汪宙峰，何政偉，李 敏，南 希

面向服務(wù)的地質(zhì)災(zāi)害空間數(shù)據(jù)共享技術(shù)研究

汪宙峰1，何政偉1，李 敏2，南 希1

（1．成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2．成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院，成都 610059）

我國是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)國家，近幾年，由于泥石流、滑坡等自然因素和人為因素誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害呈上升趨勢(shì)，地質(zhì)災(zāi)害空間信息共享平臺(tái)建設(shè)具有迫切的現(xiàn)實(shí)需求?；谏鐣?huì)各行各業(yè)、政府、公眾等對(duì)空間信息共享需求日趨增長，如何對(duì)空間信息共享存在的問題進(jìn)行總結(jié)與分析，如何科學(xué)合理地構(gòu)架地質(zhì)災(zāi)害空間共享平臺(tái)，從而利用該平臺(tái)提供的共享和互操作機(jī)制來預(yù)測(cè)、預(yù)警、評(píng)價(jià)和治理各種地質(zhì)災(zāi)害也就成為當(dāng)務(wù)之急。探討地質(zhì)災(zāi)害空間信息共享服務(wù)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、建設(shè)思路、平臺(tái)設(shè)計(jì)架構(gòu)、建設(shè)內(nèi)容等，形成了一套較為完整、規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的地質(zhì)災(zāi)害信息共享服務(wù)體系、技術(shù)組成和業(yè)務(wù)流程。

地質(zhì)災(zāi)害；共享服務(wù)平臺(tái)；SOA

1 概 述

地質(zhì)災(zāi)害空間信息的應(yīng)用與服務(wù)具有跨地域、跨專業(yè)、實(shí)時(shí)更新等特點(diǎn)，面對(duì)某項(xiàng)應(yīng)用與服務(wù)，必須要調(diào)動(dòng)分布于不同地域、不同專業(yè)、不同單位所掌握的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，需要新的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實(shí)時(shí)互操作，提高應(yīng)用服務(wù)水平。

汶川大地震發(fā)生之后，有關(guān)專家曾建議我國應(yīng)建立一個(gè)地震災(zāi)害數(shù)據(jù)庫，對(duì)災(zāi)后環(huán)境安全進(jìn)行綜合評(píng)估，并采取有效應(yīng)對(duì)措施，稱“數(shù)據(jù)庫的建立對(duì)今后發(fā)生類似災(zāi)害時(shí)的預(yù)警預(yù)報(bào)很有幫助”。事實(shí)上，不僅災(zāi)害數(shù)據(jù)庫自身的建立非常重要，與災(zāi)害相關(guān)的人口、經(jīng)濟(jì)等其它信息化建設(shè)，以及這些信息與災(zāi)害數(shù)據(jù)的有效集成與共享非常重要。但是與國外相比，國內(nèi)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫建設(shè)和數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化水平還比較低，有必要盡快深入研究國際較通用的災(zāi)害數(shù)據(jù)庫建設(shè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，探討災(zāi)害相關(guān)數(shù)據(jù)的共享方法。

如何增強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害信息的管理與共享，為地質(zhì)災(zāi)害防治及應(yīng)急工作提供基礎(chǔ)保障，是我國地質(zhì)災(zāi)害信息化建設(shè)進(jìn)程中最基本、最關(guān)鍵的問題之一。在網(wǎng)絡(luò)GIS應(yīng)用快速發(fā)展、廣泛應(yīng)用的背景下，各級(jí)政府部門和社會(huì)公眾對(duì)權(quán)威可靠的地質(zhì)災(zāi)害地理信息服務(wù)需求與日俱增，地質(zhì)災(zāi)害空間信息共享平臺(tái)建設(shè)具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義，可以帶來重大的社會(huì)效益。

2 地質(zhì)災(zāi)害空間信息共享平臺(tái)總體建設(shè)

2．1 地質(zhì)災(zāi)害空間信息共享服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)

