论文部分内容阅读
[摘要]针对基于Web的地理信息系统开发难度大，系统不稳定等问题，提出一种中间件技术，此技术在采油工程信息可视化系统中，取得了良好的效果。实践表明，WebGIS中间件可以无缝地嵌入到Web主页，实现网络环境下的GIS应用系统，一方面降低了系统的复杂性，加快了开发速度；另一方面也可以降低成本，增加可维护性。
[关键词]WebGIS 中间件 采油工程
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120043－01
一、引言
WebGIS是Internet技术应用于地理信息系统(GIS)开发的产物。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种适用的信息管理工具。WebGIS不仅开拓了地理信息资源利用的新领域，而且为GIS信息的高度社会化共享提供了可能。
在石油行业，随着油田开发的不断深入，采油工程信息总量急剧膨胀，信息数据库由于行业特点，地理位置上全油田分布，数据库结构不完全统一，给信息的实时采集、情况分析、领导决策和生产调度等带来很大困难。针对以上问题，在综合分析和整理采油工程数据库的基础上，实现全油田范围内基于WebGIS方式下的采油工程信息管理、数据库维护、生产动态监测、辅助方案设计、采油工程图幅动态生成等功能的可视化系统势在必行。
基于WebGIS的采油工程信息可视化系统的开发包括客户端和服务器端程序的开发，对开发人员的素质要求高、开发难度大，有时会出现开发的系统不稳定、难以扩展、难于维护等问题。为了解决上述问题，简化应用系统的开发难度，使开发更加有效，快速构件自己的地图应用，我们开发了基于MapXtreme的WebGIS中间件，它封装了用户和客户端交互的鼠标操作，用户可以利用中间件提供的接口函数快速、稳妥地开发出绝大部分的地图应用，也可以根据需要自行添加新的画图工具和鼠标操作，以适应进一步的要求[1]。
二、设计思想
WebGIS实现策略包括服务器端策略、客户端策略和综合实现策略三种[2]。
服务器端策略是让用户向Web服务器发送数据和分析请求，服务器端在收到请求后进行处理并将处理结果返回远程客户端。这种实现方法具有简单的软件结构，开发周期较短，适合面向Internet、具有海量用户的WebGIS系统。但是，服务器端需要对客户端任何请求都要处理，无疑是增加了负担、降低了速度。它包括基于HTML,CGI和应用程序Internet上组内共享方法等。
客户端策略是将GIS数据和分析工具最初放在服务器上，当用户向服务器发送请求时，下载到客户机。由客户机完成GIS分析等数据处理工作。它包括GIS Plug-in、GIS ActiveX和GIS Java Applets等技术。
综合策略是服务器端策略与客户端策略的结合体，它将WebGIS服务器上的部分功能移植到客户机上实现，通过利用客户端的处理能力，平衡客户端和服务器端的数据处理量，减轻网络传输负担，是一种较好的实现策略。
三、中间件的设计与开发
中间件是一种二进制标准，即EXE和DLL程序标准。它使得其它的应用程序能够操纵、共享和访问由EXE或DLL中间件所提供的方法和数据[3]。WebGIS中间件是以EXE或DLL形式出现的二进制可重用软件块，它通过向用户提供预先定义的接口，来封装各种功能明确的GIS服务，使得用户无需从底层的基本功能做起,而以一种强大和灵活的开发手段来使中间件无缝地协同工作在自己的应用程序中,并且可以利用构件的能力来提供标准服务之外的简便的扩展和创新以及强壮的构件版本支持。
（一）中间件的体系结构
在服务器端，以MapXtreme为开发平台，采用WebGIS中间件技术，实现系统API接口与操作系统、网络和数据库通讯，地图功能API接口与WebGIS软件通讯，扩展功能接口与用户的扩展功能部分通讯。
WebGIS中间件的系统层次结构设计要做到合理、清晰，以保证整个系统的稳定性和可扩展性。对于系统中服务器端的功能逻辑、客户端的操作逻辑以及底层操作，如与操作系统、网络、数据库的交互等互相缠绕的操作必须在层次结构设计上做到分离，以保证核心系统的稳定性；在地图功能及扩展地图功能上实现各个模块的相对独立以保证WebGIS中间件系统的可扩展性。同时提供地图管理、用户管理、数据管理等功能，从而构成了一个完整的WebGIS中间件系统。
