肖興平，佟元清

（1．中國地質(zhì)調(diào)查局 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北 保定 071051）

近年來，隨著我國水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作的不斷發(fā)展，相應(yīng)的地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)量和管理需求也不斷加大，而現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)、軟件編程技術(shù)、3S技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展為海量數(shù)據(jù)存儲、管理與利用提供了信息化的技術(shù)和方法[1]，在某一具體工作區(qū)開展水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作的同時，建立相應(yīng)的信息系統(tǒng)，已經(jīng)成為此類地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目的必需，同時也是我國地質(zhì)調(diào)查業(yè)務(wù)信息化的組成部分。在建立相應(yīng)信息系統(tǒng)過程中，利用GIS組織空間數(shù)據(jù)，并進(jìn)行管理和發(fā)布，可更好地整合相應(yīng)地質(zhì)調(diào)查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，更大范圍地實(shí)現(xiàn)信息共享?；谝陨媳尘?，以青藏高原地區(qū)為例，本文提出了建立該地區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)思路。根據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局在該地區(qū)實(shí)施此工作的項(xiàng)目組織形式，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)流程包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)匯總與管理、信息發(fā)布等，各業(yè)務(wù)由相應(yīng)的功能模塊實(shí)現(xiàn)。

1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)按照物理性質(zhì)和專業(yè)性質(zhì)，可劃分為水環(huán)調(diào)查數(shù)據(jù)、技術(shù)方法勘查數(shù)據(jù)、項(xiàng)目信息資料、空間地理底圖、空間專題圖和多媒體文件等。

1）水環(huán)調(diào)查數(shù)據(jù)，即水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的野外數(shù)據(jù)。由測流記錄、長觀資料記錄等26類野外調(diào)查卡片的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識別的電子文件，每個調(diào)查類型的數(shù)據(jù)包括各調(diào)查點(diǎn)野外編號、統(tǒng)一編號、位置、名稱、經(jīng)度、緯度等基本信息和相應(yīng)的業(yè)務(wù)信息，每個調(diào)查點(diǎn)的數(shù)據(jù)表以關(guān)鍵字統(tǒng)一編號作為主鍵，與其他相關(guān)表及空間數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

2）技術(shù)方法勘查數(shù)據(jù)，主要是由物探、遙感、鉆探等技術(shù)手段進(jìn)行野外勘查所得到的相關(guān)記錄情況。其中涉及到行業(yè)軟件才能讀取的數(shù)據(jù)，保存的是其對應(yīng)的數(shù)據(jù)文件，每類技術(shù)方法的數(shù)據(jù)表根據(jù)其表結(jié)構(gòu)特征選擇一個關(guān)鍵字作為主鍵，與其他相關(guān)表及空間數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

3）項(xiàng)目信息資料，是該地質(zhì)調(diào)查工作所對應(yīng)的計(jì)劃項(xiàng)目、工作項(xiàng)目相關(guān)的文檔資料。此類資料的存儲以項(xiàng)目組織形式為單元，即對應(yīng)到各具體的項(xiàng)目名稱中。

4）空間地理底圖。統(tǒng)一的空間地理底圖，支撐野外調(diào)查（勘查）數(shù)據(jù)在空間方位上的表達(dá)，同時也包含自身的地圖屬性數(shù)據(jù)。

5）空間專題圖，也是空間地理數(shù)據(jù)，是在一幅或多幅標(biāo)準(zhǔn)圖幅上產(chǎn)生的專業(yè)地質(zhì)圖、工作部署圖等空間數(shù)據(jù)。專題圖包含了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。

6）多媒體文件，以相關(guān)平面圖、剖面圖、現(xiàn)場實(shí)景、影像圖片等為主的圖像類文件以及文本、視頻等文件。多媒體文件與野外數(shù)據(jù)表關(guān)聯(lián)，主鍵為文件名稱。

上述6類數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫所包含的主要內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步明確各類數(shù)據(jù)表所包含的字段類型和長度以及相互的表間關(guān)系后，利用SQL Server建立能夠存儲關(guān)系型的調(diào)查數(shù)據(jù)；非關(guān)系型數(shù)據(jù)（圖片、附件、專有文件等）以外部掛接文件的方式存儲，規(guī)定出具體路徑和名稱；空間數(shù)據(jù)存儲在MapGIS K9本地?cái)?shù)據(jù)庫，庫文件與外部掛接文件一起分類存儲在統(tǒng)一的文件路徑下。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)青藏地區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)存儲與訪問的需求分析，對該系統(tǒng)采用以下設(shè)計(jì)原則：

①數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)合理、優(yōu)化，保證空間數(shù)據(jù)快速查詢和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的有效檢索[2]；②保證調(diào)查數(shù)據(jù)重要業(yè)務(wù)信息的安全性，滿足數(shù)據(jù)采集與管理的整體性；③ 保證網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)陌踩?shí)時、穩(wěn)定；④使數(shù)據(jù)發(fā)布實(shí)現(xiàn)規(guī)范化和合理化。