“地質(zhì)災(zāi)害空間信息共享平臺(tái)”（以下簡稱“地災(zāi)共享平臺(tái)”）具有3級(jí)與3層結(jié)構(gòu)體系。

按照“地災(zāi)共享平臺(tái)”行政建設(shè)級(jí)別的不同，針對(duì)從中央到地方地質(zhì)災(zāi)害信息資源聯(lián)通的要求，“地災(zāi)共享平臺(tái)”擬由主節(jié)點(diǎn)、分節(jié)點(diǎn)和信息基地構(gòu)成。主節(jié)點(diǎn)、分節(jié)點(diǎn)和信息基地分別依托國家、省、市（縣）的3級(jí)地質(zhì)災(zāi)害服務(wù)機(jī)構(gòu)，各級(jí)節(jié)點(diǎn)間通過電子政務(wù)有針對(duì)性的管理不同精度的數(shù)據(jù)，內(nèi)、外網(wǎng)信息實(shí)現(xiàn)縱橫向互聯(lián)互通。

歸納“地災(zāi)共享平臺(tái)”建設(shè)的具體內(nèi)容，可將其劃分為3層技術(shù)架構(gòu)。

3層技術(shù)架構(gòu)是指數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層，如圖1所示。3層內(nèi)容構(gòu)成地災(zāi)共享平臺(tái)的完整體系，基于地災(zāi)共享平臺(tái)，可搭建相應(yīng)的專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)。

（1）數(shù)據(jù)層：主體內(nèi)容是基礎(chǔ)地理框架數(shù)據(jù)和地災(zāi)數(shù)據(jù)。地理框架數(shù)據(jù)采用分布式存儲(chǔ)與管理模式，按照國家、省、市（縣）三級(jí)進(jìn)行部署，所有數(shù)據(jù)資源在邏輯上規(guī)范一致、物理上分布彼此互聯(lián)互通，并以“共建共享”方式實(shí)現(xiàn)協(xié)同服務(wù)。

圖1 “地災(zāi)共享服務(wù)平臺(tái)”的總體架構(gòu)Fig．1 General framework of geo-hazard sharing service platform

（2）服務(wù)層：根據(jù)多數(shù)用戶對(duì)基礎(chǔ)地理信息應(yīng)用的共性需求而設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的系列標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口，以及在此基礎(chǔ)上建立的門戶網(wǎng)站系統(tǒng)、在線服務(wù)系統(tǒng)和服務(wù)管理系統(tǒng)。專業(yè)用戶可以通過接口實(shí)現(xiàn)平臺(tái)地理信息與其自身業(yè)務(wù)信息的分布式集成，并快速構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。普通用戶可以訪問門戶網(wǎng)站獲得各類在線地理信息服務(wù)。

（3）應(yīng)用層：地災(zāi)業(yè)務(wù)應(yīng)用是構(gòu)建在地災(zāi)共享服務(wù)平臺(tái)基礎(chǔ)上，如地災(zāi)危險(xiǎn)性區(qū)劃應(yīng)用、地災(zāi)防災(zāi)減災(zāi)決策支持應(yīng)用、地災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)警等，而共享服務(wù)平臺(tái)同時(shí)又從地災(zāi)數(shù)據(jù)層獲取地災(zāi)數(shù)據(jù)源。

2．2 地質(zhì)災(zāi)害空間信息共享平臺(tái)技術(shù)路線

SOA（Service－oriented architecture）是基于開放的Internet標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議、支持對(duì)應(yīng)用程序或應(yīng)用程序組件進(jìn)行描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和使用的一種應(yīng)用架構(gòu)。SOA支持將可重用的數(shù)據(jù)應(yīng)用作為應(yīng)用服務(wù)或功能進(jìn)行單獨(dú)開發(fā)集成，并可以在需要時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)訪問這些服務(wù)或功能。通過SOA，開發(fā)者可以對(duì)不同的服務(wù)或功能進(jìn)行組合以完成一系列的業(yè)務(wù)邏輯與展現(xiàn)，最終可讓用戶像使用本地桌面業(yè)務(wù)組件一樣方便地調(diào)用服務(wù)或功能等各種資源。如圖2地災(zāi)空間信息共享平臺(tái)總體技術(shù)路線。

