多源異構的地裂縫空間數據集成處理方法★

徐明霞 劉紅霞 何 靜

(陜西國防工業職業技術學院，陜西 西安 710300)

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多源異構的地裂縫空間數據集成處理方法★

徐明霞 劉紅霞 何 靜

(陜西國防工業職業技術學院，陜西 西安 710300)

介紹了地裂縫空間數據的特征，在此基礎上提出了多源異構的地裂縫數據集成關鍵技術，不但能夠提高多源異構地裂縫信息查詢與獲取的準確性、時效性、科學性，還能更好地實現地裂縫數據共享、統籌管理。

地裂縫，多源異構，空間數據庫，地層

地裂縫[1]災害是一種破壞力極強的區域性地質災害現象，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)都出現了大規模的地裂縫災害現象。對于地裂縫的監測和研究工作，主要通過各種勘探方法，因此，地裂縫數據的獲取方式多樣，其數據形式也各具特點。如何快速、高效、科學地將多源異構地裂縫空間數據資料集成并生產或更新滿足為要求的地裂縫空間數據將成為一個亟待解決的關鍵技術問題。

1 地裂縫數據特征分析

地裂縫災害的誘發因素復雜多樣，因而對其進行監測時采用了多種勘探手段，力爭能夠獲得地裂縫的現狀及發展趨勢。因此，地裂縫災害數據具有多源、異構、海量等特征。

1.1 多源

多源(Multi-Source)，即多個數據來源。在地裂縫災害的監測中，數據來源的主要方式是通過地質勘探，因此導致其數據在存儲格式、量綱(不同的比例尺、分辨率等)、表達方式(如紙質、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測數據，必須對各類型的數據、數據庫開發相應的訪問接口，建立歸一化的標準。

1.2 異構

異構(Heterogeneous)，是指地裂縫數據結構多樣且不統一。由于缺乏地質災害行業數據規范，地裂縫數據結構由各自的勘探單位自行制定，各單位采集的數據結構、類型千差萬別，無統一的數據字典，且存在數據質量良莠不齊等問題，這些都成為數據難以集成的重要原因。

1.3 海量

海量(Big Data)，大數據，是指地裂縫災害監測數據量巨大。由于地裂縫災害對城市發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測，數據包括了地裂縫地表空間數據(主要來自于遙感影像、地質圖和地形圖)，能夠表征地裂縫研究區域內的地形起伏狀況、地裂縫走勢方位等信息；地下空間數據，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性質及厚度等屬性信息。并且，這些數據都在不斷的更新、擴充中。

2 數據集成關鍵技術

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

2.1 多源異構的地裂縫數據標準化處理

在多源異構的地裂縫勘測數據中，以鉆孔數據和地裂縫剖面數據的精度最高，因此，本文以這兩種數據為例進行討論。

1)鉆孔數據標準化。鉆孔數據的標準化，需要處理的內容包括：根據鉆孔所蘊含的地層巖性信息按照地層歸一化標準統一進行編碼，從而確定鉆孔數據的基本信息數據表結構和巖性信息表結構(如表1,表2所示)，表之間以關鍵字建立關聯關系，存儲在空間數據庫中。

表1 鉆孔基本信息數據表結構

表2 鉆孔巖性信息數據表結構

2)剖面數據標準化。剖面數據標準化，主要在于通過分析剖面數據幾何特征(鉆孔軌跡線、地層邊界線、地裂縫邊界線，如圖2所示)，從而建立剖面數據結構及各幾何對象之間的拓撲關系。

2.2 地層標準化、參數化表達

對地層數據進行標準化處理后，依據地層序列，建立地層序列圖(如圖3所示)。

3 案例應用

在《大西安巖土與地質環境信息系統建設》項目中，建立了“大西安地裂縫地面沉降管理信息系統”，構建了包括1個基礎地理數據庫和5個專題數據庫(地裂縫數據庫、地面沉降數據庫、基礎地質數據庫、水文地質數據庫和工程地質數據庫)，見圖4。

本系統在總體上采用B/S架構，由客戶端(采用Ajax技術)和服務器端(在.NET環境中搭建)共同構成，采用C#語言構建Web服務，以PostgreSQL+PostGIS為數據庫平臺，以GeoServer為地圖服務器。系統總體架構如圖5所示。

4 結語

本研究綜合利用數據庫技術和GIS技術，面向國家重大應用需求，針對地裂縫這一特殊的城市地質災害現象，根據現有多源異構地裂縫空間數據資料情況，提出一整套切實可行的多源異構數據集成處理方案，對于提高地裂縫空間矢量數據的數字化、自動化、智能化水平，加快地裂縫空間數據庫的建設步伐，推進多源異構地裂縫空間矢量數據的應用和成果轉化，具有重要的現實意義和實用價值。

[1] 彭建兵.西安地裂縫災害[M].北京:科學出版社,2012.

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

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

[4] 唐江浪，李 剛，郭麗華.多源異構空間數據集成在海洋地學中的研究與應用[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)；陜西省職業技術教育學會課題(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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