鄭州市第十一中學(xué) 張佼龍

基于網(wǎng)絡(luò)的多專業(yè)地質(zhì)資料信息服務(wù)系統(tǒng)

鄭州市第十一中學(xué) 張佼龍

針對(duì)目前海量、多源、異構(gòu)等地質(zhì)數(shù)據(jù)管理困難的問(wèn)題，以及目前地質(zhì)資料信息服務(wù)技術(shù)已無(wú)法滿足當(dāng)前的需求，本文提出一種地質(zhì)信息綜合管理和多方位服務(wù)的一體化模型。采用分布式存儲(chǔ)模式，設(shè)計(jì)了地質(zhì)空間大數(shù)據(jù)一體化服務(wù)架構(gòu)和地質(zhì)資料信息服務(wù)系統(tǒng)。通過(guò)多專業(yè)地質(zhì)信息服務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性與正確性。

地質(zhì)資料；分布式；一體化；網(wǎng)絡(luò)

近年來(lái)，用戶對(duì)地質(zhì)資料信息服務(wù)的需求不斷變化，并且地質(zhì)資料數(shù)據(jù)的多源、異構(gòu)、海量等特點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)高效存儲(chǔ)管理地質(zhì)數(shù)據(jù)。因此，為滿足多元化地質(zhì)信息服務(wù)要求，許多學(xué)者做了有關(guān)地質(zhì)資料信息服務(wù)、城市地質(zhì)工作建設(shè)等方研究。但仍存在地質(zhì)數(shù)據(jù)管理困難和地質(zhì)資料信息服務(wù)在大數(shù)據(jù)環(huán)境下如何快速的檢索并集成有用信息的問(wèn)題。

因此，通過(guò)設(shè)計(jì)地質(zhì)數(shù)據(jù)一體化管理與服務(wù)框架，建立基于網(wǎng)絡(luò)的地質(zhì)資料信息服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從服務(wù)器端到瀏覽器端的良好交互，能夠以二三維交互的可視化服務(wù)方式展示地質(zhì)信息，服務(wù)多元化用戶的需求，是當(dāng)前急需解決的地質(zhì)數(shù)據(jù)應(yīng)用難題。

1 地質(zhì)數(shù)據(jù)一體化服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 數(shù)據(jù)管理

采用分布式存儲(chǔ)方式，按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理模式，將數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在不同數(shù)據(jù)管理部門的服務(wù)器上。這種模式不僅可以減少收集數(shù)據(jù)所消耗的人力財(cái)力，還可以減輕單個(gè)服務(wù)器的承載負(fù)擔(dān)。

1.2 分布式環(huán)境下地質(zhì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)與集成

地質(zhì)資料分布式存儲(chǔ)在不同的計(jì)算機(jī)服務(wù)器上，當(dāng)用戶提出某種服務(wù)要求時(shí)，無(wú)法快速且精準(zhǔn)的定位分散存儲(chǔ)的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)位置。本文基于虛擬數(shù)據(jù)中心的概念，提出應(yīng)用虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)的思想將分布式存儲(chǔ)的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)集成統(tǒng)一管理，提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)接口。通過(guò)服務(wù)接口訪問(wèn)分布式環(huán)境下的服務(wù)器，利用中間件實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)庫(kù)的定位、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)解析等功能。

1.3 地質(zhì)信息服務(wù)框架

地質(zhì)信息服務(wù)模塊就相當(dāng)于建立“地質(zhì)服務(wù)中心”，地質(zhì)服務(wù)中心是建設(shè)整個(gè)地質(zhì)信息服務(wù)平臺(tái)的核心部分。地質(zhì)服務(wù)中心是地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)和終端用戶的橋梁，通過(guò)獲取數(shù)據(jù)并計(jì)算數(shù)據(jù)，將得到結(jié)果傳給客戶端用戶，提供良好的服務(wù)。地質(zhì)信息服務(wù)框架的設(shè)計(jì)包括信息服務(wù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)模塊環(huán)節(jié)。

1．3．1 分布式地質(zhì)服務(wù)平臺(tái)

地質(zhì)服務(wù)平臺(tái)是基于SOA服務(wù)框架建設(shè)的，采用分布式存儲(chǔ)與發(fā)布數(shù)據(jù)，集中管理服務(wù)的方式。SOA可以通過(guò)定義標(biāo)準(zhǔn)的、良好的服務(wù)接口連接應(yīng)用程序中的不同功能模塊。服務(wù)中心的建設(shè)是地質(zhì)服務(wù)平臺(tái)建設(shè)過(guò)程的核心步驟，采用的是一個(gè)虛擬化的中心SOA服務(wù)器思想，通過(guò)元數(shù)據(jù)庫(kù)將分布式存儲(chǔ)在不同的SOA服務(wù)器上的Web服務(wù)統(tǒng)一注冊(cè)并管理。

1．3．2 地質(zhì)空間數(shù)據(jù)服務(wù)

地質(zhì)數(shù)據(jù)服務(wù)的發(fā)布使用不同的GIS服務(wù)器，將GIS數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的OGC標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。最后通過(guò)地質(zhì)服務(wù)中心集中管理所有注冊(cè)服務(wù)，供用戶調(diào)用。

1．3．3 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)

