重大危险源可视化GIS管理系统

1. 前言
   1.1. 建设背景
   随着安全生产形势的日益严峻和国家对安全生产的高度重视，进一步深化信息化建设，提高安全生产监管工作的办事效率和工作透明度，构建高效、透明、快捷、安全的“电子政务”已势在必行。如何利用先进的计算机技术软硬件技术、网络技术和通信技术，建设各种针对性强、高效实用的信息化政务系统，以新科技辅助提高政府部门对企业安全生产的监管水平，已经成为近几年来社会各界积极研究和实践的领域。随着各项新技术的不断进步和完善，目前在安全生产监管方面的政务信息化建设方面已经初有成效。事实证明，切合实际安全生产情况、技术先进的信息化软件系统能够有效提高政府部门的安全生产监管效率、提高指挥决策能力。
   1.2. 建设目标
   建成以城市地理地图数据为基础的，集安全生产企业、各类重大危险源、救援资源等业务数据于一体的信息管理系统。实现安全生产企业管理；重大危险源分类管理、空间查询、统计分析等功能；危害区域智能分析；应急救援辅助决策等多种管理决策功能。
   1.3. 建设意义
   重大危险源地理信息系统是基于重大危险源地理空间信息数据为管理对象的信息系统。该系统能够全面、形象地反映重大危险源企业和危险源装置的分布情况。通过应用重大危险源地理信息系统，能使安全监管部门全面了解指定区域内重大危险源所在的具体位置，掌握重大危险源分布情况和相信资料信息，有利于对辖区内重大危险源进行动态监管，方便指导日常工作，提高监管效能，有效防范重特大事故的发生。

2. 系统设计原则
   2.1. 实用性
   采用系统总体集成设计、分步实施的技术方案，稳步向全面计算机化应用过渡；全部人机操作设计均应充分考虑调度工作的具体情况和实际需要；用户接口和界面设计将充分考虑人体结构特征及视觉特征进行优化设，界面尽可能美观大方，操作简便使用。
   2.2. 先进性
   从目前国内发展来看，系统总体设计的先进性原则主要体现在以下几个方面：采用的系统结构应当是先进的、开放的体系结构；采用的应用系统平台的设计技术是先进的；采用的计算机技术应当是先进的，如双机热备份技术、双机互为备份技术、共享阵列盘技术等。
   2.3. 扩展性
   系统将充分考虑在结构、容量、通信能力、产品升级、处理能力、数据库、软件开发等方面具备良好的可扩展性
   2.4. 维护性
   系统具有远程维护功能，可方便的在系统网络上实现各客户端的维护和安装；编写详细文档资料和程序说明，便于维护人员和软件人员利用原始材料进行维护和二次开发。
   2.5. 可靠性
   从信息处理的角度上来看，往往是数据量大、时效性强。因此，在系统的实施工作将采用以下做法：在条件允许的情况下采用具有容错功能的服务器，选用双机热备、Cluster技术的硬件设备配置方案，出现故障时能够迅速恢复并有适当的应急措施；采用数据备份恢复、数据日志、故障处理等系统故障对策功能；选择合适的网络管理软件进行网络管理。
   2.6. 标准化
   制定各种对象的统一代码和结构，确定各级共享数据库目录、内容和结构；运用系统工程的方法制定软件的总体框架和结构；
   地理信息数据编码采用国际和行业标准，使用行业通用的编码机制和格式
   2.7. 经济性
   根据实际需求，以及未来工作的发展趋势，一方面要考虑安全、可靠、先进，同时，要考虑经济实用，要易于扩展升级、易于操作、易于管理维护、易于用户掌握和学习使用。在完成系统目标的基础上，力争用最少的钱办最多的事，保护投资。

3. 系统总体设计概述
   3.1. 系统体系结构

整个平台为三层体系架构，底层包括地图空间数据库、安全业务属性数据库以及.Net FrameWork等系统底层支撑软件，中间层为GIS平台核心组件与业务组件，应用层为重大危险源信息管理系统，包括基于下层软件和组件的各查询统计分析等业务功能。各应用系统完全基于核心组件开发，因此为统一规划、分步实施的建设系统奠定了基础。
系统采用C/S和B/S两种体系结构相结合的模式。C/S结构主要用于实现图形与属性数据的编辑、修改、转换、符号库管理与定制、分析、制图、统计等功能；B/S结构主要用于危险源应用系统主要业务功能的操作使用。
3.2. 系统网络结构

