張像源

（天津市地質(zhì)調(diào)查研究院，天津 300191）

0 引言

天津市突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害主要分布在薊縣北部山區(qū)，其類型主要包括滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，具有隱蔽性、突發(fā)性和破壞性強(qiáng)等特點(diǎn)，其防范難度大，直接威脅人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，影響社會(huì)穩(wěn)定。為此，新時(shí)期天津市為進(jìn)一步加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害防治工作，提出加強(qiáng)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警及信息發(fā)布是防災(zāi)減災(zāi)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是防御和減輕災(zāi)害損失的重要基礎(chǔ)［1］。通過加快構(gòu)建國土、氣象、水利等部門聯(lián)合的監(jiān)測預(yù)警信息共享平臺，為有效規(guī)避地質(zhì)災(zāi)害，快速有序組織臨災(zāi)避險(xiǎn)、綜合治理、加強(qiáng)應(yīng)急救援工作，使災(zāi)害造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失明顯減少提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 平臺建設(shè)目標(biāo)及發(fā)布的內(nèi)容

系統(tǒng)平臺的建設(shè)目標(biāo)是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)并結(jié)合地質(zhì)環(huán)境專業(yè)知識，建立集數(shù)據(jù)發(fā)布、管理、查詢、共享等為一體的天津市突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與共享平臺，目的是將突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的信息向社會(huì)公布［2］，為汛期防災(zāi)避災(zāi)、指導(dǎo)搶險(xiǎn)救災(zāi)等提供基礎(chǔ)的地質(zhì)災(zāi)害輔助信息。因而平臺發(fā)布的對象是突發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害，其內(nèi)容涵蓋了在天津市北部山區(qū)實(shí)施的汛期巡查與監(jiān)測獲取的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的基本信息、群測群防信息、汛期氣象災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)信息，實(shí)施地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價(jià)獲取的各類調(diào)查成果圖件，以及地質(zhì)災(zāi)害防治知識等方面的內(nèi)容。主要內(nèi)容如下：

1.1 地理和基礎(chǔ)地質(zhì)要素

發(fā)布天津薊縣北部山區(qū)地理要素，包括公路、水系、居民地、等高線等內(nèi)容，同時(shí)發(fā)布地質(zhì)要素如斷裂、褶皺等。

1.2 地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的基本信息

主要是以地質(zhì)災(zāi)害空間分布圖為導(dǎo)航，反應(yīng)了各類地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的位置、類型、規(guī)模、穩(wěn)定性和方向等信息。提供每個(gè)災(zāi)害隱患點(diǎn)的位置信息、地質(zhì)環(huán)境、基本特征、變形活動(dòng)特征、成因分析、穩(wěn)定性分析、危害情況、防治建議、平面圖、素描圖、多媒體等內(nèi)容。

1.3 地質(zhì)災(zāi)害群測群防信息

發(fā)布整個(gè)北部山區(qū)的群測群防行政體系結(jié)構(gòu)、每個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)預(yù)案表、工作明白卡、避災(zāi)明白卡等內(nèi)容，為實(shí)施群測群防、防災(zāi)避災(zāi)提供輔助信息。

1.4 地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警預(yù)報(bào)信息

包括汛期實(shí)況雨量、預(yù)測雨量、汛期每相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警級別，以GIS圖層的形式體現(xiàn)，為預(yù)先指導(dǎo)人們避災(zāi)提供預(yù)報(bào)信息。

1.5 調(diào)查評價(jià)成果內(nèi)容

發(fā)布薊縣北部山區(qū)地質(zhì)易發(fā)程度分區(qū)圖、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)程度分區(qū)圖、地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃圖、地質(zhì)災(zāi)害搬遷場址建議分布圖等調(diào)查成果圖件。這些圖件分別反映了薊縣北部山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)和可能造成較多人員傷亡和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失的危險(xiǎn)區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害防治分區(qū)、災(zāi)害點(diǎn)防治措施、防治分期及防治分級以及搬遷場址適宜性區(qū)劃等內(nèi)容。為政府、科研等進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃、防災(zāi)避災(zāi)、治理監(jiān)測和搬遷避讓等提供輔助信息。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 WebG IS平臺選擇

國產(chǎn)的主要有武漢中地的MapGIS K9 IGServer、SuperMap IS.NET等。國外著名的WebGIS軟件常見的有：美國 Esri公司的 ArcGIS、Intergraph公司的GeoMediaWebMap以及美國 Pitney Bowes公司的MapXtreme、Mapx 組件等［3］。

ArcGIS Server是一個(gè)基于Web的企業(yè)級GIS解決方案，它從ArcGIS 9.0版本開始加入ESRI產(chǎn)品家族［4］，由于 Esri公司的 ArcGIS Server將 GIS和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（Web）結(jié)合在一起，它不僅具備發(fā)布地圖服務(wù)的功能，而且還能提供靈活的在線編輯和強(qiáng)大的分析能力，具有以下突出的特點(diǎn)和優(yōu)勢［4］：

