水资源管理系统中最近资源点查找方法研究

摘要：针对传统水资源管理系统在处理“查询一个位置点附近最短路径、指定数量的水资源元素”问题时的低效率、不直观、不精确的缺点，运用ArcGIS强大的地图显示与空间分析功能建立基于最短路径的最近资源点地图服务模型，并在Flex中调用、处理这个模型，实现在水资源管理系统中高效、精确、直观地显示某一位置点附近最近资源点的详细信息。

关键词关键词：地理信息系统GIS；ArcGIS；最短路径；水资源管理系统

中图分类号：TP311

文献标识码：A 文章编号：16727800（2014）002004103

0引言

当今水资源系统与GIS结合已成为水资源系统发展的必然趋势，用GIS强大的地图显示与空间分析功能去解决水资源管理过程中出现的问题已成为构建高效水资源管理系统的重要手段[13]。本文针对水资源管理系统构建过程中存在的“点击地图上一个位置点，出现离这个位置点最短路径、指定数量、相同类型的水资源元素”的最近资源点问题，用ArcGIS建立最近资源点模型，并在Flex中调用这个模型，求出最近资源点元素。实现鼠标滑过这几个最近资源点元素，则出现详细信息的功能，最后把Flex生成的swf和html文件集成到基于J2EE或.NET平台构建的水资源管理系统中去。解决这一问题对实现水资源元素的实时监控、维护及管理人员的决策都具有重要意义。

1最短路径

查找最近资源点问题的核心是求最短路径。Dijkstra（迪杰斯特拉）算法是典型的最短路径算法，用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径。主要特点是以起始点为中心向外层层扩展，直到扩展到终点为止[4]。最近资源点服务模型中最短路径的求解是基于Dijkstra算法的多起始点多目的地算法。

Dijkstra算法的基本思想是 ： 设置一个顶点集合node（）， 并不断地加以扩充， 一个顶点属于集合node（）当且仅当从源点到该顶点的最短路径长度已知。初始时， node（）中只有源点。 设y是除源点之外其余全部结点中的某一顶点， 把源点到达y且中间只经过node（）中顶点的路径称为从源点到y的特殊路径， 并且用数组d（）来记录从源点到当前每个顶点的最短路径长度。 Dijkstra算法每次从其余候选结点中取出具有最短特殊路径长度的顶点y，并将y添加到node（）中， 同时对数组d（）做必要的修改。 一旦node（）包含了除源点之外的所有候选结点， d（）就记录了从源点到所有其它顶点的最短路径长度。

2运用ArcGIS建立基于最短路径的最近资源点服务模型

以水资源元素钻孔（drill）为例，利用ArcGIS软件的ArcCatalog工具创建并基于Dijkstra算法的多起始点多目的地的最近资源点地图服务模型。

（1）建立源数据图层。

建立Streets_ND网络数据集图层：首先建立一个JiLin.gdb地理数据库，在该地理数据库中建立一个Transportation要素数据集，再在该要素数据集中建立一个网络数据集Streets_ND，该网络数据集为吉林市地区的街道网络建立模型，并设置其网络成本属性TravelTime，这一属性表示行驶过每个街段所需的时间，该属性用作阻抗属性；建立drills图层，该图层包含吉林市地区所有钻孔位置的要素图层； 建立ClosestdrillsSymbology图层定义输出钻孔的符号系统的要素图层； 建立OutputRoutesSymbology定义输出路径的符号系统的要素图层。

（2）建立Find Nearby drills工具模型图层。

Find Nearby drills模型如下图1所示。此模型有两个输入变量：Input Locations，是用户指定的点，将根据这些点查找最近的钻孔；Number of drills to find，定义查找的最近点的个数。此模型将创建一个最近资源点网络分析图层，将钻孔要素图层中的钻孔位置添加为资源点，并将用户指定的位置添加为事件点，执行求解以确定最短路径钻孔点。

4结语

本文基于Arcgis建立并最近资源点模型，并在flex中调用这个模型，求出距指定位置最短路径的资源点集合，实现所需功能，最后把flex生成的文件集成到基于J2EE或.NET平台开发的水资源管理系统中[7]，从而解决了水资源管理系统在构建过程中的查找最近资源点问题。通过实际运行得知，该模型在处理时间与查找精确性上都符合需求，为水资源元素的实时监控与管理提供了可靠依据。

参考文献：

[1]吕文斌，龚岳松，李佼. ArcGIS 在城市水务信息综合管理中的应用[J].水利信息化，2011.

[2]XU CHENGUANG，ZHAO MAIHUAN，ZHANG XIANGDA. Geographic information system application for water resource[C].009 International Conference on Energy and Environment Technology.

[3]KAMINSKI L， KULAWIAK M， CIZMOWSKI W， et al.Webbased GIS dedicated for marine environment surveillance and monitoring[C].OCEANS 2009EUROPE，2009.

[4]王凌， 段江涛， 王保保. GIS 中最短路径的算法研究与仿真[J].计算机仿真，2005，22（1）.

[5]张云生，刘桂珍，赵继磊.ArcGIS Server 在WebGIS 开发中的应用[J].人民黄河，2011（10）.

[6]周炳喜，周坚华， 王珂. 基于ArcGIS Flex API的电网企业信息可视化系统研究[J].测绘与空间地理信息，2010，33（2）.

[7]HAN LU，WANG NIHONG，WANG CHANG，et al.The research on the WebGIS application based on the J2EE framework and ArcGIS server[C].2010 International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation （ICICTA），2010.