摘要:為了實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)地質(zhì)和生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查的多種來源、多種類型的大量數(shù)據(jù)的有效管理和利用,文章在全面分析調(diào)查數(shù)據(jù)的情況和各層次的功能需求的基礎(chǔ)上,按照有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計原則,綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)庫、地理信息系統(tǒng)、遙感和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),采用規(guī)范化的數(shù)據(jù)庫設(shè)計流程,設(shè)計和實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)庫。

關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)地質(zhì);生態(tài)地球化學(xué);調(diào)查數(shù)據(jù)庫;數(shù)據(jù)庫設(shè)計

中圖分類號:P208

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)18-0102-02

近年來,各地紛紛組織實施了農(nóng)業(yè)地質(zhì)和生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查。農(nóng)業(yè)地質(zhì)和生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查綜合運用地質(zhì)、地球化學(xué)、遙感等調(diào)查方法技術(shù),開展農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查,將為區(qū)域國土資源規(guī)劃、管理、保護(hù)與合理開發(fā),農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)和污染整治、人居環(huán)境的改善和優(yōu)化,生態(tài)環(huán)境建設(shè)和社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

為了實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查的多種來源、不同類型、海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲管理,要綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)庫、GIS、RS和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),建立農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)庫。

一、需求分析

(一)數(shù)據(jù)分析

農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查,主要包括區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查、區(qū)域地球化學(xué)評價、局部地球化學(xué)評價、綜合評價等不同層次的專題調(diào)查。每個專題又可以細(xì)分為不同的子專題,對區(qū)域范圍內(nèi)的不同地質(zhì)現(xiàn)象和情況進(jìn)行調(diào)查和勘查,形成大量不同類型的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、遙感影像三類背景數(shù)據(jù)和各個專題的子專題的數(shù)據(jù)等。按照數(shù)據(jù)類型,可以分為矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)等。

具體的數(shù)據(jù)情況如下:

1.基礎(chǔ)地理:各種比例尺的地理底圖數(shù)據(jù),MapGis格式。

2.基礎(chǔ)地質(zhì):各種比例尺的基礎(chǔ)地質(zhì)圖,MapGis格式。

3.遙感影像:各種比例尺的遙感影像,SPOT和ETM等格式。

4.生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評價數(shù)據(jù):包括區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查、區(qū)域地球化學(xué)評價、局部地球化學(xué)評價、綜合評價的各個子專題的數(shù)據(jù),主要數(shù)據(jù)類型是野外調(diào)查數(shù)據(jù)和成果圖件數(shù)據(jù)。野外調(diào)查數(shù)據(jù)為Excel或Access表格形式,包括對土壤、近岸海域、水系、農(nóng)田、城市等領(lǐng)域的調(diào)查樣本及分析測試數(shù)據(jù);成果圖件為MapGis格式,包括土壤地球化學(xué)背景系列圖件、土壤質(zhì)量評價系列圖件、各類污染物分布圖件等。

5.文檔數(shù)據(jù):包括立項、總體設(shè)計、專題設(shè)計、實施、成果應(yīng)用等各階段的文件、文檔(報告)、照片、多媒體及相關(guān)參照標(biāo)準(zhǔn)和政策法規(guī)等,格式主要是Word、Excel、Txt、JPEG、MPEG等。

(二)功能分析

農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)庫,要滿足以下幾個方面功能需求:

1.依據(jù)項目的專業(yè)特點,結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù),對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整合,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和有效管理。

2.為農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查各個調(diào)查評價專題和信息系統(tǒng)的研究、開發(fā)和應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。

3.為各種相關(guān)分析評價軟件提供數(shù)據(jù)支持。

4.為國土、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等部門的規(guī)劃決策、科研機(jī)構(gòu)的研究應(yīng)用、社會公眾的信息查詢提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計

(一)總體結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)庫建設(shè),基于大型國產(chǎn)地理信息平臺MapGis和大型商業(yè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Oracle進(jìn)行。在MapGis的GeoDatabase空間數(shù)據(jù)庫的支持下,利用Oracle提供的嚴(yán)格的數(shù)據(jù)存儲和操作的關(guān)系數(shù)據(jù)模型,將海量的農(nóng)業(yè)地質(zhì)和生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)集中存儲管理。

由于系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)來源廣、類型多、數(shù)據(jù)量大,要想有效地存儲、管理和使用數(shù)據(jù),必須進(jìn)行分類。按照數(shù)據(jù)來源的不同,將數(shù)據(jù)庫劃分為基礎(chǔ)地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、遙感影像區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查等十多個不同的子數(shù)據(jù)庫。

整個數(shù)據(jù)庫的層次結(jié)構(gòu)如下圖所示:

(二)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

1.數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟。農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)庫建設(shè),按照數(shù)據(jù)庫規(guī)范設(shè)計方法,綜合考慮農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)及特點,將數(shù)據(jù)庫設(shè)計大致劃分為以下六個階段:需求分析、概要設(shè)計、邏輯設(shè)計、物理設(shè)計、數(shù)據(jù)庫實施、數(shù)據(jù)庫運行和維護(hù)。

