基于GIS的船舶监控系统的设计和实现

基于GIS的船舶监控系统的设计和实现

摘要 本文首先介绍了基于GIS的船舶监控系统的需求和总体设计。系统的设计使用多层体系结构将系统分为5层:包含传统的表示层、业务逻辑层、数据库层,还包含了数据访问层和表示选择层,而且这两层是以组件的方式实现具有很大的通用性;系统的体系结构风格是异构体系风格的“查改有别”模型即混合使用了C/S和B/S体系结构风格,然后在系统的实现部分详细介绍了基于XML的子模块插件化技术的实现,最后简单介绍了系统的特色子模块的实现。

关键词 插件;GIS;异构体系结系;Geomedia;船舶监控;XML

The Design and Development of Ship Monitoring System Base on GIS

OU Tao1,CHENG Lun 2

1.Shanghai Maritime University ,Engineering Training Center,Shanghai 201306,China

2. Department of Electronic and Information Engineering,Tongji University ,Shanghai 200135,China

Abstract This paper introduces the Design and Requirement of a ship monitoring System base on GIS at first. The design of our system is the multi-layer architecture that divides the system into five layers: UI layer, UI locator layer, business layer, data access layer and database layer. The UI locator layer and data access layer was implemented with component can be reused in other system or platform. The software architecture style of our system was designed as isomerous architecture style that uses the C/S style to query module and B/S style to modification module. In the last part of this paper we discuss the implement of plug-in technology base on XML and the implement of special module of our system in detail.

KeyWords Plug-in;GIS;Isomerous architecture;Geomedia;Ship Monitoring;XML

0 引言

随着海运业的发展,各港口进出的船舶数目急剧增加,而传统的船舶管理方式已不能满足中大型港口的要求。随着GIS的发展,GIS在各行业监控系统的应用也越来越广泛,所以开发基于GIS的船舶监控系统,正是为了缓解港口船舶管理强度和提高港口工作效率。基于GIS的船舶监控系统主要是利用GIS将港口的地

貌电子地图显示于显示设备,并通过港口的各种设备采集船舶的相关数据,例如,船舶的航速,当前坐标信息等动态信息和船名、船的国籍等静态信息,根据这些信息在电子地图上显示船舶的位置并预计船的航向,还有保存这些信息以供查询。

本文从设计和实现角度介绍笔者开发的系统,首先,描述的是系统的设计:介绍本系统的的需求和实现的目标;然后介绍本系统使用的是多层体系结构,相对传统的三层体系结构中间添加了两层,即表示选择层和数据访问层,而系统的体系结构风格是采用异构体系风格的“查改有别”模型,这种风格混合使用了C/S和B/S结构兼有两种体系结构的优点。其次,描述的是系统的实现:详细介绍系统的子模块的插件化技术。本系统的框架是一个用于存放统一接口插件的容器,而系统的所有子模块是具有指定接口的插件并以相同的方式集成到系统中。最后简单介绍了系统中的特色模块——地图显示及操作模块的实现。

1 系统需求和结构的设计

1.1 系统需求

大多数基于GIS的船舶监控系统的需求比较相似,本系统基本实现了以下功能:

1)数字地图的显示及操作:在数字地图上显示各船舶的实时位置及航行轨迹;

2)设置和管理报警区域、报警策略,根据数字地图中的船舶情况,对处于危险情况的船舶发送报警信息;

3)航行轨迹回放及历史数据调阅,以供事故分析或事故证明;

4)接收并显示业务统计结果和服务信息抽样比对结果;

5)统计用户各类历史使用情况;

6)管理和配置本系统中系统管理员、监控目标、监控员、GIS 管理员的基本信息、权限等。

1.2系统结构总体结构设计

本人所构建的系统是基于Intergraph公司的Geomedia Professional Objects组件技术,使用Microsoft C# 语言和ASP.Net,在Visual Studio.Net 编译器下开发的。系统的总体结构是多层体系结构,总共分为5层,详见系统总体结构图(如图1)。

本系统的体系结构风格是使用异构体系结构风格的“查改有别”模型。在C/S与B/S混合软件体系结构的“查改有别”模型中,不管用户是通过什么方式(局域网或Internet)连接到系统,凡是需要执行维护和修改数据操作的,就使用C/S体系结构;如果只是执行一般的查询和浏览操作,则使用B/S体系结构[2]。本系统使用C/S体系结构的子模块有:矢量图形增删模块、系统安全维护模块、系统配置模块,而其他系统则使用了B/S体系结构实现。

图1系统总体结构图

在第一层表示层和第三层业务逻辑层之间有一层是表示选择层,该层是实现异构风格的“查改有别”模型的关键点,通过这一层可以配置和修改系统业务子模块的表示方式,该层的主要作用是根据下层模块的特点和用户的要求,选择该模块的表示方式。种种模块的表示方式分为两种:一种是Windows Form 风格对应于C/S结构;一种是Web Form 风格对应于B/S结构。系统中的业务逻辑层的每个子模块可以实现一种或两种表示方式供用户使用。如,对于一些远程用户只是查询和浏览的功能模块,其表示层可以使用B/S或C/S结构;而需要维护和修改或数据交换量比较大的功能模块,其表示层仅使用C/S结构,而且限于局域网内拥有相应权限的用户使用,以提高系统的安全性。

在第四层数据访问层中,有两种类型的数据访问对象模型,一种是Geomedia Professional Objects 的GDO, GDO是Intergraph公司专门针对地图数据库操作而封装的一系列数据操作类,提供了一系列的接口,通过这些接口简化了对地图数据库的所有操作;另外一种是Microsoft 的ADO.Net,其功能是用于对事务数据库的操作,包含数据库中所有对象的创建、查询和修改,提供对事务数据库的访问功能。