面向服務的地質災害空間數據共享技術研究

汪宙峰，何政偉，李 敏，南 希

面向服務的地質災害空間數據共享技術研究

汪宙峰1，何政偉1，李 敏2，南 希1

（1．成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室，成都 610059；2．成都理工大學信息工程學院，成都 610059）

我國是地質災害多發國家，近幾年，由于泥石流、滑坡等自然因素和人為因素誘發的地質災害呈上升趨勢，地質災害空間信息共享平臺建設具有迫切的現實需求。基于社會各行各業、政府、公眾等對空間信息共享需求日趨增長，如何對空間信息共享存在的問題進行總結與分析，如何科學合理地構架地質災害空間共享平臺，從而利用該平臺提供的共享和互操作機制來預測、預警、評價和治理各種地質災害也就成為當務之急。探討地質災害空間信息共享服務平臺的實現目標、建設思路、平臺設計架構、建設內容等，形成了一套較為完整、規范的網絡環境下的地質災害信息共享服務體系、技術組成和業務流程。

地質災害；共享服務平臺；SOA

1 概 述

地質災害空間信息的應用與服務具有跨地域、跨專業、實時更新等特點，面對某項應用與服務，必須要調動分布于不同地域、不同專業、不同單位所掌握的基礎數據。因此，需要新的信息技術實現網絡環境下的實時互操作，提高應用服務水平。

汶川大地震發生之后，有關專家曾建議我國應建立一個地震災害數據庫，對災后環境安全進行綜合評估，并采取有效應對措施，稱“數據庫的建立對今后發生類似災害時的預警預報很有幫助”。事實上，不僅災害數據庫自身的建立非常重要，與災害相關的人口、經濟等其它信息化建設，以及這些信息與災害數據的有效集成與共享非常重要。但是與國外相比，國內災害數據庫建設和數據共享標準化、規范化水平還比較低，有必要盡快深入研究國際較通用的災害數據庫建設規范與標準，探討災害相關數據的共享方法。

如何增強地質災害信息的管理與共享，為地質災害防治及應急工作提供基礎保障，是我國地質災害信息化建設進程中最基本、最關鍵的問題之一。在網絡GIS應用快速發展、廣泛應用的背景下，各級政府部門和社會公眾對權威可靠的地質災害地理信息服務需求與日俱增，地質災害空間信息共享平臺建設具有迫切的現實意義，可以帶來重大的社會效益。

2 地質災害空間信息共享平臺總體建設

2．1 地質災害空間信息共享服務平臺總體架構

“地質災害空間信息共享平臺”（以下簡稱“地災共享平臺”）具有3級與3層結構體系。

按照“地災共享平臺”行政建設級別的不同，針對從中央到地方地質災害信息資源聯通的要求，“地災共享平臺”擬由主節點、分節點和信息基地構成。主節點、分節點和信息基地分別依托國家、省、市（縣）的3級地質災害服務機構，各級節點間通過電子政務有針對性的管理不同精度的數據，內、外網信息實現縱橫向互聯互通。

歸納“地災共享平臺”建設的具體內容，可將其劃分為3層技術架構。

3層技術架構是指數據層、服務層和應用層，如圖1所示。3層內容構成地災共享平臺的完整體系，基于地災共享平臺，可搭建相應的專業應用系統。

（1）數據層：主體內容是基礎地理框架數據和地災數據。地理框架數據采用分布式存儲與管理模式，按照國家、省、市（縣）三級進行部署，所有數據資源在邏輯上規范一致、物理上分布彼此互聯互通，并以“共建共享”方式實現協同服務。

圖1 “地災共享服務平臺”的總體架構Fig．1 General framework of geo-hazard sharing service platform

（2）服務層：根據多數用戶對基礎地理信息應用的共性需求而設計并實現的系列標準服務接口，以及在此基礎上建立的門戶網站系統、在線服務系統和服務管理系統。專業用戶可以通過接口實現平臺地理信息與其自身業務信息的分布式集成，并快速構建業務應用系統。普通用戶可以訪問門戶網站獲得各類在線地理信息服務。

（3）應用層：地災業務應用是構建在地災共享服務平臺基礎上，如地災危險性區劃應用、地災防災減災決策支持應用、地災預測預警等，而共享服務平臺同時又從地災數據層獲取地災數據源。

2．2 地質災害空間信息共享平臺技術路線

SOA（Service－oriented architecture）是基于開放的Internet標準和協議、支持對應用程序或應用程序組件進行描述、發布、發現和使用的一種應用架構。SOA支持將可重用的數據應用作為應用服務或功能進行單獨開發集成，并可以在需要時通過網絡訪問這些服務或功能。通過SOA，開發者可以對不同的服務或功能進行組合以完成一系列的業務邏輯與展現，最終可讓用戶像使用本地桌面業務組件一樣方便地調用服務或功能等各種資源。如圖2地災空間信息共享平臺總體技術路線。

