水文地质环境地质调查信息系统的设计与实现

肖兴平，佟元清

（1．中国地质调查局 水文地质环境地质调查中心，河北 保定 071051）

近年来，随着我国水文地质环境地质调查工作的不断发展，相应的地质调查数据量和管理需求也不断加大，而现代数据库技术、软件编程技术、3S技术、网络技术等的快速发展为海量数据存储、管理与利用提供了信息化的技术和方法[1]，在某一具体工作区开展水文地质环境地质调查工作的同时，建立相应的信息系统，已经成为此类地质调查工作项目的必需，同时也是我国地质调查业务信息化的组成部分。在建立相应信息系统过程中，利用GIS组织空间数据，并进行管理和发布，可更好地整合相应地质调查业务数据，更大范围地实现信息共享。基于以上背景，以青藏高原地区为例，本文提出了建立该地区水文地质调查信息系统的设计与实现思路。根据中国地质调查局在该地区实施此工作的项目组织形式，系统设计的业务流程包括数据采集、数据汇总与管理、信息发布等，各业务由相应的功能模块实现。

1 数据库设计

数据按照物理性质和专业性质，可划分为水环调查数据、技术方法勘查数据、项目信息资料、空间地理底图、空间专题图和多媒体文件等。

1）水环调查数据，即水文地质环境地质调查的野外数据。由测流记录、长观资料记录等26类野外调查卡片的原始数据转换成计算机可识别的电子文件，每个调查类型的数据包括各调查点野外编号、统一编号、位置、名称、经度、纬度等基本信息和相应的业务信息，每个调查点的数据表以关键字统一编号作为主键，与其他相关表及空间数据进行关联。

2）技术方法勘查数据，主要是由物探、遥感、钻探等技术手段进行野外勘查所得到的相关记录情况。其中涉及到行业软件才能读取的数据，保存的是其对应的数据文件，每类技术方法的数据表根据其表结构特征选择一个关键字作为主键，与其他相关表及空间数据进行关联。

3）项目信息资料，是该地质调查工作所对应的计划项目、工作项目相关的文档资料。此类资料的存储以项目组织形式为单元，即对应到各具体的项目名称中。

4）空间地理底图。统一的空间地理底图，支撑野外调查（勘查）数据在空间方位上的表达，同时也包含自身的地图属性数据。

5）空间专题图，也是空间地理数据，是在一幅或多幅标准图幅上产生的专业地质图、工作部署图等空间数据。专题图包含了空间数据和属性数据。

6）多媒体文件，以相关平面图、剖面图、现场实景、影像图片等为主的图像类文件以及文本、视频等文件。多媒体文件与野外数据表关联，主键为文件名称。

上述6类数据为数据库所包含的主要内容，在此基础上进一步明确各类数据表所包含的字段类型和长度以及相互的表间关系后，利用SQL Server建立能够存储关系型的调查数据；非关系型数据（图片、附件、专有文件等）以外部挂接文件的方式存储，规定出具体路径和名称；空间数据存储在MapGIS K9本地数据库，库文件与外部挂接文件一起分类存储在统一的文件路径下。

2 系统体系结构

根据青藏地区水文地质环境地质调查数据存储与访问的需求分析，对该系统采用以下设计原则：

①数据库设计合理、优化，保证空间数据快速查询和业务数据的有效检索[2]；②保证调查数据重要业务信息的安全性，满足数据采集与管理的整体性；③ 保证网络信息传输的安全、实时、稳定；④使数据发布实现规范化和合理化。

基于以上考虑，本系统分别采用C/S与B/S结构模式，数据采集与综合管理采用C/S模式。C/S模式能更好地保障数据安全，不受互联网传输的影响，同时具有良好的交互性，对图形数据具有很强的编辑处理能力，对空间数据的读取效率较高。本系统通过SQL Server 2008和Microsoft Visual Studio 2005开发环境下建成的软件平台实现C/S结构模式，分别提供数据采集、数据汇总与管理。信息发布采用B/S模式，尤其是用于属性数据与空间数据的交互查询与浏览的WebGIS服务。B/S模式采用标准的TCP/IP、HTTP协议，与Internet/Intranet有机结合，具有良好的扩展性。B/S模式对前端的用户数目没有限制，客户端只需要普通浏览器即可，不需要其他特殊软件。

2种模式分别用于不同的业务流程需求，无论哪种流程所需的体系结构都分为3层：数据提供层、业务逻辑层和界面显示层。其中，数据提供层主要采用关系数据库管理系统完成空间数据和业务数据的存储、管理[2]；业务逻辑层主要是响应用户的各种请求和查询操作，数据管理通过开发环境和相应的数据库组件来实现，数据发布通过MapGIS K9的lMS及ASP程序来实现；界面显示层提供用户通过客户端进行操作和访问获取数据。3层体系结构的建立将数据和数据应用分割开来，提高了系统运行的稳定性，也大大提高了系统运行的可扩展性[3]，如图1所示。

图1 系统体系结构图

3 系统功能设计与实现

3.1 系统采集平台

采集平台以支持计划项目所属的各个工作项目分别进行数据录入为目的，平台可提交到各个工作项目承担单位，并为各工作项目分配独立的账号，以便项目承担单位进行数据采集。各工作项目的采集平台具有共同的功能架构和数据库结构，以便数据能够汇入到计划项目整体管理的数据库中。

采集平台的主要功能模块包括数据录入、数据查询、数据编辑、数据备份，以及用于Excel表数据进入数据库的导入功能，如图2所示。

图2 系统采集平台界面

3.2 系统管理平台

管理平台用于汇总各工作项目采集到的数据以及统一管理整个计划项目的调查数据，集各工作项目的数据录入与展示等功能为一体。平台还包含基于MapGIS K9的空间数据引擎，能够管理空间地理数据及相应的属性数据，并将空间数据与野外调查业务数据关联；能够管理项目基本信息，实现项目资料入库等功能。

管理平台的主要功能模块包括调查数据查询、地理底图浏览、调查数据与地理底图关联、空间专题图查询、空间分析、数据汇总、数据备份和数据导出等，如图3所示。

图3 系统管理平台界面

3.3 系统发布平台

以实现基于WebGIS的调查数据服务为目的，开发基于网络传输的青藏高原重点地区水文地质环境地质发布平台，平台采用MapGIS K9的IMS服务模块，能够在权限范围内提供Web服务。发布平台所显示的内容是将原有数据库中的数据进行筛选和提取后获得的能够表达的信息。由于专业特征和数据特性，发布平台以局域网内对管理人员和专业技术人员服务为主。

发布平台的主要功能模块包括地图基本操作、数据显示、图形查属性、属性查图形、统计与分析、打印与输出等功能。

4 结 语

本文对水文地质环境地质调查信息系统的设计与实现过程进行了研究，能够充分利用软件工程、数据库技术、地理信息系统技术、计算机网络技术等交叉手段，高效、规范地实现水文地质环境地质调查信息的存储、管理与表达，为行业人员提供数据利用与科学决策的依据。信息系统建设与水文地质环境地质调查工作有机结合，是地质资料与成果管理与输出的合理方式，是未来提高我国水文地质环境地质调查工作社会化服务的基础。

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