基于以上考慮，本系統(tǒng)分別采用C/S與B/S結(jié)構(gòu)模式，數(shù)據(jù)采集與綜合管理采用C/S模式。C/S模式能更好地保障數(shù)據(jù)安全，不受互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)挠绊?，同時具有良好的交互性，對圖形數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的編輯處理能力，對空間數(shù)據(jù)的讀取效率較高。本系統(tǒng)通過SQL Server 2008和Microsoft Visual Studio 2005開發(fā)環(huán)境下建成的軟件平臺實(shí)現(xiàn)C/S結(jié)構(gòu)模式，分別提供數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)匯總與管理。信息發(fā)布采用B/S模式，尤其是用于屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的交互查詢與瀏覽的WebGIS服務(wù)。B/S模式采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP、HTTP協(xié)議，與Internet/Intranet有機(jī)結(jié)合，具有良好的擴(kuò)展性。B/S模式對前端的用戶數(shù)目沒有限制，客戶端只需要普通瀏覽器即可，不需要其他特殊軟件。

2種模式分別用于不同的業(yè)務(wù)流程需求，無論哪種流程所需的體系結(jié)構(gòu)都分為3層：數(shù)據(jù)提供層、業(yè)務(wù)邏輯層和界面顯示層。其中，數(shù)據(jù)提供層主要采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)完成空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲、管理[2]；業(yè)務(wù)邏輯層主要是響應(yīng)用戶的各種請求和查詢操作，數(shù)據(jù)管理通過開發(fā)環(huán)境和相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫組件來實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)發(fā)布通過MapGIS K9的lMS及ASP程序來實(shí)現(xiàn)；界面顯示層提供用戶通過客戶端進(jìn)行操作和訪問獲取數(shù)據(jù)。3層體系結(jié)構(gòu)的建立將數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)應(yīng)用分割開來，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，也大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可擴(kuò)展性[3]，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)采集平臺

采集平臺以支持計(jì)劃項(xiàng)目所屬的各個工作項(xiàng)目分別進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入為目的，平臺可提交到各個工作項(xiàng)目承擔(dān)單位，并為各工作項(xiàng)目分配獨(dú)立的賬號，以便項(xiàng)目承擔(dān)單位進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。各工作項(xiàng)目的采集平臺具有共同的功能架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，以便數(shù)據(jù)能夠匯入到計(jì)劃項(xiàng)目整體管理的數(shù)據(jù)庫中。

采集平臺的主要功能模塊包括數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)備份，以及用于Excel表數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫的導(dǎo)入功能，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)采集平臺界面

3.2 系統(tǒng)管理平臺

管理平臺用于匯總各工作項(xiàng)目采集到的數(shù)據(jù)以及統(tǒng)一管理整個計(jì)劃項(xiàng)目的調(diào)查數(shù)據(jù)，集各工作項(xiàng)目的數(shù)據(jù)錄入與展示等功能為一體。平臺還包含基于MapGIS K9的空間數(shù)據(jù)引擎，能夠管理空間地理數(shù)據(jù)及相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)，并將空間數(shù)據(jù)與野外調(diào)查業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)；能夠管理項(xiàng)目基本信息，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目資料入庫等功能。

管理平臺的主要功能模塊包括調(diào)查數(shù)據(jù)查詢、地理底圖瀏覽、調(diào)查數(shù)據(jù)與地理底圖關(guān)聯(lián)、空間專題圖查詢、空間分析、數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)導(dǎo)出等，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)管理平臺界面

3.3 系統(tǒng)發(fā)布平臺

以實(shí)現(xiàn)基于WebGIS的調(diào)查數(shù)據(jù)服務(wù)為目的，開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)那嗖馗咴攸c(diǎn)地區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)發(fā)布平臺，平臺采用MapGIS K9的IMS服務(wù)模塊，能夠在權(quán)限范圍內(nèi)提供Web服務(wù)。發(fā)布平臺所顯示的內(nèi)容是將原有數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和提取后獲得的能夠表達(dá)的信息。由于專業(yè)特征和數(shù)據(jù)特性，發(fā)布平臺以局域網(wǎng)內(nèi)對管理人員和專業(yè)技術(shù)人員服務(wù)為主。

發(fā)布平臺的主要功能模塊包括地圖基本操作、數(shù)據(jù)顯示、圖形查屬性、屬性查圖形、統(tǒng)計(jì)與分析、打印與輸出等功能。

4 結(jié) 語

本文對水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了研究，能夠充分利用軟件工程、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等交叉手段，高效、規(guī)范地實(shí)現(xiàn)水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查信息的存儲、管理與表達(dá)，為行業(yè)人員提供數(shù)據(jù)利用與科學(xué)決策的依據(jù)。信息系統(tǒng)建設(shè)與水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作有機(jī)結(jié)合，是地質(zhì)資料與成果管理與輸出的合理方式，是未來提高我國水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作社會化服務(wù)的基礎(chǔ)。

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