3.3. 平台软件配置

平台软件配置如下：
运行环境：
Windows 2000 Server（以上服务器版本）、.Net Framework 2.0、IIS 5.0以上
数据库：
SqlServer 2000（以上版本）或Oracle9i（以上版本）及其他符合ODBC规范的数据库
GIS 平台：
SiteMap Server版
3.4. 系统功能模块概述
3.4.1. GIS地图功能
● 地图基本操作：基于矢量的城市地图的放大、缩小、漫游、测距、定位、图层控制、等对地图的操作显示功能；
● 地图高级功能：影像图叠加显示、周边环境查询、最优路径查询等。
● 地图查询：点图查询、拉框查询、画圆查询、多边形区域查询等。
3.4.2. 危险源查询分析
● 生产企业查询：企业地理分布查询、企业快速定位、按区域/行业快速导航、企业属性信息查询。
● 危险源查询：危险源分布地图展示、关键字/属性查询、分区域查询、分级别/行业查询、危险源地图定位、危险源业务属性查询等。
● 危险源专题统计：基于GIS地图的柱状专题图、饼状专题图、独立值专题图、点密度专题图等，以地图专题图的方式直观展示不同区域的分布情况。
● 危险源统计报表：通过统计报表和统计图的方式展现危险源的各种方式的统计数据。
3.4.3. 危险源专题统计
● 危险源专题图：在地图上对不同区域内包含的危险源进行专题图渲染展示。
● 危险源统计报表：根据危险源所属地区和行业、类别对危险源进行统计，生成各类统计图表。
3.4.4. 辅助决策功能
● 危害影响分析：当事故发生后，系统可以根据事故危害的程度生成一个危害区域，如事故的死亡、重伤、轻伤、安全区域等，从而可以查找出在这些区域中有哪些需要转移和疏散的单位。
● 应急救援路线：事故发生后，系统可以自动搜索周边的医院、消防的单位等信息，并快速的计算生成最优的救援路线。供指挥决策参考。
● 预案管理，将事先制定的预案资料跟危险源进行关联，在危险源发生事故的时候能够快速调用相关预案，指挥部署。
3.4.5. 系统管理维护
● 危险源管理维护：主要对危险源进行维护，包括增加、删除、移动，以及危险源的动态跟踪等。针对某个地区或者某个单位新增了危险源，无需经过复杂的后台管理平台就能快捷方便地将新增危险源展示在系统平台中。。
● 数据导入导出: 导入符合数据标准格式的地图数据和属性数据。导出包括地图输出和属性数据的输出。可以把地图保存为图片，把属性数据导出到文本文件或者其他文件
● 数据编辑：编辑已经存在的数据。包括属性数据编辑和地图数据编辑。属性数据的编辑主要是对各个属性字段内容进行更改，地图数据编辑主要是对装置等地图位置和样式的修改。
●用户权限管理：为了保证系统数据的安全，系统需要进行用户名和密码登陆，只有经过授权的用户才能登陆和使用，只有数据维护人员才能添加和编辑数据。
●系统参数设置：系统维护人员可以根据实际情况更改系统的某些运行参数，以适应实际的软硬件环境或提高性能。
4. GIS平台技术介绍
GIS技术是本系统的核心技术之一，GIS平台为本系统提供强大的地图显示定位支撑和各种基于地图的空间统计分析等辅助决策组件。GIS平台是本系统的关键支撑平台。
SiteMap采用先进的系统设计方法，基于.NET组件式技术进行开发，提供不同层次的解决方案，可以全面满足网络GIS的应用需要。使用SiteMap软件产品，用户不仅可以快速建立基于地图的Internet或Intranet的地理信息服务网站，也可以快速开发自己的地理信息服务系统。
SiteMap在性能上达到了比较理想的效果，具有很多优异的特性，如SiteMap具有多源数据集成、海量数据访问支持、服务器群集等高级特性；采用多级缓存结构设计；可以同时支持多种地图引擎协同工作等。