3 地質(zhì)災(zāi)害空間數(shù)據(jù)共享平臺(tái)建設(shè)

3．1 地質(zhì)災(zāi)害空間數(shù)據(jù)共享平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)體系設(shè)計(jì)

根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)化法的規(guī)定和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化文件要求，地質(zhì)災(zāi)害空間信息共享平臺(tái)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)、應(yīng)用過程中，要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的目標(biāo)，需遵循以下原則：

圖2 地災(zāi)空間信息共享平臺(tái)總體技術(shù)路線Fig．2 Technology roadmap of geo-hazard sharing service p latform

（1）對(duì)系統(tǒng)中需要統(tǒng)一的技術(shù)要求，如有國家標(biāo)準(zhǔn)，就必須貫徹執(zhí)行現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）。

（2）如沒有國家標(biāo)準(zhǔn)而有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，則執(zhí)行相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）如果沒有國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但有相應(yīng)的現(xiàn)行地方標(biāo)準(zhǔn)，則執(zhí)行相應(yīng)的現(xiàn)行地方標(biāo)準(zhǔn)。

（4）如果既沒有國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也沒有相應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)，而有相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)或類似的國外的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，則可先參照采用國際標(biāo)準(zhǔn)或國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)建議立項(xiàng)制定相應(yīng)的我國標(biāo)準(zhǔn)。

（5）對(duì)于沒有任何相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的，但有相應(yīng)的內(nèi)部規(guī)范或指導(dǎo)性技術(shù)文件的，則應(yīng)借鑒采用相關(guān)規(guī)范或文件，并積極創(chuàng)造條件，加快申請(qǐng)立項(xiàng)，按照一定的制定程序，制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

3．2 地質(zhì)災(zāi)害空間信息數(shù)據(jù)中心及管理平臺(tái)建設(shè)

3．2．1 地質(zhì)災(zāi)害空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

根據(jù)地災(zāi)共享平臺(tái)的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，空間數(shù)據(jù)庫主要內(nèi)容包括基礎(chǔ)空間地理數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地質(zhì)地形數(shù)據(jù)和地災(zāi)災(zāi)害數(shù)據(jù)。

（1）基礎(chǔ)空間地理數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)：

地理實(shí)體數(shù)據(jù)包括基本地理實(shí)體和擴(kuò)展地理實(shí)體2類，其中基本地理實(shí)體是對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)容提取與分層細(xì)化、模型對(duì)象化重構(gòu)、統(tǒng)計(jì)分析等處理而形成的，包括境界與政區(qū)實(shí)體、道路實(shí)體、鐵路實(shí)體、宗地實(shí)體、房屋實(shí)體、院落實(shí)體、河流實(shí)體、地理統(tǒng)計(jì)量測(cè)數(shù)據(jù)等。國家級(jí)地理實(shí)體數(shù)據(jù)主要以1∶50 000及以小比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源；省級(jí)數(shù)據(jù)主要以1∶10 000數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源；市級(jí)數(shù)據(jù)主要以1∶2 000及以大比例尺數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源。

（2）基礎(chǔ)地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)：

其包括近期公開發(fā)表、出版的有關(guān)地質(zhì)災(zāi)害方面的資料、圖件、文獻(xiàn)；地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)（如云南、四川、廣西等）1∶500 000環(huán)境地質(zhì)調(diào)查報(bào)告與近幾年的各省地質(zhì)災(zāi)害汛期報(bào)告、調(diào)查報(bào)告，以及部分縣（市）地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查報(bào)告；中國各省的地質(zhì)災(zāi)害登記表，統(tǒng)計(jì)表、卡片與地質(zhì)災(zāi)害野外調(diào)查表等原始資料；部分省市的國土資源遙感報(bào)告。

基礎(chǔ)地質(zhì)圖層主要包括地震點(diǎn)圖層、地震烈度區(qū)劃圖層、巖土工程地質(zhì)類型圖層、水文地質(zhì)圖層、活動(dòng)斷裂圖層以及地層產(chǎn)狀圖層等。

