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河北省地质环境综合信息系统的设计与应用

2010-03-06      来源:国土资源信息化     作者:陈勇 胡静 梁邦秋
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摘要:笔者通过对河北省地质环境综合信息系统中:数据库管理子系统、三维地质环境信.包子系统和河北省地质环境网站的介绍,阐述了该系统的技术特点和主要功能,展示了河北省环境地质勘查院的计算机应用水平,对计算机技术在地学领域的应用提供了一个示例。

关键词:地质环境;信息系统;三维演示

中图分类号:P23文献标识码:A文章编号:1674一3695一(2009)03一36一04

1系统开发背景

河北省地质环境监测工作起步较早,多年来积累了大量数据信息。这些数据包括地下水动态、地质灾害、矿山环境、地面沉降等诸多方面,反映了我省地质环境演化的过程和现状。长期以来,这些信息大多是采用人工记录,以图纸、文字报告的形式保存管理。由于缺乏有效的、标准化的管理,这些数据在对地质体特征进行定性及定量的描述时,普遍存在着记录内容随意、记录格式不规范和查询使用不方便的问题。随着监测手段的提高,地质环境监测工作进人了信息自动传输的时代。由此必然产生庞大的数据量,这些数据结构类型复杂,具有多源、多维、多类、多量和多主题的特征,形成了数据的海洋。为了提高数据使用效率,减少信息冗余,强化信息发布,我们开发了“河北省地质环境综合信息系统”。此系统包括:数据库管理子系统、三维地质环境信息子系统和河北省地质环境网站三部分。

2 系统研发的技术特点

2.1地理信息系统技术

地理信息系统通常泛指用于获取、储存、查询、综合、处理、分析和显示地理空间数据及其与之相关信息的计算机系统。它的特征有两点一方面,它是一计算机系统另一方面,它处理的数据是地理空间仁数据及其与之相关的信息。人类的活动都与地球是位置即地理空间位置相关,同时计算机技术也日益发展和普及,所以地理信息系统在人们的生产和生振中起着越来越重要的作用。

2.2组件式技术

所谓组件式,是指基于组件对象平台,以一红有某种标准通信接口的、允许跨语言应用的组件纂的。这种组件称为组件,组件之间以及组件与其众件之间可以通过标准的通信接口实现交互,这种多甚至可以跨计算机实现。

组件式为新一代应用提供了全新的开发工具传统比较,这一技术具有多方面的特点可扩展性不件式软件技术背后,有一个十分庞大的组件资源用户可以从不计其数的组件中挑选需要的组件上件式一起集成应用系统,极大地扩展了的功能。到式是组件大家族中的一员,使用组件式集成应月统,具有无限的扩展性。伸缩性由于传统结构的圭性,使得软件变得越来越庞大,不同系统之间交工差,系统的开发难度大。组件式提供空间数据的采存储、管理、分析和模拟等功能,至于其他非功能女系数据库管理、统计图表制作等则可以使用专业厂商提供的专门组件,有利于降低软件开发成本。另一方面,组件式本身又可以划分为多个控件,分别完成不同功能,用户可以根据实际需要选择所需控件,降低了用户的经济负担。

2.3 空间数据库引擎技术(SOE技术)

从空间数据管理的角度来看,SDE可看成是一个连续的空间数据模型,我们可以用关系数据库管理空间数据。在关系数据库中融人空间数据后,sDE可以提供对空间、非空间数据进行高效率操作的数据库服务。由于SDE采用的是客户服务器体系结构,大量用户可同时并发地对数据进行操作。SDE提供了应用程序接口,开发人员可以将空间数据检索和分析功能集成到应用工程中去。

2.4 三维虚拟现实技术

虚拟现实(VirtualReality,简称VR)又称为灵境技术,是20世纪末发展起来的一门涉及众多学科的高新技术。它集计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术于一体,是一种逼真地模拟人在自然环境中视觉、听觉、运动等行为的人机界面技术。可以说,一个好的虚拟现实环境是包括计算机图形学、图像处理、模式识别、多传感器、语音处理、网络等技术所构成的大型综合集成环境。

3数据管理子系统介绍

3.1系统结构

系统采用面向对象设计方式,数据的读取处理都通过基类(winBase)进行操作,大大简化了开发工作量,同时又保证了系统的健壮性,也为将来的功能扩展提供了良好的基础。它包括数据管理和数据上报两大模块(见图l)。

3.2数据库结构

数据库软件采用SQLServer2000。微软的SQLServer2000界面友好,易学易用且功能强大,与Win-dows2000操作系统完美结合,可以构造网络环境数据库甚至分布式数据库,可以满足企业及Intem改等大型数据库应用。

