地理信息系统设计说明书.doc
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1、 MACROBUTTON AcceptAllChangesInDoc 河南环保厅环境地理信息系统 概要设计说明书上海数慧系统技术Shanghai Digital Intelligence Systems Technology Co., Ltd.第 46 页文件修改记录(发布到外部文档请将此部分删除)版本号版本说明修改人审核人批准人审批日期第一次提交评审苏君毅TMO2010年6月1日请保护环境,注意纸张回收利用版权信息本文件涉及之信息,属上海数慧系统技术所有。未经上海数慧系统技术允许,文件中任何部分都不能以任何形式向第三方散发。上海数慧系统技术完全拥有知识产权,并受国际知识产权法律保护。目 录第
2、1章.引言51.1.目51.2.文档概述51.3.术语定义51.4.参考资料6第2章.系统概述62.1.系统开发背景72.2.建设目标72.3.约束条件及非功能需求82.3.1.开发环境要求82.3.2.软件系统架构要求82.3.3.性能要求82.3.4.质量需求92.4.用户92.4.1.组织机构92.4.2.用户分类9第3章.概念架构设计103.1.系统划分103.2.系统架构103.3.概念架构113.3.1.B/S系统概念架构113.3.2.C/S系统概念架构13第4章.细化架构设计144.1.逻辑架构144.1.1.B/S架构154.1.2.C/S架构模式204.2.开发架构204.
3、2.1.技术路线214.2.2.B/S浏览器端开发视图224.2.3.B/S服务端开发视图234.2.4.C/S架构开发视图244.3.运行架构274.3.1.系统启动时序图274.3.2.河流污染扩散模型时序图284.4.数据架构304.5.部署架构314.5.1.系统部署架构314.5.2.部署设计324.5.3.网络和硬件配置334.5.4.软件配置34第5章.系统对外接口355.1.客户端地图组件接口355.1.1.组件嵌入方法365.1.2.已有接口方法375.2.业务逻辑层WebSerivces服务接口445.2.1.地图查询接口445.2.2.点位编辑接口45第1章. 引言1.1
4、. 目编写目:本说明书是在河南省环境保护厅环境地理信息系统投标方案、河南省环境保护厅环境地理信息系统需求分析说明书基础之上,经过分析与系统设计编写而成。用于将软件系统需求转换为未来系统设计,逐步开发强壮系统构架,使设计适合于实施环境,为提高性能而进行设计工作,对后面概要设计、编码实现、测试、部署实施、运行维护工作有着关键性影响。适用读者:河南省环境保护厅项目组成员数慧公司项目组成员1.2. 文档概述本说明书包括引言、系统概述、总体设计、功能设计、接口设计、数据结构设计、出错处理设计、系统部署设计等,以提供关于程序系统逻辑与数据功能实现方式总体描述。1.3. 术语定义 OGC:开放地理信息系统协
5、会(OpenGISConsortium,OGC),OpenGIS规范致力于为地理信息系统间数据与服务互操作提供统一。 W3C:是对网络标准制定一个非赢利组织,像HTML、XHTML、CSS、XML标准就是由W3C来定制。W3C会员(大约500名会员)包括生产技术产品及服务厂商、内容供应商、团体用户、研究实验室、标准制定机构与政府部门,一起协同工作,致力在万维网发展方向上达成共识。 SOA:面向服务体系结构(Service-Oriented Architecture,SOA)是一个组件模型,它将应用程序不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好接口与契约联系起来。接口是采用中立方式进行定义