（1）在服務(wù)器端集中式管理。

（2）用戶在B/S模式下也可享受高級的GIS服務(wù)。

（3）借助負(fù)載均衡能力支持大量的并發(fā)用戶的訪問。

（4）支持主流的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)定制適合自身需要的網(wǎng)絡(luò)GIS解決方案。

因此，擬采用 ArcGIS Server作為開發(fā)平臺，目前，ArcGIS Server10.1是其最新版本。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

2.2.1 B/S模式

平臺的建設(shè)采用B/S（Browser/Server）模式。在這種模式下，用戶工作界面是通過WWW瀏覽器來呈現(xiàn)，極少部分事務(wù)邏輯在前端（Browser）實(shí)現(xiàn)，而主要事務(wù)邏輯則在服務(wù)器端（Server）來處理，這種模式就是所謂的瘦客戶端，其優(yōu)點(diǎn)是：維護(hù)和升級方式簡單，身邊只要有一臺能上網(wǎng)的電腦，而不用安裝任何專門的客戶端軟件，就能實(shí)現(xiàn)在任何地方瀏覽、查詢地質(zhì)災(zāi)害信息，其總體優(yōu)勢顯而易見。

2.2.2 總體結(jié)構(gòu)

平臺體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為典型的三層架構(gòu)，分別是：

（1）數(shù)據(jù)層：是指地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫、雨量數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫用戶管理數(shù)據(jù)庫等，包括表、視圖、存儲(chǔ)過程、觸發(fā)器等數(shù)據(jù)庫對象以及空間GIS圖層，分布于服務(wù)器端。

（2）業(yè)務(wù)邏輯層：其作用是對用戶提交的查詢、檢索命令在數(shù)據(jù)層進(jìn)行查詢并返回給用戶層，分布于服務(wù)器端，包括數(shù)據(jù)管理、后臺管理、各類數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)瀏覽、查詢與檢索等各種功能。

（3）用戶層：其作用是最終數(shù)據(jù)查詢結(jié)果、地圖數(shù)據(jù)的顯示平臺，它接受業(yè)務(wù)邏輯層返回的數(shù)據(jù)，一般是指用戶的WWW瀏覽器。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.3 AJAX技術(shù)

AJAX是異步的JavaScript和XML的簡稱，它其實(shí)是老技術(shù)的一個(gè)新組合。Ajax技術(shù)使用SOAP或其它一些基于XML的web service接口，并在客戶端采用JavaScript處理來自服務(wù)器的響應(yīng)，Ajax引擎在客戶端運(yùn)行，承擔(dān)了一部分本來由服務(wù)器承擔(dān)的工作，從而減少了服務(wù)器負(fù)載。應(yīng)用此技術(shù)后，本系統(tǒng)能夠輕松實(shí)現(xiàn)客戶端腳本和服務(wù)器端代碼間的交互，從而避免了頁面因回發(fā)帶來的頻繁刷新，優(yōu)化了瀏覽器和服務(wù)器之間的傳輸，減少不必要的數(shù)據(jù)往返，節(jié)約了帶寬占用。

3 系統(tǒng)功能劃分

系統(tǒng)的總體功能可劃分為前臺和后臺兩部分。前臺主要包括數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)查詢、工具和用戶登錄等功能；后臺主要包括數(shù)據(jù)的組織與管理、數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布、用戶和權(quán)限的管理等。

3.1 數(shù)據(jù)分類

3.1.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)

實(shí)際工作中，地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)一般由文件夾、GIS圖層、圖片、多媒體和數(shù)據(jù)庫等組成，為了在平臺中便于管理這些數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)抽象為四級，即由數(shù)據(jù)庫對象→圖類對象→圖層對象→圖層相關(guān)內(nèi)容對象四級組成，其中在圖類對象中允許嵌套圖類對象，且前者是后者的父級容器（圖2）。這種樹狀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為平臺數(shù)據(jù)組織提供了靈活的管理方式，便于用戶管理相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)。

3.1.2 具體分類

將地質(zhì)災(zāi)害信息按照專業(yè)進(jìn)行分類。一般分為地理要素、地質(zhì)災(zāi)害兩圖類。各個(gè)類別還可以再進(jìn)一步細(xì)分，如地質(zhì)災(zāi)害類別還可劃分為防治規(guī)劃、預(yù)警預(yù)報(bào)、群測群防等子類。在每個(gè)分類下，可以動(dòng)態(tài)地發(fā)布該類別的圖層及其它相關(guān)信息，如地質(zhì)災(zāi)害基本情況數(shù)據(jù)庫表、平面圖、素描圖、避災(zāi)路線圖、視頻等信息。

圖1 系統(tǒng)三層架構(gòu)Fig.1 Framework of the system

圖2 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)Fig.2 Data structure used in the system

3.2 數(shù)據(jù)瀏覽

包括圖形、屬性數(shù)據(jù)、多媒體等數(shù)據(jù)內(nèi)容的瀏覽。

地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)圖形瀏覽是平臺的主要基礎(chǔ)功能之一，在瀏覽器中通過鼠標(biāo)操作實(shí)現(xiàn)，主要功能有地圖顯示、地圖放大、地圖縮小、地圖移動(dòng)、地圖復(fù)位、地圖刷新、鷹眼顯示、距離量測等。