4.1. 组件化技术
SiteMap的全组件化的设计思想，使用的Dotnet技术和COM组件技术，成为一个成熟的Web GIS开发平台，在多个行业进行了广泛的应用。组件化设计的优点主要有以下几点：
 通过采用全组件化结构，系统的可管理性大大增强，可以实现单点登录、集中管理。可以管理分布在分布式环境下的各个服务器和服务程序。
 基于.NET技术的组件具有自描述特性，不同组件封装了实现不同功能和不同目的的模块，从而使各个组件可以单独搭建和扩展，使系统的更新工作大大减少，兼容性得到增强。
 内置的GIS服务引擎与SiteMap的数据处理和开发平台采用相同的体系结构，SiteMap的数据只需在服务器上进行配置即可直接使用，快速发布到Internet上。
 组件具有良好的扩充性和开放性。各个层次的组件提供了丰富的接口和功能，松散的体系结构为系统的扩充提供了足够的扩展空间，用户可以通过继承或者聚合等软件重用方法，开发特殊功能的自定义行业组件或者更高层次的通用组件，集成到SiteMap平台中。
4.2. 多源数据集成与海量数据快速访问
由于SiteMap的数据模型搭建的合理性、高效性和优化的特点，使得SiteMap的面对不同来源的数据兼容方面得心应手。
 多种来源数据不仅可以在桌面系统集成，而且不需转换即可直接发布到Internet网络。包括ArcInfo coverages、ESRI shapefiles、MapInfo mif、AutoCad dxf等常用格式
 支持分析和显示各种格式的影像图 （TIFF, JPEG, GIF, ERDAS IMAGINE, MrSID图像压缩格式）
矢量几何对象的压缩、高效的复合索引技术可以大大提高用户访问数据的速度
4.3. 服务器群集，具有高度伸缩性
随着应用规模的扩大，当单台服务器的处理能力（不仅包括CPU运算能力）不能满足应用需要时，往往需要将多台服务器群集起来同时提供服务。通过群集可以实现负载能力的成比例提高，同时还可以减少单点失效的危险，提高系统的稳定性。但是群集同时会带来服务器的部署、管理复杂度提高和负载平衡的问题。
常见群集方法可以分为业务复制和业务分割两种方法。业务复制即将相同的业务复制到多台服务器上进行处理，每台服务器承担其中一部分用户的处理请求；业务分割即将业务划分为不同的部分，每一部分放到不同的服务器上去运行，比如将数据库服务、地图服务、Web服务分别放到不同的服务器上运行，可以提高性能和增强可靠性。
SiteMap主要通过四种方式提高多用户并发访问的性能：异步网络传输，减少网络阻塞；GIS服务引擎的分时操作；多应用实例并发服务；多服务器群集服务。这种特性可以满足小型工作组到大型网络服务的多种应用规模的需要。