6、,它应该独立于实现服务硬件平台、操作系统与编程语言。这使得构建在各种这样系统中服务可以一种统一与通用方式进行交互。 Web service:是创建可互操作分布式应用程序新平台。Web service 主要目标是跨平台可互操作性。为了达到这一目标,Web service 是完全基于XML、XSD等独立于平台、独立于软件供应商标准。 REST(Representational State Transfer)是一种轻量级Web Service架构风格,其实现与操作明显比SOAP与XML-RPC更为简洁,可以完全通过HTTP协议实现,还可以利用缓存Cache来提高响应速度,性能、效率与易用性上都优于S
7、OAP协议。 SOAP(Simple Object Access Protocol),它是一种标准消息传递协议,通常是Web Service事实标准。SOAP是以XML为基础,SOAP消息格式是由XML Schema模式定义,通过XML命名空间使SOAP具有很强扩展性。 WMS:Web地图服务(WMS)利用具有地理空间位置信息数据制作地图。其中将地图定义为地理数据可视表现。 WFS:Web地图服务返回是图层级地图影像,Web要素服务(WFS)返回是要素级GML编码,并提供对要素增加、修改、删除等事务操作,是对Web地图服务进一步深入。 WCS:Web覆盖服务(WCS)面向空间影像数据,它将包含
8、地理位置值地理空间数据作为“覆盖(Coverage)”在网上相互交换。 ESB:企业服务总线(Enterprise Service Bus):传统中间件技术及XML、Web服务等技术结合产物。ESB提供了网络中最基本连接中枢,是构筑企业神经系统必要元素。基本功能为动态查找及路由、消息聚合及分发、消息转换、数据绑定转换。1.4. 参考资料 河南省环境保护厅环境地理信息系统投标方案 河南省环境保护厅环境地理信息系统需求分析说明书 软件架构设计 SOA 原理.方法.实践 SOA整合之道 企业应用架构模式 WEB 服务架构及开放互操作技术第2章. 系统概述2.1. 系统开发背景河南省近年来高度重视环境
9、保护工作,坚持以污染防治为重点,以改善重点流域、重点区域环境质量为主线,不断加大环境保护力度。到2009年底河南省将建成覆盖全省多个环境环境自动监控系统。此大规模自动监控系统建设,迫切需要一个统一建设规范与标准,约束改造与代建新系统。因此,有必要建设地理信息系统,实现环境自动监控数据空间表达,充分发挥最新通讯技术、信息技术、数据库技术、空间技术优势,为河南省环境保护管理、评价、决策工作提供有效支持。2.2. 建设目标河南省建立环境地理信息系统,以充分发挥全省环境质量、污染源自动监控系统作用,形象展示环境自动监控数据,为河南省环境信息化坚实打下坚实基础,为各级环保部门环境管理、决策服务。具体目标
10、如下: 建设满足省环保厅业务应用基础地理空间数据库,数字影像数据库,环保专业专题数据库。 建设面向省环保厅业务应用地理信息平台,满足环保业务对空间信息辅助决策支持应用需求。 以基础地理空间数据库为依托,GIS能够为污染源在线自动监控系统、环境质量管理系统、移动监察及执法系统、环境应急决策支持系统、数据中心与综合分析系统等提供基本电子地图与专题地图,实现空间信息、属性信息双向查询以及空间分析服务。基于SOA(Service-Oriented Architecture,面向服务架构),实现GIS Web Service及其它子系统集成,并通过GIS发布功能为决策提供支持服务。 提供C/S方式环境地