（二）中间件的开发
WebGIS中间件使得应用程序开发员、数据发布者和空间数据库引擎开发商可以往他们的应用程序中增加动态的、数据驱动的地图。具有对多幅地图图层进行漫游和缩放等操作、空间分析和查询操作、使用数据库和SQL查询、跟踪实时事件（GPS）、支持不同地理系统的数据格式、使网站具有空间特性等功能，达到WebGIS中间件可以无缝地集成到开发环境中,提供精炼美观的显示和操作的水平。
WebGIS中间件主要的对象可以分为以下六类：
地图数据访问对象类；地图可视化对象类；地图编辑工具类；地图空间分析工具类；实用功能对象类；应用工具类。
四、中间件在采油工程信息可视化中的应用
为了保证分布的油田采油工程信息能够有效管理、利用，为油田生产、科研、管理、分析等提供所需要的各类信息和分析工具。我们在WebGIS中间件基础上开发了采油工程信息可视化系统，实现全油田范围内的采油工程信息管理、数据库维护、生产动态监测、辅助方案设计、采油工程图幅动态生成等功能的可视化，将不同类型的采油工程数据综合到一起，并将它们放到地理信息图上进行综合分析，按照属性信息的特点，查询对应的地理目标。包括油气水井的位置、生产井的产量及变化趋势、工作状况以及在油气水井管理、维护状况等方面的信息，大大提高了采油工程数据库的应用效率和管理水平。
系统整体结构采用B/S三层体系。系统服务器采用Win2000 Server操作系统，Web服务器使用Internet Information Server 4.0, GIS应用服务器使用MapXtreme,数据库服务器使用Oracle。
五、系统的主要功能
（一）采油工程地理信息系统
基于WebGIS采油工程数据库的建立与管理；查询功能的设计与开发；图层功能的设计与开发；选择功能的设计与开发；打印功能的设计与开发。
（二）采油工程生产管理分析系统模型的建立与完善
建立单井生产分析数学模型；建立井组、采油队、采油矿、工程技术大队生产分析数学模型；建立螺杆泵泵况诊断分析数学模型。
（三）基于WebGIS系统的采油工程生产管理分析系统的实现
采油工程月、季、年报处理系统；采油工程生产现况分析；采油工程生产形势分析。
参考文献：
[1]龚健雅，当代GIS的若干理论与技术.武汉：武汉测绘科技大学出版社.1999.
[2]宋辉、江峰，Java服务器程序设计.北京：清华大学出版社.1999．
[关键词]WebGIS 中间件 采油工程
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120043－01
一、引言
WebGIS是Internet技术应用于地理信息系统(GIS)开发的产物。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种适用的信息管理工具。WebGIS不仅开拓了地理信息资源利用的新领域，而且为GIS信息的高度社会化共享提供了可能。
在石油行业，随着油田开发的不断深入，采油工程信息总量急剧膨胀，信息数据库由于行业特点，地理位置上全油田分布，数据库结构不完全统一，给信息的实时采集、情况分析、领导决策和生产调度等带来很大困难。针对以上问题，在综合分析和整理采油工程数据库的基础上，实现全油田范围内基于WebGIS方式下的采油工程信息管理、数据库维护、生产动态监测、辅助方案设计、采油工程图幅动态生成等功能的可视化系统势在必行。
基于WebGIS的采油工程信息可视化系统的开发包括客户端和服务器端程序的开发，对开发人员的素质要求高、开发难度大，有时会出现开发的系统不稳定、难以扩展、难于维护等问题。为了解决上述问题，简化应用系统的开发难度，使开发更加有效，快速构件自己的地图应用，我们开发了基于MapXtreme的WebGIS中间件，它封装了用户和客户端交互的鼠标操作，用户可以利用中间件提供的接口函数快速、稳妥地开发出绝大部分的地图应用，也可以根据需要自行添加新的画图工具和鼠标操作，以适应进一步的要求[1]。
二、设计思想
WebGIS实现策略包括服务器端策略、客户端策略和综合实现策略三种[2]。
服务器端策略是让用户向Web服务器发送数据和分析请求，服务器端在收到请求后进行处理并将处理结果返回远程客户端。这种实现方法具有简单的软件结构，开发周期较短，适合面向Internet、具有海量用户的WebGIS系统。但是，服务器端需要对客户端任何请求都要处理，无疑是增加了负担、降低了速度。它包括基于HTML,CGI和应用程序Internet上组内共享方法等。