3 地質災害空間數據共享平臺建設

3．1 地質災害空間數據共享平臺標準體系設計

根據我國標準化法的規定和有關標準化文件要求，地質災害空間信息共享平臺在系統設計、建設、應用過程中，要實現標準化的目標，需遵循以下原則：

圖2 地災空間信息共享平臺總體技術路線Fig．2 Technology roadmap of geo-hazard sharing service p latform

（1）對系統中需要統一的技術要求，如有國家標準，就必須貫徹執行現有國家標準（GB）。

（2）如沒有國家標準而有相應的行業標準，則執行相應的行業標準。

（3）如果沒有國家標準和行業標準，但有相應的現行地方標準，則執行相應的現行地方標準。

（4）如果既沒有國家標準和行業標準，也沒有相應的地方標準，而有相應的國際標準或類似的國外的先進標準，則可先參照采用國際標準或國外先進標準，同時建議立項制定相應的我國標準。

（5）對于沒有任何相應標準的，但有相應的內部規范或指導性技術文件的，則應借鑒采用相關規范或文件，并積極創造條件，加快申請立項，按照一定的制定程序，制定相應標準。

3．2 地質災害空間信息數據中心及管理平臺建設

3．2．1 地質災害空間數據庫設計

根據地災共享平臺的數據設計任務，空間數據庫主要內容包括基礎空間地理數據、基礎地質地形數據和地災災害數據。

（1）基礎空間地理數據設計：

地理實體數據包括基本地理實體和擴展地理實體2類，其中基本地理實體是對基礎地理信息數據進行內容提取與分層細化、模型對象化重構、統計分析等處理而形成的，包括境界與政區實體、道路實體、鐵路實體、宗地實體、房屋實體、院落實體、河流實體、地理統計量測數據等。國家級地理實體數據主要以1∶50 000及以小比例尺基礎地理信息數據為數據源；省級數據主要以1∶10 000數據為數據源；市級數據主要以1∶2 000及以大比例尺數據為數據源。

（2）基礎地質和地質災害數據設計：

其包括近期公開發表、出版的有關地質災害方面的資料、圖件、文獻；地質災害多發區（如云南、四川、廣西等）1∶500 000環境地質調查報告與近幾年的各省地質災害汛期報告、調查報告，以及部分縣（市）地質災害調查報告；中國各省的地質災害登記表，統計表、卡片與地質災害野外調查表等原始資料；部分省市的國土資源遙感報告。

基礎地質圖層主要包括地震點圖層、地震烈度區劃圖層、巖土工程地質類型圖層、水文地質圖層、活動斷裂圖層以及地層產狀圖層等。

地質災害分布圖層主要包括常見的6種地質災害，分別為滑坡分布圖層、崩塌分布圖層、泥石流分布圖層、地裂縫分布圖層、地面塌陷分布圖層和地面凍土災害分布圖層。

其他圖層包括地質災害分區圖層、地質災害危險性分級圖層及地質災害風險性區劃圖層等。

3．2．2 地質災害空間數據交換中心設計

地質災害空間數據共享和交換就是讓在不同地方使用不同計算機、不同軟件的用戶能夠讀取他人數據并進行各種操作運算和分析。由于不同部門提供的數據格式不盡相同，有時會遇到不能轉換或數據轉換格式后丟失信息的問題，嚴重地阻礙數據在各部門和各軟件系統中的流動與共享。

空間數據交換標準是異構分布式空間數據庫共享的基礎。

空間數據交換格式從數據類別上來分，包含以下3個方面。

（1）矢量數據交換格式：

規定幾何圖形的要素分類、矢量數據的組成（幾何圖形數據和屬性數據）、矢量數據交換文件的組成和格式、文件頭的描述和結構、要素類型參數、屬性數據的結構和格式、幾何圖形數據的內容和格式、注記的內容和格式等。

（2）影像數據交換格式：

原則上采用國際工業標準無壓縮的TIFF或BMP等格式，但需將大地坐標在影像上的定位信息及像素的地面分辨率等信息添加到TIFF或BMP等文件上。附加的信息用格式化純文本格式另寫一個文件，不應破壞原有的TIFF或BMP等格式。

（3）格網數據交換格式：

交換格式中對格網數據的組成、文件頭的信息分類、格網數據的內容和格式規定。

3．3 地質災害空間數據服務層建設

服務層設計采用基于面向服務架構（Service-O-riented Architecture，SOA）的基本思想和方法，包括服務提供方、服務使用方和服務中介3個基本角色，如圖3服務層架構圖。