4.4. 客户端与服务器多级缓存结构
SiteMap服务器实现了高效的数据缓存和应用缓存，通过二次开发可以实现针对特定应用的处理缓存，随软件提供的客户端设计了巧妙的客户端缓存机制，可以大大加快地址定位和地图浏览的速度。
SiteMap可以实现多级缓存模式，对应用及其相关数据进行高速缓存，从而大幅度提高海量数据的处理能力。
 应用实例缓存
SiteMap预先启动应用服务器，装载适当的数据，从而减少每次用户请求再启动应用的时间，服务器可以自动分配应用的实例。
 应用数据缓存
启动应用服务时自动加载相关数据，从而减少每次用户请求都需要重新加载和卸载数据的时间。
 数据引擎缓存
由于进行了应用缓存，数据引擎具有的缓存和调度机能可以得到充分发挥，从而大大提高数据处理的效率。
 处理结果缓存
通过将需要长时间处理或变化较小的结果预存在磁盘上，用户请求可以直接读取结果而不必每次都进行处理，从而可以减少每次处理的时间，加快用户响应的速度。
4.5. 完善的日志系统
一个完善的日志系统是服务器端应用程序的必备重要辅助功能，一个成熟的WebGIS系统必需提供相应的日志服务，SiteMap拥有完善的日志服务体系，为供系统管理员使用的分析模块。本子系统会在服务器访问日志的基础上，统计分析每天提交的请求数量，某地图功能被调用的次数、平均处理耗时等，最终生成分析报表。系统管理员可以根据这些结果评价系统目前的服务水平，分析系统的性能瓶颈。
地图服务日志数据库有详细的结构文档说明，因此如果系统管理员需要分析其他的内容，二次开发人员可以根据其需求定制查询逻辑。
4.6. 方便的二次开发和数据交换接口
由于SiteMap对于地图服务接口设计的标准性以及应用层无关性的先进理念，使得原本复杂的WEBGIS二次开发工作变得简易可行。大大缩短开发周期，提高效率。
 标准的应用层接口和应用层无关性
建立在地理信息平台基础之上的应用系统的类型是非常丰富的。这些应用系统最终将由不同行业的开发商使用不同的开发工具，设计不同的应用逻辑，所支持的其终端类型也从普通的计算机到具有文字短信功能的普通手机等，无所不包。要支持这些各式各样的应用系统，就要求SiteMap提供良好的应用开发接口和系统集成模型，这就是SiteMap的应用层无关性。
SiteMap实现这一点，主要体现在应用接口层：在HTTP协议基础之上设计标准的地图应用访问协议并提供丰富的实用功能接口函数供应用系统调用，这样的设计符合工业标准，支持异构操作系统上的应用系统。

5. 系统数据描述
   5.1. 基础地理信息数据
   城市基础地理空间数据，包括道路、建筑、机关单位等空间地理信息。每类数据作为一个空间图层。

道路：线状层
水系：面状(大型水系)
水系，线状（小型主要水系、洪道）
政府机关：点状
企事业单位：点状
行政区划：面状
街区：面状
建筑物：面状
绿地：面状
门牌号：面状
5.2. 安全管理专题图层
5.2.1. 重大危险源相关图层
生产企业：安全生产企业的平面矢量图，需要跟城市基础图层无缝集成
重大危险源：点状或符号图层，在地图上标志出的所有重大危险源
5.2.2. 辅助决策相关图层
医院：能够用于应急救援的医院
消防：能够用于救援指挥的消防点
救援机构：其它的相关救援机构
重点单位：需要重点保护的单位信息
5.3. 安全业务属性数据
主要是指重大危险源管理中涉及到的危险源的详细的各类属性数据、生产企业的基本情况数据、其它相关的业务属性数据。

重大危险源：包括重大危险源的各种特定属性、危险等级、所属行业、类别等各类属性数据
生产企业：包括生产企业的名称、拥有重大危险源的数量、等级、安全负责人等属性数据
医院：医院的地址、电话、特色、床位等跟应急救援相关的基本属性信息
救援机构：名称、地址、负责人、联系电话等相关的属性数据
系统管理数据：用户、权限等系统运行所需的各种心态数据

6. 系统功能
   6.1. 地图基本功能
    放大
   用鼠标点击地图中的任意部分，或按住鼠标左键拉出一个矩形框，即可获得指定区域放大后的地图。对地图进行无级放大，随着地图的放大，系统自动显示一些相关的信息。
    缩小
   用鼠标点击地图中的任意部分，或按住鼠标左键拉出一个矩形框，即可获得指定区域缩小后的地图。
   对地图进行无级缩小，随着地图的缩小，地图上显示的信息将会减少以达到最好的显示效果。
    显示全图
   显示电子地图全貌。可以让用户方便的回到地图的初始状态。
    移图
   移动地图，将地图视野以外的地图移动到视野内。可按住鼠标左键任意拖动地图，使之达到理想位置。
    测距
   用户可以在地图上，沿着自己想要测量的线路，用鼠标单击地图，在上面画出一条直线或者折线，然后，在结束点双击，即可得到这条线所代表的实际线路的距离。
    影像图
   叠加显示影像图
   6.2. 地图查询定位
    模糊查询：
   通过输入关键字，查询所有地图数据或者查询制定类别的地图数据。
    点图查询：
   通过在地图上点击查询当前鼠标位置的地理信息。
    拉框查询：
   通过在地图上拉框查询框线范围内的地理信息。
    画圆查询：
   通过在地图上画出一个圆形的区域，查询这个范围内的地理信息。
    多边形查询：
   通过在地图上画一个任意多边形的区域，查询这个范围内的地理信息。
    图层控制：
   控制地图图层的显示或隐藏
    属性查询：
   根据地理对象的属性信息进行查询，可以指定多个属性字段。
    门牌号查询：
   查询某个门牌号地址，在地图上定位出来。
    地图定位：
   点击查询到的对象的名称后，在地图上对需要定位的对象高亮显示出来
   6.3. 地图图层控制
   控制区域内的基础地图数据、企业图层、重大危险源图层是否显示。是否可选择操作等
    基础地图数据控制：动态控制基础地理信息图层的可见与否
    企业地图数据控制：动态控制每个企业业务数据图层的可见与否
    危险源数据控制：动态控制各类危险源是否在地图上显示
    其它任何地图数据图层的现实控制