采用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的方式對(duì)地質(zhì)資料信息服務(wù)的結(jié)果進(jìn)行展示，用戶可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)中心發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求，服務(wù)中心通過(guò)服務(wù)URL找到對(duì)應(yīng)的服務(wù)后訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心。計(jì)算后將結(jié)果返回到站點(diǎn)服務(wù)器，通過(guò)應(yīng)用程序示給用戶。

1.4 二、三維一體化的可視化服務(wù)

采用基于規(guī)則庫(kù)的三維空間數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)二三維空間數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)架構(gòu)基礎(chǔ)上的一體化存儲(chǔ)與管理。改變了以往二維和三維數(shù)據(jù)分別處理的局面，可在數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)可視化和數(shù)據(jù)集成等層面上無(wú)區(qū)別對(duì)待，實(shí)現(xiàn)了二、三維空間數(shù)據(jù)在深層次上的應(yīng)用。

2 地質(zhì)資料信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

基于系統(tǒng)的開發(fā)目的，設(shè)計(jì)了地質(zhì)空間大數(shù)據(jù)一體化管理與服務(wù)的系統(tǒng)框架，如圖1，系統(tǒng)的總體框架主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)與管理和地質(zhì)信息服務(wù)平臺(tái)兩個(gè)模塊組成。

（1）地質(zhì)資料管理

采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。由于地質(zhì)數(shù)據(jù)的分布比較廣泛，系統(tǒng)采用分布式存儲(chǔ)的方式，各相關(guān)部門、單位將建立獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)服務(wù)器，更加方便的將數(shù)據(jù)集中收集起來(lái)入庫(kù)。數(shù)據(jù)中心僅是一個(gè)虛擬化的概念，真正的數(shù)據(jù)是分布式存儲(chǔ)于各數(shù)據(jù)服務(wù)器中。數(shù)據(jù)中心僅以元數(shù)據(jù)庫(kù)的方式記錄各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的信息及其關(guān)聯(lián)，元數(shù)據(jù)里主要記錄數(shù)據(jù)庫(kù)的名稱、密碼、URL等信息。

（2）信息服務(wù)

要實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料信息的服務(wù)，必須在地質(zhì)數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)上才可以完成。當(dāng)客戶端用戶通過(guò)應(yīng)用程序請(qǐng)求某操作時(shí)，應(yīng)用程序通過(guò)Request函數(shù)向服務(wù)器端發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器端通過(guò)請(qǐng)求功能不同，找到相應(yīng)服務(wù)進(jìn)行計(jì)算，將結(jié)果通過(guò)Response函數(shù)返回到客戶端應(yīng)用程序。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

地質(zhì)資料信息服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)：

基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以北方某地級(jí)市為例，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)資料管理與服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了資料檢索與服務(wù)和二三維場(chǎng)景交互服務(wù)等模塊。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框架

圖2 三維場(chǎng)景

（1）數(shù)據(jù)分析

以實(shí)驗(yàn)地區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，建設(shè)基于Web的地質(zhì)數(shù)據(jù)管理與服務(wù)系統(tǒng)。采用的地質(zhì)數(shù)據(jù)是多專業(yè)的、多來(lái)源的、多維并且海量的，數(shù)據(jù)分為：礦產(chǎn)地質(zhì)、煤田地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、基巖地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)和地球化學(xué)7個(gè)專題 。

（2）查詢功能

系統(tǒng)在通過(guò)空間查詢服務(wù)連接數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)表進(jìn)行查詢，查詢結(jié)果是XML格式。當(dāng)選擇專題時(shí)，則與目錄樹節(jié)點(diǎn)匹配。同時(shí)通過(guò)調(diào)用將資料相對(duì)圖面位置加上標(biāo)記。提供查詢接口，用戶給出查詢條件，按照SQL查詢語(yǔ)句構(gòu)建查詢條件，提供了解析SQL語(yǔ)言的接口，實(shí)現(xiàn)與服務(wù)的對(duì)接。

（3）二三維交互

基于B/S端進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，采用動(dòng)態(tài)投影技術(shù)開發(fā)地質(zhì)信息服務(wù)系統(tǒng)的二三維場(chǎng)景交互服務(wù)接口。二次開發(fā)過(guò)程中，可直接通過(guò)配置文件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)二三維一體化交互操作。如圖2為三維場(chǎng)景下的模型瀏覽。

4 結(jié)語(yǔ)

本文采用地質(zhì)數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)模式，通過(guò)地質(zhì)數(shù)據(jù)一體化管理與服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)從服務(wù)器端到瀏覽器端的良好交互。能夠以一種二三維交互的可視化服務(wù)方式將地質(zhì)信息展示給用戶，更加服務(wù)多元化用戶的需求，這種系統(tǒng)服務(wù)框架建設(shè)為地質(zhì)資料信息服務(wù)提供可借鑒的思路。下一步研究重點(diǎn)將放在采用Hadoop存儲(chǔ)策略實(shí)現(xiàn)海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與調(diào)度。

[1]錢惠斌．基于OGC標(biāo)準(zhǔn)的空間數(shù)據(jù)共享關(guān)鍵技術(shù)[D]．杭州:浙江大學(xué),2006．

[2]張嘉桐．基于云計(jì)算的地學(xué)G_4I系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D]．長(zhǎng)春:吉林大學(xué),2013．

[3]劉英偉．地質(zhì)資料信息社會(huì)化服務(wù)模型及應(yīng)用研究[D]．北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2013．

張佼龍（2000—），男，河南鞏義人，現(xiàn)就讀于鄭州市第十一中學(xué)。