地質(zhì)災(zāi)害分布圖層主要包括常見的6種地質(zhì)災(zāi)害，分別為滑坡分布圖層、崩塌分布圖層、泥石流分布圖層、地裂縫分布圖層、地面塌陷分布圖層和地面凍土災(zāi)害分布圖層。

其他圖層包括地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)圖層、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分級(jí)圖層及地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性區(qū)劃圖層等。

3．2．2 地質(zhì)災(zāi)害空間數(shù)據(jù)交換中心設(shè)計(jì)

地質(zhì)災(zāi)害空間數(shù)據(jù)共享和交換就是讓在不同地方使用不同計(jì)算機(jī)、不同軟件的用戶能夠讀取他人數(shù)據(jù)并進(jìn)行各種操作運(yùn)算和分析。由于不同部門提供的數(shù)據(jù)格式不盡相同，有時(shí)會(huì)遇到不能轉(zhuǎn)換或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式后丟失信息的問題，嚴(yán)重地阻礙數(shù)據(jù)在各部門和各軟件系統(tǒng)中的流動(dòng)與共享。

空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)是異構(gòu)分布式空間數(shù)據(jù)庫共享的基礎(chǔ)。

空間數(shù)據(jù)交換格式從數(shù)據(jù)類別上來分，包含以下3個(gè)方面。

（1）矢量數(shù)據(jù)交換格式：

規(guī)定幾何圖形的要素分類、矢量數(shù)據(jù)的組成（幾何圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)）、矢量數(shù)據(jù)交換文件的組成和格式、文件頭的描述和結(jié)構(gòu)、要素類型參數(shù)、屬性數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和格式、幾何圖形數(shù)據(jù)的內(nèi)容和格式、注記的內(nèi)容和格式等。

（2）影像數(shù)據(jù)交換格式：

原則上采用國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)無壓縮的TIFF或BMP等格式，但需將大地坐標(biāo)在影像上的定位信息及像素的地面分辨率等信息添加到TIFF或BMP等文件上。附加的信息用格式化純文本格式另寫一個(gè)文件，不應(yīng)破壞原有的TIFF或BMP等格式。

（3）格網(wǎng)數(shù)據(jù)交換格式：

交換格式中對(duì)格網(wǎng)數(shù)據(jù)的組成、文件頭的信息分類、格網(wǎng)數(shù)據(jù)的內(nèi)容和格式規(guī)定。

3．3 地質(zhì)災(zāi)害空間數(shù)據(jù)服務(wù)層建設(shè)

服務(wù)層設(shè)計(jì)采用基于面向服務(wù)架構(gòu)（Service-O-riented Architecture，SOA）的基本思想和方法，包括服務(wù)提供方、服務(wù)使用方和服務(wù)中介3個(gè)基本角色，如圖3服務(wù)層架構(gòu)圖。

圖3 服務(wù)層架構(gòu)圖Fig．3 Service architecture

服務(wù)層由系列基于標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范的地理信息在線服務(wù)、門戶網(wǎng)站及各類應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成。應(yīng)用系統(tǒng)是建立平臺(tái)的最終目的，但不包含在平臺(tái)內(nèi)，利用平臺(tái)提供的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可以面向不同的用戶群體、根據(jù)不同的應(yīng)用需求開發(fā)建立特定的應(yīng)用系統(tǒng)。面向社會(huì)公眾，可以提供災(zāi)害區(qū)域地圖瀏覽、地名查詢定位服務(wù)，與其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)合；針對(duì)政府部門，結(jié)合各類政務(wù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、應(yīng)急指揮、信息加載、綜合分析等決策支持服務(wù)。

4 總 結(jié)