屬性數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)的瀏覽功能主要是通過查詢和鼠標(biāo)選擇命令在客戶端和服務(wù)器端交互處理后實(shí)現(xiàn)對相關(guān)信息的查看。

3.3 數(shù)據(jù)查詢

包括按照范圍查詢、關(guān)鍵詞查詢、地質(zhì)災(zāi)害條件組合查詢等多種方式。其中按照范圍查詢包括點(diǎn)擊查詢、多邊形查詢、矩形查詢等，查詢的目的是查找范圍內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害信息；而關(guān)鍵詞查詢和條件組合查詢的方式則是利用用戶輸入的條件進(jìn)行屬性的查詢，并將符合條件的內(nèi)容經(jīng)搜索后呈現(xiàn)給用戶，同時(shí)提供搜索結(jié)果的空間定位，這種查詢可包括精確查詢和模糊查詢兩類。

3.4 災(zāi)（險(xiǎn)）情速報(bào)

將已經(jīng)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害信息通過平臺直報(bào)，主要內(nèi)容有已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的地理位置、災(zāi)情險(xiǎn)情等級、災(zāi)害規(guī)模、規(guī)模等級、死亡、失蹤、受傷人數(shù)以及直接損失等信息。

圖3 系統(tǒng)主界面Fig.3 Inter face of the system

圖4 天津市突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)發(fā)布平臺部署圖Fig.4 Connection between different components in the system

3.5 后臺管理

3.5.1 數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布

數(shù)據(jù)服務(wù)（Data Services）提供對數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫內(nèi)數(shù)據(jù)集合的訪問［3］，ArcGIS Server可以支持多種服務(wù)類型，Map Service是使用最多的一種 ArcGIS Server服務(wù)。該服務(wù)可以支持發(fā)布二維地圖［3］。將地質(zhì)災(zāi)害空間圖層以服務(wù)的形式進(jìn)行發(fā)布，提供給平臺調(diào)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的訪問。

3.5.2 用戶權(quán)限的管理

用戶的權(quán)限包括數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)查詢、角色管理、用戶管理等方面，并通過控制用戶權(quán)限，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分級訪問。

4 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

以ASP.NET2.0為開發(fā)環(huán)境，基于微軟的.Net frame Work、XML技術(shù)，利用 VS2005開發(fā)工具，采用B/S的瘦客戶端模式，構(gòu)建了在ArcGIS Server支撐下的天津市突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害信息發(fā)布平臺（圖3）。系統(tǒng)的主要界面由工具欄、數(shù)據(jù)組織視圖、數(shù)據(jù)查詢與結(jié)果視圖、地圖視圖、鷹眼視圖、后臺管理等部分組成。利用該平臺實(shí)現(xiàn)了天津市薊縣北部山區(qū)包括崩塌、滑坡、泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價(jià)、巡查監(jiān)測等信息、預(yù)警預(yù)報(bào)、群測群防等內(nèi)容的發(fā)布與管理。

整個(gè)系統(tǒng)擬采用三層架構(gòu)部署。包括用戶瀏覽器、Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和 GIS Server。在 GIS Server中，GIS Server本身包含了兩個(gè)部分，SOM（Server Object Manager）和 SOCs（Server Object Containers）。具體部署圖4。

5 結(jié)束語

基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)并結(jié)合地質(zhì)環(huán)境專業(yè)知識，建立了天津市突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與共享平臺，借助此平臺，通過互聯(lián)網(wǎng)為各級工程技術(shù)人員、政府管理機(jī)構(gòu)以及其它關(guān)注該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的公眾，提供地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征、群測群防、預(yù)警預(yù)報(bào)、巡查與監(jiān)測信息的分級瀏覽、查詢等服務(wù)，通過地質(zhì)災(zāi)害信息的共享，為地質(zhì)災(zāi)害工程治理、搬遷避讓和應(yīng)急處置提供依據(jù)。

［1］天津市政府辦公室.關(guān)于加強(qiáng)我市氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警及信息發(fā)布工作的實(shí)施意見［R］.2011.The Administrative office of the People's Government of Tianjin.Implementation opinions on strengthening Tianjin city's meteorological disaster monitoring and early warning and information dissemination［R］.2011.

［2］天津市政府辦公室.關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害防治工作的實(shí)施意見［R］.2012.The Administrative office of the People's Government of Tianjin.Implementation opinions on further strengthening the prevention of geological disasters［R］.2012.

［3］張像源，等.天津城市地質(zhì)信息管理與服務(wù)系統(tǒng)工作報(bào)告［R］.天津：天津市地質(zhì)調(diào)查研究院，2010.ZHANG Xiangyuan，et al.Geological information management and sevice system report on the work of Tianjin city［R］.Tianjin：Tianjin Institute of Geological Survey，2010.

［4］劉 光，等.WebGIS開發(fā) -ArcGIS Server與 NET［M］.北京：清華大學(xué)出版，2009.LIU Guang，et al.WebGIS development-AreGIS Server and NET［M］.Beijing：Published by Tsinghua University，2009.