11、理信息编辑管理发布系统,基于WEB方式环境地理信息查询分析系统,可进行环境专题图制作及输出、查询统计汇总。实现空气污染扩散、水污染扩散模拟展示。实现重点监控目标三维展示。 基于环境地理信息系统,在大屏幕上实时、近实时展现环境、企业、污染物变化等信息。2.3. 约束条件及非功能需求根据需求调研阶段成果,本系统约束条件包括软件开发环境要求,系统架构需求与性能需求几部分2.3.1. 开发环境要求系统需要在Oracle 11g数据库管理软件,地理信息系统软件基础环境下进行开发建设。2.3.2. 软件系统架构要求系统采用组件式开发方式,针对普通用户(包括公众用户)功能采用B/S模式开发,针对管理用户功能
12、采用C/S模式开发,系统应采用分布式B/S三层架构方式进行开发。要求功能菜单、发布内容可用户定制,可根据数据情况进行动态关联,特别是针对新增表及表字段,可发布、可计算、可加工、可制作等。本系统要求采用SOA系统架构,提供良好可扩展性与容错性,采用Web Service技术。 本系统客户展现端要求支持多种操作系统。2.3.3. 性能要求 一般操作响应时间应不超过1秒 按图上信息检索调图时,每次调图时间不大于5秒; 其他复杂操作最多不超过10秒; 本项目面向用户包括河南省环境保护厅及各省辖市相关业务用户。系统应当支持用户数规模为500个。 允许并发操作用户数大于50;2.3.4. 质量需求 以系统
13、连续运行120小时以上系统无错误发生进行衡量;2.4. 用户2.4.1. 组织机构本系统服务机构从里到外分别是环保厅内部各职能部门、下属各市环保局、其它委办局,现阶段主要考虑用户主要是环保厅内部各职能部门。2.4.2. 用户分类专题业务用户:包括环保厅内部相关业务部门,使用地理信息系统模块其他系统。可以进入专题应用系统,使用专题功能。数据管理员:空间数据入库、更新、编辑、地图文件管理。系统管理员:服务注册、发布、地图服务管理、目录管理、权限分配,地图管理,日常维护。第3章. 概念架构设计3.1. 系统划分根据项目合同,招标文件与需求分析说明书,本系统需要实现主要功能包括: 地理数据处理、数据质
14、检、空间数据库管理 环境地理信息数据展示、业务应用功能、对外服务 地图服务注册、管理,系统服务管理 系统用户、角色、权限、日志等日常管理根据系统功能与职责划分原则,把系统分为如下子系统:数据规整及建库、空间数据库管理系统子系统;环境空间信息综合展示系统子系统与综合应用子系统;服务调度管理子系统与运行维护管理子系统,如图3-1所示。图3-1系统划分图3.2. 系统架构系统技术路线与架构模式,需要根据项目功能需求与性能需求,质量属性等非功能需求、约束条件,综合考虑,因事制宜,才能满足项目要求。根据上文阐述,根据功能需求把系统划分为四个子系统。环境空间信息综合展示子系统是本系统主要对外部分,提供给厅
15、内各个部门业务办公使用,需要尽量简便客户段部署,方便用户使用;同时还要向环境自动监控、数据中心、应急响应系统等大量B/S架构系统提供电子地图,空间信息查询等服务,所以适宜使用B/S技术架构。而空间数据管理子系统、运行维护管理子系统、服务调图管理子系统面向用户为监控中心管理员,使用涉众较少,再者,对于复杂空间数据入库,编辑管理,后台服务调度与运维管理,需要强调高效,实时性与可交互性。更适合C/S架构方案。针对B/S地理信息系统,采用分层架构模式是实现系统模块化主流思想,该模式是为细化需求,降低模块间耦合,提高复用度而逐渐形成应用系统标准模式。此方法以传统多层架构(至上而下为展现层、逻辑层、持久层
16、)为基础,对整个软件系统设计进行分解。结合关键用例,以及质量属性及系统约束,涉及到架构可复用性、可扩展性、易开发及维护性,并且在基于高效稳定前提下,在系统架构分层中提出服务层概念,包括基础服务层与数据服务层。所谓服务层,是指将技术支撑子系统及模块单独隔离,以服务方式提供给更高层应用逻辑层访问,从而使得系统开发更关注及业务逻辑编排及组织。从设计原则上来讲,业务逻辑属于变化范畴,而对于技术层面来讲相对稳定。因此将变化部分有效隔离,完全符合面向对象设计思想原理。因此,整个系统概念性架构模式可以定位为:采用B/S分层架构及C/S架构系统综合运用。在环境空间信息综合展示子系统采用B/S分层模式,而空间数
