徐明霞 劉紅霞 何 靜

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300)

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多源異構(gòu)的地裂縫空間數(shù)據(jù)集成處理方法★

徐明霞 劉紅霞 何 靜

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300)

介紹了地裂縫空間數(shù)據(jù)的特征，在此基礎(chǔ)上提出了多源異構(gòu)的地裂縫數(shù)據(jù)集成關(guān)鍵技術(shù)，不但能夠提高多源異構(gòu)地裂縫信息查詢與獲取的準確性、時效性、科學(xué)性，還能更好地實現(xiàn)地裂縫數(shù)據(jù)共享、統(tǒng)籌管理。

地裂縫，多源異構(gòu)，空間數(shù)據(jù)庫，地層

地裂縫[1]災(zāi)害是一種破壞力極強的區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，是地面裂縫的簡稱。當前，在世界各地(中國、美國、埃塞俄比亞等)都出現(xiàn)了大規(guī)模的地裂縫災(zāi)害現(xiàn)象。對于地裂縫的監(jiān)測和研究工作，主要通過各種勘探方法，因此，地裂縫數(shù)據(jù)的獲取方式多樣，其數(shù)據(jù)形式也各具特點。如何快速、高效、科學(xué)地將多源異構(gòu)地裂縫空間數(shù)據(jù)資料集成并生產(chǎn)或更新滿足為要求的地裂縫空間數(shù)據(jù)將成為一個亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

1 地裂縫數(shù)據(jù)特征分析

地裂縫災(zāi)害的誘發(fā)因素復(fù)雜多樣，因而對其進行監(jiān)測時采用了多種勘探手段，力爭能夠獲得地裂縫的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。因此，地裂縫災(zāi)害數(shù)據(jù)具有多源、異構(gòu)、海量等特征。

1.1 多源

多源(Multi-Source)，即多個數(shù)據(jù)來源。在地裂縫災(zāi)害的監(jiān)測中，數(shù)據(jù)來源的主要方式是通過地質(zhì)勘探，因此導(dǎo)致其數(shù)據(jù)在存儲格式、量綱(不同的比例尺、分辨率等)、表達方式(如紙質(zhì)、電子形式、圖表等)等方面也是類型多樣。因此，要集成多源的地裂縫監(jiān)測數(shù)據(jù)，必須對各類型的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫開發(fā)相應(yīng)的訪問接口，建立歸一化的標準。

1.2 異構(gòu)

異構(gòu)(Heterogeneous)，是指地裂縫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多樣且不統(tǒng)一。由于缺乏地質(zhì)災(zāi)害行業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)范，地裂縫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由各自的勘探單位自行制定，各單位采集的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、類型千差萬別，無統(tǒng)一的數(shù)據(jù)字典，且存在數(shù)據(jù)質(zhì)量良莠不齊等問題，這些都成為數(shù)據(jù)難以集成的重要原因。

1.3 海量

海量(Big Data)，大數(shù)據(jù)，是指地裂縫災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)量巨大。由于地裂縫災(zāi)害對城市發(fā)展造成了極大的困擾，近些年來，各個單位對地裂縫進行了大量的勘探和變形監(jiān)測，數(shù)據(jù)包括了地裂縫地表空間數(shù)據(jù)(主要來自于遙感影像、地質(zhì)圖和地形圖)，能夠表征地裂縫研究區(qū)域內(nèi)的地形起伏狀況、地裂縫走勢方位等信息；地下空間數(shù)據(jù)，能夠表征地裂縫在地下不同深度的三維坐標信息與周圍地層的巖土物理力學(xué)性質(zhì)及厚度等屬性信息。并且，這些數(shù)據(jù)都在不斷的更新、擴充中。

2 數(shù)據(jù)集成關(guān)鍵技術(shù)

多源異構(gòu)的地裂縫原始數(shù)據(jù)集成，包括對不同種類、不同來源的地裂縫數(shù)據(jù)制定相應(yīng)的標準(地層分層標準)，從而將鉆孔、剖面等數(shù)據(jù)進行歸一化處理，利用空間數(shù)據(jù)庫對地裂縫數(shù)據(jù)進行存儲、處理、分析、顯示和使用。多源異構(gòu)地裂縫數(shù)據(jù)集成流程見圖1。