圖3 服務層架構圖Fig．3 Service architecture

服務層由系列基于標準接口規范的地理信息在線服務、門戶網站及各類應用系統構成。應用系統是建立平臺的最終目的，但不包含在平臺內，利用平臺提供的標準化網絡服務，可以面向不同的用戶群體、根據不同的應用需求開發建立特定的應用系統。面向社會公眾，可以提供災害區域地圖瀏覽、地名查詢定位服務，與其它業務系統結合；針對政府部門，結合各類政務系統可以實現規劃、應急指揮、信息加載、綜合分析等決策支持服務。

4 總 結

本文將GeoWeb2．0的思想引入地質災害評價管理中，在地災評價的過程中使用面向服務的思想貫穿評價流程，真正體現業務共享，而非僅僅數據共享模式，打破以往部門內只能Client／Server或Brow-ser／Server結構的共享模式。同時通過地質災害空間信息共享平臺，各行業應用部門能快速獲取地災數據并得到高效利用，從而實現眾多產業部門協同為政府領導機關提供信息服務，使政府機構能夠客觀科學的進行決策。同時，給社會公眾人員在生活中提供更多的方便。

［1］ 徐開明．地理信息公共服務平臺建設與現代測繪服務模式［J］．地理信息世界，2006，41（3）：41－48．（XU Kai-ming．Geographic Information Public Service Platform and the Responsibility of Modern Surveying and Mapping［J］．Geomatics World，2006，41（3）：41－48．（in Chi-nese））

［2］ 龔健雅．地理信息系統基礎［M］．北京：科學出版社，2001．（GONG Jian-ya．Geographic Information Systems［M］．Beijing：Science Press，2001．（in Chinese））

［3］ 賴 明．數字城市導論［M］．北京：中國建筑工業出版社，2001．（LAI Ming．Introduction to Digital City［M］．Beijing：China Architecture and Building Press，2001．（in Chinese））

［4］ 陳 靜，龔健雅．海量影像數據的Web的發布與實現［J］．測繪通報，2004，（1）：22－25．（CHEN Jing， GONG Jian-ya．Web-based Implementation and Publica-tion of Massive Image Data．［J］．Bulletin of Surveying and Mapping，2004，（1）：22－25．（in Chinese））

［5］ 陳宇達．地質災害數據共享平臺下共享和和互操作的研究［J］．環境科學與管理，2007，6（6）：18－22．

（CHEN Yu-da．Research on Sharing and Interoperation of the Geological Hazards Data Sharing Platform［J］．En-vironmental Science and Management，2007，6（6）：18－22．（in Chinese））

［6］ 周曉霞．空間信息共享服務平臺的建設思路［J］．湖北民族學院學報，2009，9（3）：20－23．（ZHOU Xiao-xia．Ideas on Construction of Spatial Information Sharing Serv-ice Platform［J］．Journal of Hubei Institute for Nationali- ties，2009，9（3）：20－23．（in Chinese） ）

（編輯：趙衛兵）

Service-oriented Spatial Data Sharing Technology of Geo-hazard Assessment

WANG Zhou-feng1，HE Zheng-wei1，LIMin2，NAN Xi1
（1．State Key Laboratory of Geo-hazard Prevention and Geo-environment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2．College of Information Engineering of CDUT，Chengdu 610059，China）

China is a geo-hazard-prone country．The geological hazards havemany different typeswith broad distri-bution，high frequency，strong intensity，serious situation，directand indirecthuge economic loss．In recent years，the debris flow and landslides caused by natural and human factors have an ascending trend．It is imperative to con-struct a public service platform for the spatial information sharing of geological disaster．Due to the growing demand for spatial information sharing by the society，government and the public，it has become urgent affairs to summarize and analyze the background and existing issues of spatial information sharing，to scientifically and reasonably con-struct the geological hazards data sharing platform，and to make full use of it to forecast，early warn，assess and manage the geological hazards．In line with the idea on spatial information resources put forward by the state，the authors discuss the target，the construction ideas，design architecture of the platform，etc．，and form a set of rela-tively complete and normative geo-hazard spatial information sharing services system，WMI，as well as business process．The system can be used in the internet environment．

geological disaster；sharing service platform；SOA

TP79

A

1001－5485（2011）03－0072－03

2010-11-12

四川省杰出青年學科帶頭人培養計劃項目（06zq026－014；）；四川省教育廳自然科學重點項目（2006A116）

汪宙峰（1983-），男，安徽池州人，博士研究生，主要從事地理信息系統開發和3S技術應用，（電話）13084464702（電子信箱）wzf-cdut＠126．com。