间的近邻相关关系来对坐标点的坐标数据进行分频编码以达到数据压缩的目的。
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