2.1 多源異構(gòu)的地裂縫數(shù)據(jù)標準化處理

在多源異構(gòu)的地裂縫勘測數(shù)據(jù)中，以鉆孔數(shù)據(jù)和地裂縫剖面數(shù)據(jù)的精度最高，因此，本文以這兩種數(shù)據(jù)為例進行討論。

1)鉆孔數(shù)據(jù)標準化。鉆孔數(shù)據(jù)的標準化，需要處理的內(nèi)容包括：根據(jù)鉆孔所蘊含的地層巖性信息按照地層歸一化標準統(tǒng)一進行編碼，從而確定鉆孔數(shù)據(jù)的基本信息數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)和巖性信息表結(jié)構(gòu)(如表1,表2所示)，表之間以關(guān)鍵字建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，存儲在空間數(shù)據(jù)庫中。

表1 鉆孔基本信息數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

表2 鉆孔巖性信息數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

2)剖面數(shù)據(jù)標準化。剖面數(shù)據(jù)標準化，主要在于通過分析剖面數(shù)據(jù)幾何特征(鉆孔軌跡線、地層邊界線、地裂縫邊界線，如圖2所示)，從而建立剖面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及各幾何對象之間的拓撲關(guān)系。

2.2 地層標準化、參數(shù)化表達

對地層數(shù)據(jù)進行標準化處理后，依據(jù)地層序列，建立地層序列圖(如圖3所示)。

3 案例應(yīng)用

在《大西安巖土與地質(zhì)環(huán)境信息系統(tǒng)建設(shè)》項目中，建立了“大西安地裂縫地面沉降管理信息系統(tǒng)”，構(gòu)建了包括1個基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫和5個專題數(shù)據(jù)庫(地裂縫數(shù)據(jù)庫、地面沉降數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫和工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫)，見圖4。

本系統(tǒng)在總體上采用B/S架構(gòu)，由客戶端(采用Ajax技術(shù))和服務(wù)器端(在.NET環(huán)境中搭建)共同構(gòu)成，采用C#語言構(gòu)建Web服務(wù)，以PostgreSQL+PostGIS為數(shù)據(jù)庫平臺，以GeoServer為地圖服務(wù)器。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖5所示。

4 結(jié)語

本研究綜合利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和GIS技術(shù)，面向國家重大應(yīng)用需求，針對地裂縫這一特殊的城市地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)有多源異構(gòu)地裂縫空間數(shù)據(jù)資料情況，提出一整套切實可行的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成處理方案，對于提高地裂縫空間矢量數(shù)據(jù)的數(shù)字化、自動化、智能化水平，加快地裂縫空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)步伐，推進多源異構(gòu)地裂縫空間矢量數(shù)據(jù)的應(yīng)用和成果轉(zhuǎn)化，具有重要的現(xiàn)實意義和實用價值。

[1] 彭建兵.西安地裂縫災(zāi)害[M].北京:科學(xué)出版社,2012.

[2] 李滿春，李 翔.多源異構(gòu)地理數(shù)據(jù)并行集成技術(shù)研究[J].地理信息世界,2015，22(6):1-6.

[3] 邢 喆，李艷雯.多源數(shù)據(jù)組織建模在海洋空間數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用研究[J].測繪地理信息，2016，41(1):74-78.

[4] 唐江浪，李 剛，郭麗華.多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成在海洋地學(xué)中的研究與應(yīng)用[J].軟件，2012，33(7):81-83.

[5] Xu Mingxia,Li Bin,Xu Yonglong，etc.3D Modeling of Ground Fissures Based on Projection-Deviation Method[J].Applied Mechanics and Materials，2013(15):353-354,1157-1160.

The methods of multi-source heterogeneous spatial data integration of ground fissure★

Xu Mingxia Liu Hongxia He Jing

(ShannxiVocationalCollegeofNationalDefenseIndustry,Xi’an710300,China)

The paper put forward the key technology of the multi-source heterogeneous data integration based on the characteristics of the ground fissure spatial data. The method can not only improve the accuracy, efficiency, scientificity, also can better share and management data as a whole of ground fissure spatial data.

ground fissures, multi-source heterogeneous, spatial database, layer

1009-6825(2017)13-0051-02

2017-02-24

★：陜西省科技廳項目(2011KTZB03-02)；陜西省職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會課題(SZJY-1612)；校級科研課題(Gfy 16-44)

徐明霞(1980- )，女，講師； 劉紅霞(1972- )，女，講師； 何 靜(1987- )，女，講師

P642

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