17、据管理子系统、运行维护管理子系统、服务调图管理子系统,将采用C/S架构。3.3. 概念架构3.3.1. B/S系统概念架构B/S架构采用分层架构模式,可在概念上把整个系统划分为表现层、业务层服务层、基础服务层与数据资源层。如图3-2所示,以以“断面信息查询”用例为例,说明了该用例鲁棒图所涉及各种类在分层架构上分布情况。图3-2 B/S系统概念架构图各层级主要职责如下:数据资源层 :主要完成数据分类存贮,数据库分为四个类:基础地理数据库:存放基础地形数据,包括各种比例尺矢量数据、DEM数据、影像数据。元数据库:存放空间数据元数据信息,包括目录结构、编目信息、层字段信息、坐标信息、生产日期。业务数
18、据库:各种业务专题数据,如污染普查数据、环境统计数据。这些数据库是以分布形式部署在环保局各个部门中,不必都放在信息中心。系统数据库:存放安全信息、配置信息、日志信息。基础服务层:提供数据访问,地图访问服务。本系统基础服务层由基础构件与第三方构件组成。数据访问服务:完成各种数据库访问,以及非结构化数据如文件数据访问。各类地图服务提供,如地图访问,地图运算等。业务逻辑层:负责数据查询,分析运算,统计等及业务紧密相关功能。应用层:负责数据资源展现、发布、专题应用。 环境信息综合展示:负责空间数据浏览、查询,图层管理等基本GIS操作,以及统计,专题图输出,大气污染扩散模型,水污染扩散模型,三维系统等功
19、能。专题应用模块:专题应用模块:提供各类专题业务系统电子地图,提供空间信息与属性信息互查等。如在线监测系统、环统应急系统,数据中心系统。3.3.2. C/S系统概念架构C/S架构采用传统MVC设计模式,把系统分为表现层,业务层,持久层三层。如图3-3所示,以以“数据入库”用例为例,说明了该用例鲁棒图所涉及各种类在分层架构上分布情况。图3-3 C/S系统概念架构图第4章. 细化架构设计细化架构也称作具体架构,它将以概念架构为基础,参照其架构模式,结合非功能性需求“需求-场景-决策表”,分不同视角展开讨论。细化架构可采用Rational公司推介“4+1”视图,采用“5视图法”,两者在理念上并无太大
20、分别,但“5视图法”在实践上更易于理解,因此本文将采用“5视图法”,把细化架构划分为逻辑架构、开发架构、运行架构、数据架构与部署架构等五个视图,如图5-1所示。其中逻辑、部署以及运行视图是决定系统架构主要因素。细化架构通常以逻辑架构为核心,以开发架构为结果。该架构包含B/S及C/S两种模式。B/S及C/S架构需要依赖共同组件,但是在架构上有一定差别。在后面章节分别论述。图4-1 系统细化架构5个视图4.1. 逻辑架构在分层架构基础上,得到如图4-2所示细化逻辑架构。该架构分为B/S及C/S两个部分。B/S架构分为数据访问层、地图服务层、业务逻辑层以及界面展现层。C/S部分分为界面展现层,地图服
21、务层与底层平台。下面逐一描述各个层次职责以及其交互机制。图5-2 系统逻辑架构4.1.1. B/S架构4.1.1.1. 数据访问层数据访问层是基础服务层一部分,主要包括数据引擎、ArcObject对象访问服务、文件服务及XML框架,共四大模块, 其相互间逻辑关系如图4-3所示。各个模块主要职责为: 数据引擎主要用于对数据存取操作,为整个系统提供统一数据交互入口以及事务处理服务,属于该层核心模块; ArcObject对象访问服务主要用于访问地理数据,为整个系统提供读写,编辑地理数据服务,属于该层核心模块; XML服务作用主要用于对业务元数据以及系统配置文件读写操作,优化文件访问性能; 文件服务模
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