6.4. 基本信息查询
6.4.1. 模糊查询
通过名称关键字查询道路、河流、居民地、医院、消防单位等基础信息和机构信息，查询出结构后可以点击在地图上定位。
6.4.2. 周边查询
查询一个位置（可以是一个单位、一条道路或者一个场地）周围一定距离范围内的地理信息（例如居民地、道路河流、单位机关等）。

6.5. 重大危险源查询功能
6.5.1. 重大危险源快速导航
6.5.1.1. 生产企业快速导航
将所有安全生产企业标绘在GIS地图上，并用显著的标注（例如闪烁的五星符号）对于进行高亮显示，用户可以对企业的分布情况一目了然。同时点击每个企业，可以查询企业的基本信息。

6.5.1.2. 重大危险源快速导航
在生产企业快速导航的基础上，可以快速查看每个企业所拥有的重大危险源的数量和详细列表，点击每个危险源可以再地图上定位，同时可以查询其详细属性信息。

6.5.2. 重大危险源查询
6.5.2.1. 关键字查询
通过输入危险源的名称关键字，查询区域内所有相关的重大危险源。同时在地图上进行定位高亮显示。

6.5.2.2. 分类查询
可以根据危险源所属的行业或者类别进行分类查询，查询某一类别、某一行业的危险源。例如查询所有的化学危险品中的生产装置危险源。

6.5.2.3. 按属性组合查询
根据重大危险源的任一个属性或者几个属性条件相组合进行查询。例如，查询最大存储量大于100立方米的化学贮罐类重大危险源。

6.5.2.4. 按地域范围查询
可以根据查询在某些特定地域范围内的重大危险源。例如，查询外环线以内的重大危险源，查询外环线以外的重大危险源。

6.5.2.5. 缓冲区查询
可以查询指定地点周围一定距离范围内的重大危险源。例如，查询某学校周围2公里范围内的重大危险源有哪些。

6.5.2.6. 详细属性信息查询
查询到重大危险源后，点击查询结果，可以在属性页面中显示该危险源的详细属性信息，包括危险源的名称、类别、所属行业、危险等级、以及相关照片、视频等。

6.5.2.7. 危险源定位显示
所有查询到的重大危险源，都可以通过点击在地图上进行智能放大定位，并且用闪烁等特效进行高亮显示。

6.5.3. 重大危险源动态专题分析
以GIS电子地图为基础，统计在不同空间区域内重大危险源的分布情况，以GIS专题图的形式在地图上进行渲染展示。使得统计各类危险源的粉笔比例和数量以图文并茂的形式进行展现，使之具备空间上的直观感。
6.5.3.1. 动态专题图类型
 独立值专题图
 柱状专题图
 饼状专题图
 点密度专题图
 其它用户需要的专题图类型