2.概念設(shè)計。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計,是將現(xiàn)實世界的用戶需求轉(zhuǎn)化為概念模型。通常采用P.P.S.Chen于1976年提出的實體-關(guān)系聯(lián)系方法,用ER圖表示概念模型。概念設(shè)計通常有自頂向下,自底向上,逐步擴(kuò)張和混合策略四種方法。

決定采用自底向上的設(shè)計方法,經(jīng)過局部ER模型設(shè)計和全局ER模型設(shè)計兩個步驟將各個專題的需求轉(zhuǎn)化為ER模型。

3.邏輯設(shè)計。概念設(shè)計所得的概念模型,獨立于任何DBMS,與實現(xiàn)無關(guān)。邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計就是將概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計的ER模型,轉(zhuǎn)化為具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型相符的邏輯模型。通過概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型、關(guān)系模型的優(yōu)化、設(shè)計用戶子模式三個步驟,將ER模型轉(zhuǎn)換為Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)模型。

4.物理設(shè)計。數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲結(jié)構(gòu)和存儲方法稱為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)(內(nèi)模式)。物理結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的,一是要提高數(shù)據(jù)庫的性能,滿足用戶的性能需求,二是有效的利用存儲空間?？傊?就是為使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在時間和空間上最優(yōu)。(1)確定數(shù)據(jù)的存放位置。將遙感影像數(shù)據(jù)庫建立為固定大小,平均放置在Raid5的各個磁盤上,在讀取時通過多個磁盤同時讀取,提高物理I/O讀寫的效率及響應(yīng)速度。其它的數(shù)據(jù),如圖形數(shù)據(jù)、表格數(shù)據(jù)、索引數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)分別建立不同數(shù)據(jù)庫,并存儲于不同的磁盤空間中。(2)系統(tǒng)配置及優(yōu)化。系統(tǒng)配置及優(yōu)化工作一般在軟件系統(tǒng)開發(fā)完成后,根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)一步配置,并在后期用戶使用中,根據(jù)用戶對數(shù)據(jù)的調(diào)用頻率、系統(tǒng)瓶頸等參數(shù)進(jìn)行。主要方法及過程如下:1)通過操作系統(tǒng)的一些工具檢查系統(tǒng)的狀態(tài),采用更換高性能硬件設(shè)備、優(yōu)化操作系統(tǒng)設(shè)置等方法來改進(jìn)性能。2)編寫Oracle腳本,查找性能差的sql語句。占用系統(tǒng)資源特別大的Oracle的session及其執(zhí)行的語句,并根據(jù)情況對其進(jìn)行優(yōu)化。3)對Oracle中訪問量頻繁的表,除建立索引外,還需把這些表分表空間存放以免訪問上產(chǎn)生熱點。4)改進(jìn)存取方法,采取快速存取技術(shù)。把相同專題的數(shù)據(jù)集中存放在連續(xù)的物理塊中,以提高訪問速度。

(三)數(shù)據(jù)編碼

數(shù)據(jù)的分類編碼是對數(shù)據(jù)資料進(jìn)行有效管理的重要一環(huán),目的是節(jié)省計算機(jī)內(nèi)存空間,便于用戶理解使用。地理屬性進(jìn)入數(shù)據(jù)庫之前進(jìn)行編碼是必要的,只有進(jìn)行了正確的編碼,才能實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫的正確連接。

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采用三級分類,按照圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等不同的類型,分別對圖層、圖元、數(shù)據(jù)表和數(shù)據(jù)庫等進(jìn)行編碼。

三、實現(xiàn)方案

農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作,需要按照數(shù)據(jù)類型的不同,分別進(jìn)行。

1.矢量數(shù)據(jù)。依次經(jīng)過資料收集、資料數(shù)字化、內(nèi)容正確性檢查、符號庫統(tǒng)一、分層正確性查檢、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)檢查、坐標(biāo)系與投影方式的統(tǒng)一、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)測試等步驟,完成基礎(chǔ)和成果圖件數(shù)據(jù)的建庫工作。

2.屬性數(shù)據(jù)。依次經(jīng)過資料收集、資料數(shù)字化、資料檢查、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)測試等步驟,完成屬性數(shù)據(jù)的建庫工作。

3.柵格數(shù)據(jù)。柵格數(shù)據(jù)經(jīng)過影像解譯和圖像融合,然后入庫。

4.文檔數(shù)據(jù)。各類文檔資料,經(jīng)過專題技術(shù)人員確認(rèn),建立起文檔對照表,然后入庫。

5.元數(shù)據(jù)。根據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的《地質(zhì)調(diào)查元數(shù)據(jù)內(nèi)容與結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)》,結(jié)合各個專題的實際情況,專題技術(shù)人員填寫好8個元數(shù)據(jù)子集后,交由數(shù)據(jù)庫建庫人員入庫。

四、結(jié)語

農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)庫建設(shè),按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo),依據(jù)數(shù)據(jù)庫規(guī)范化設(shè)計流程進(jìn)行,力爭滿足政府決策、專題研究、社會信息服務(wù)等多個層次的要求。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介:黃鐵蘭(1981-),男,湖南湘潭人,廣東省地質(zhì)調(diào)查院助理工程師,碩士,研究方向:地質(zhì)、礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、GIS應(yīng)用系統(tǒng)。