3.3权限管理

系统分为三级用户权限,管理员具有最高权限,可对数据库进行全面管理;高级用户则不能具有管理权限,只能编辑、修改数据库内容;普通用户只能浏览数据库。在登录窗口,用户可以修改自己的密码。

3.4数据管理功能

数据管理:通过选择相应的数据表来管理其中的数据(见图2),通过点击相应的标签可分别查看相关数据。数据有两种查看方式,当前查看方式为窗口查看,点击表格显示将按表格方式查看数据。所有的数据表均可支持输出为Excel格式文件。

数据查询:提供两种查询方式(见图3),一种是对单一字段进行查询,适合一般用户使用,另一种是高级查询,类似于SQL语句查询,功能强大,但稍有些复杂,适合用户进行一些高级查询。简单查询或高级查询结果统一在下面显示,通过单击某条记录即可进行定位查看。

地图管理:在左侧的目录树中用户可根据不同的地图在不同的类别中创建节点(见图4)。所有地图数据,均采用将文件上传到数据库存为二进制形式,这样可以方便的对用户进行文件共享。通过本系统具有相关权限用户可以方便的进行上传下载等操作。

3.5数据上报功能

本系统采用BS结构设计,省内各个分站可通过互联网进行监测数据的上报,并可自动生成月、年监测报表。各分站只有管理其监测区域内数据的权限,可以下载所需的水文、气象、社会经济等共享资料。登录后界面(见图5):

窗口左侧为登录单位所管理的监测孔列表,右侧为监测点的详细信息,可进行录人及历史数据编辑。下侧为报表的打印按钮,可以选择月报及年报,还可以生成Excel格式及网页格式报表(见图6、图7)。

4三维地质环境信息子系统介绍

该系统的基础数据来源于数据管理子系统,在娄据分析过程中以城市地质三维支撑平台为基础,构建三维地质模型。建模时,把以点、线为基本形式的散币式的、局部的地质资料解释结果在三维空间中综合走来,重新恢复地下地质界面和地质体的空间形态和到合关系,进而构建三维地质构造的几何模型和拓扑框型。例如,可以根据水位监测资料,模拟水位降落漏斗的动态变化过程(见图8)。

5河北省地质环境信息网网站介绍

河北省地质环境信息网网站的全部数据都存方在我院新购置的一台服务器上,管理更加方便、数据更加安全。主要栏目包括:机构设置、法律法规、科灌知识、业务交流、论坛、新闻中心、工作动态、技术服务、地质环境管理、地质环境成果发布、网上气象台地质灾害气象预警等内容。

网站可以很好地为社会提供地质环境信息服务

公众在这里可以了解到河北省地下水资源环境、城市地质环境、农业地质环境、矿山地质环境现状,还可以知道地质遗迹、地质公园的建设情况。在汛期,地质灾害易发区的人民群众可以随时得到他们最关心的地质灾害气象预警信息,组织好防灾避险工作。从事地质环境相关工作的部门和技术人员,可以查阅法律法规、技术规范,有合作意向的单位能浏览到我院的技术服务范围。技术论坛为专业技术人员提供了互相学习、互相交流的平台,大家可以互相帮助,共同提高业务水平。

该网站还设置了一个“监测数据管理系统”的链接,直接调用“数据管理子系统”的数据上报功能,使得各地市地质环境监测分站,可以通过网络把监测的第一手资料传递到总站,保证我们为社会提供及时的地质环境信息服务。

6结论

“河北省地质环境综合信息系统”通过计算机和网络技术的完美结合,实现了信息资源的科学管理、交流与共享,达到了科学管理地质环境监测信息的目的。该系统利用SQLServer2000建立了河北省地质环境信息数据库,对这些海量信息进行了分类,形成了地下水动态数据表、地质灾害数据表、地面沉降数据表、矿山环境数据表等。在此数据库的基础上,开发了数据的录人、修改、查询和输出等功能。采用BS结构设计,解决了监测总站与各监测分站之间数据交换迟缓的问题,可以通过互联网将地质环境监测的第一手资料汇总到总站,及时地为政府和社会提供地质环境信息服务,充分发挥河北总站公益性事业单位的作用。从实际工作出发,设计了自动校核监测数据和自动生成月报表、年报表等功能,提高了工作效率,减少了数据错误,使监测工作质量明显改善。通过三维建模,动态演示了地质环境的变迁,在计算机技术在地学领域的应用方面做了有益尝试。

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