本文將GeoWeb2．0的思想引入地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)管理中，在地災(zāi)評(píng)價(jià)的過程中使用面向服務(wù)的思想貫穿評(píng)價(jià)流程，真正體現(xiàn)業(yè)務(wù)共享，而非僅僅數(shù)據(jù)共享模式，打破以往部門內(nèi)只能Client／Server或Brow-ser／Server結(jié)構(gòu)的共享模式。同時(shí)通過地質(zhì)災(zāi)害空間信息共享平臺(tái)，各行業(yè)應(yīng)用部門能快速獲取地災(zāi)數(shù)據(jù)并得到高效利用，從而實(shí)現(xiàn)眾多產(chǎn)業(yè)部門協(xié)同為政府領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)提供信息服務(wù)，使政府機(jī)構(gòu)能夠客觀科學(xué)的進(jìn)行決策。同時(shí)，給社會(huì)公眾人員在生活中提供更多的方便。

［1］ 徐開明．地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)與現(xiàn)代測(cè)繪服務(wù)模式［J］．地理信息世界，2006，41（3）：41－48．（XU Kai-ming．Geographic Information Public Service Platform and the Responsibility of Modern Surveying and Mapping［J］．Geomatics World，2006，41（3）：41－48．（in Chi-nese））

［2］ 龔健雅．地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)［M］．北京：科學(xué)出版社，2001．（GONG Jian-ya．Geographic Information Systems［M］．Beijing：Science Press，2001．（in Chinese））

［3］ 賴 明．?dāng)?shù)字城市導(dǎo)論［M］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001．（LAI Ming．Introduction to Digital City［M］．Beijing：China Architecture and Building Press，2001．（in Chinese））

［4］ 陳 靜，龔健雅．海量影像數(shù)據(jù)的Web的發(fā)布與實(shí)現(xiàn)［J］．測(cè)繪通報(bào)，2004，（1）：22－25．（CHEN Jing， GONG Jian-ya．Web-based Implementation and Publica-tion of Massive Image Data．［J］．Bulletin of Surveying and Mapping，2004，（1）：22－25．（in Chinese））

［5］ 陳宇達(dá)．地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)共享平臺(tái)下共享和和互操作的研究［J］．環(huán)境科學(xué)與管理，2007，6（6）：18－22．

（CHEN Yu-da．Research on Sharing and Interoperation of the Geological Hazards Data Sharing Platform［J］．En-vironmental Science and Management，2007，6（6）：18－22．（in Chinese））

［6］ 周曉霞．空間信息共享服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)思路［J］．湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，9（3）：20－23．（ZHOU Xiao-xia．Ideas on Construction of Spatial Information Sharing Serv-ice Platform［J］．Journal of Hubei Institute for Nationali- ties，2009，9（3）：20－23．（in Chinese） ）

（編輯：趙衛(wèi)兵）

Service-oriented Spatial Data Sharing Technology of Geo-hazard Assessment

WANG Zhou-feng1，HE Zheng-wei1，LIMin2，NAN Xi1
（1．State Key Laboratory of Geo-hazard Prevention and Geo-environment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2．College of Information Engineering of CDUT，Chengdu 610059，China）

China is a geo-hazard-prone country．The geological hazards havemany different typeswith broad distri-bution，high frequency，strong intensity，serious situation，directand indirecthuge economic loss．In recent years，the debris flow and landslides caused by natural and human factors have an ascending trend．It is imperative to con-struct a public service platform for the spatial information sharing of geological disaster．Due to the growing demand for spatial information sharing by the society，government and the public，it has become urgent affairs to summarize and analyze the background and existing issues of spatial information sharing，to scientifically and reasonably con-struct the geological hazards data sharing platform，and to make full use of it to forecast，early warn，assess and manage the geological hazards．In line with the idea on spatial information resources put forward by the state，the authors discuss the target，the construction ideas，design architecture of the platform，etc．，and form a set of rela-tively complete and normative geo-hazard spatial information sharing services system，WMI，as well as business process．The system can be used in the internet environment．

geological disaster；sharing service platform；SOA

TP79

A

1001－5485（2011）03－0072－03

2010-11-12

四川省杰出青年學(xué)科帶頭人培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目（06zq026－014；）；四川省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目（2006A116）

汪宙峰（1983-），男，安徽池州人，博士研究生，主要從事地理信息系統(tǒng)開發(fā)和3S技術(shù)應(yīng)用，（電話）13084464702（電子信箱）wzf-cdut＠126．com。