客户端策略是将GIS数据和分析工具最初放在服务器上，当用户向服务器发送请求时，下载到客户机。由客户机完成GIS分析等数据处理工作。它包括GIS Plug-in、GIS ActiveX和GIS Java Applets等技术。
综合策略是服务器端策略与客户端策略的结合体，它将WebGIS服务器上的部分功能移植到客户机上实现，通过利用客户端的处理能力，平衡客户端和服务器端的数据处理量，减轻网络传输负担，是一种较好的实现策略。
三、中间件的设计与开发
中间件是一种二进制标准，即EXE和DLL程序标准。它使得其它的应用程序能够操纵、共享和访问由EXE或DLL中间件所提供的方法和数据[3]。WebGIS中间件是以EXE或DLL形式出现的二进制可重用软件块，它通过向用户提供预先定义的接口，来封装各种功能明确的GIS服务，使得用户无需从底层的基本功能做起,而以一种强大和灵活的开发手段来使中间件无缝地协同工作在自己的应用程序中,并且可以利用构件的能力来提供标准服务之外的简便的扩展和创新以及强壮的构件版本支持。
（一）中间件的体系结构
在服务器端，以MapXtreme为开发平台，采用WebGIS中间件技术，实现系统API接口与操作系统、网络和数据库通讯，地图功能API接口与WebGIS软件通讯，扩展功能接口与用户的扩展功能部分通讯。
WebGIS中间件的系统层次结构设计要做到合理、清晰，以保证整个系统的稳定性和可扩展性。对于系统中服务器端的功能逻辑、客户端的操作逻辑以及底层操作，如与操作系统、网络、数据库的交互等互相缠绕的操作必须在层次结构设计上做到分离，以保证核心系统的稳定性；在地图功能及扩展地图功能上实现各个模块的相对独立以保证WebGIS中间件系统的可扩展性。同时提供地图管理、用户管理、数据管理等功能，从而构成了一个完整的WebGIS中间件系统。
（二）中间件的开发
WebGIS中间件使得应用程序开发员、数据发布者和空间数据库引擎开发商可以往他们的应用程序中增加动态的、数据驱动的地图。具有对多幅地图图层进行漫游和缩放等操作、空间分析和查询操作、使用数据库和SQL查询、跟踪实时事件（GPS）、支持不同地理系统的数据格式、使网站具有空间特性等功能，达到WebGIS中间件可以无缝地集成到开发环境中,提供精炼美观的显示和操作的水平。
WebGIS中间件主要的对象可以分为以下六类：
地图数据访问对象类；地图可视化对象类；地图编辑工具类；地图空间分析工具类；实用功能对象类；应用工具类。
四、中间件在采油工程信息可视化中的应用
为了保证分布的油田采油工程信息能够有效管理、利用，为油田生产、科研、管理、分析等提供所需要的各类信息和分析工具。我们在WebGIS中间件基础上开发了采油工程信息可视化系统，实现全油田范围内的采油工程信息管理、数据库维护、生产动态监测、辅助方案设计、采油工程图幅动态生成等功能的可视化，将不同类型的采油工程数据综合到一起，并将它们放到地理信息图上进行综合分析，按照属性信息的特点，查询对应的地理目标。包括油气水井的位置、生产井的产量及变化趋势、工作状况以及在油气水井管理、维护状况等方面的信息，大大提高了采油工程数据库的应用效率和管理水平。
系统整体结构采用B/S三层体系。系统服务器采用Win2000 Server操作系统，Web服务器使用Internet Information Server 4.0, GIS应用服务器使用MapXtreme,数据库服务器使用Oracle。
五、系统的主要功能
（一）采油工程地理信息系统
基于WebGIS采油工程数据库的建立与管理；查询功能的设计与开发；图层功能的设计与开发；选择功能的设计与开发；打印功能的设计与开发。
（二）采油工程生产管理分析系统模型的建立与完善
建立单井生产分析数学模型；建立井组、采油队、采油矿、工程技术大队生产分析数学模型；建立螺杆泵泵况诊断分析数学模型。
（三）基于WebGIS系统的采油工程生产管理分析系统的实现
采油工程月、季、年报处理系统；采油工程生产现况分析；采油工程生产形势分析。
参考文献：
[1]龚健雅，当代GIS的若干理论与技术.武汉：武汉测绘科技大学出版社.1999.
[2]宋辉、江峰，Java服务器程序设计.北京：清华大学出版社.1999．