6.5.3.2. 重大危险源分类专题图
按照重大危险源的类别、在不同区域（企业、乡镇街道等）的分布情况进行动态专题图分析。例如分析各个乡镇街道所包含的各个类别的重大危险源。
6.5.3.3. 重大危险源条件专题图
分析重大危险源的某些特定属性、根据该属性值在不同区域（企业、乡镇街道等）的分布情况进行动态专题图分析。例如分析每个企业分别包含的危险化学品贮罐的总存贮量。
6.5.4. 重大危险源统计报表
提供类似BI工具统计报表的重大危险源统计功能。统计重大危险源的类别、分布等，统计类型可以为各类曲线图、柱状饼状图、统计报表等。
6.5.4.1. 统计输出类型
 柱状统计图
 饼状统计图
 折线图
 统计报表

6.5.4.2. 重大危险源分类统计
分类统计各种危险源在不同乡镇街道的分布情况，用统计图标的方式进行展示，同时能够与专题统计地图进行对照。
6.5.4.3. 重大危险源复杂条件统计
自定义多种复合条件进行重大危险源的分布统计，可以统计危险源的各个特定属性，或者根据多个特定属性筛选危险源。也可以同时与相应的专题分析地图进行对比分析。
6.6. 应急指挥辅助决策功能
6.6.1. 危害影响区域分析
在安全事故发生之后，往往需要知道事故影响的范围有多大，可能波及到的重点保护单位有哪些，以便及时划定影响区域，确定救援和疏散单位。

6.6.2. 应急救援最优路线
在安全事故发生之后，系统能够自动搜索出距离该事故中心最近的救援，并按照距离优先顺序排序显示。在选择每一个救援单位的时候，系统自动计算出从该单位到事故地点的最优救援路线，以便辅助更快更高效的救援安排计划的做出。

6.6.3. 预案管理调用
针对某一类危险事故发生时需要执行的预案资料事先集成到本系统中，并将预案信息和相关的重大危险源信息进行关联。危险源发生事故发生后能够快速调用相关的预案，直接在本地打开预案。
6.7. 重大危险源数据管理
6.7.1. 添加危险源
添加一个危险源信息，包括危险源的空间位置和详细属性信息，用户在地图上点击绘制一个新的重大危险源，然后输入详细属性信息。

6.7.2. 修改危险源
 空间信息修改：在地图行移动危险源到新的位置
 属性信息修改：修改重大危险源的各种属性信息

6.7.3. 删除危险源
用户选择查询要删除的重大危险源，然后执行删除命令，该危险源的空间位置信息和属性信息将全部都删除。

6.8. 系统管理维护
6.8.1. 用户与权限管理
系统有严格的用户与权限管理机制，每个用户根据业务范围与工作职责有相应的权限使用系统的功能与查看相关的数据内容。系统中的每个功能与每个数据都有权限限制，只有授权用户才能使用。
用户组所属角色修改：

角色权限修改：

6.8.2. 系统日志管理
系统具有完善的日志管理，用户的每次登录与退出、每次具体的操作与编辑修改都将记录，为今后系统的检查提供依据

6.8.3. 系统参数管理
为保证系统的灵活部署与稳定运行，系统提供参数化的管理配置。
6.8.4. 数据导入导出
系统采用数据集成和兼容技术，系统的GIS平台支持各类行业常用的食量地图数据格式（SHP、MIF、DXF、栅格等），支持各类格式数据的导入功能。
6.8.5. 空间数据编辑
系统提供强大的空间数据编辑维护工具，可以直接修改编辑空间矢量数据，包括空间数据的空间坐标和属性数据。提供各种通用GIS设置、编辑功能。

7. 系统接口
   现代管理信息系统是是复杂的应用系统，往往需要与其他系统进行数据交换和功能互动等。因此系统提供多种接口与内部各子系统或者外部其他系统进行数据交换和集成应用。
   7.1. 内部GIS组件接口
   各专业应用模块中涉及的GIS功能都调用GIS组件提供的接口来实现。Web方式通过提供WebService+XML来实现，为系统以后的升级扩展提供支持。
   7.2. 与其他业务系统的接口
   由于系统组件化、高内聚、松耦合的设计架构，以及XML、WebService等标准协议的应用，使得系统具有较强的可扩展性和继承性，可以根据业务需求不断的与其它已有或新增业务系统进行集成融合或调用。

[转自：上海臻图信息技术有限公司网站]