地質(zhì)災(zāi)害智能防控信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

譙石

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)災(zāi)害;預(yù)警防控系統(tǒng);系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

地質(zhì)災(zāi)害指的是地球因?yàn)閮?nèi)外動力或者人類工程動力作用影響發(fā)生的破壞資源環(huán)境和危害人們生命財(cái)產(chǎn)安全的自然現(xiàn)象。因?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害一旦發(fā)生將會對人類安全和生態(tài)環(huán)境造成不可逆的后果，所以地質(zhì)環(huán)境研究一直將地質(zhì)災(zāi)害智能防控作為重要內(nèi)容。

一、地質(zhì)災(zāi)害智能防控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

地質(zhì)災(zāi)害智能防控系統(tǒng)屬于一個綜合性的系統(tǒng)工程，需要遵循一定的設(shè)計(jì)原則來確保系統(tǒng)質(zhì)量，具體有以下五點(diǎn)：

第一，安全性。安全性大致分為系統(tǒng)運(yùn)行安全、系統(tǒng)內(nèi)部安全和系統(tǒng)外部安全;第二，穩(wěn)定性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)最好選用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、軟硬件平臺和二次開發(fā)工具，不管是系統(tǒng)是合計(jì)測試還是實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)都要應(yīng)用科學(xué)有效的手段來保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性;第三，可維護(hù)性，系統(tǒng)需具備針對自身操作集中性的維護(hù)功能，即使系統(tǒng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或損壞也能通過備份恢復(fù)數(shù)據(jù)。提供智能化的集中式維護(hù)工具來減少維護(hù)工作量，保障系統(tǒng)運(yùn)行征程[1];第四，開放性。系統(tǒng)的交換格式與數(shù)據(jù)格式一定要嚴(yán)格按照行業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，這樣才能確保應(yīng)用系統(tǒng)擁有移植功能和操作性;第五，操作性。為了方便操作，系統(tǒng)要提供美觀、實(shí)用、直觀的用戶管理界面。

二、地質(zhì)災(zāi)害智能防控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、相關(guān)監(jiān)測設(shè)備的安裝

基于對當(dāng)?shù)刂饕话l(fā)性地質(zhì)災(zāi)害因素的深入研究，有針對性地將專業(yè)的實(shí)時監(jiān)控設(shè)備安裝在不同環(huán)境的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)上。以滑坡為例，因大量雨水下滲導(dǎo)致斜坡上的土石層達(dá)到飽和狀態(tài)，滑體重量的提升削弱了土石層抗剪強(qiáng)度，從而引發(fā)滑坡。所以有必要圍繞幾個滑坡重點(diǎn)防御監(jiān)測點(diǎn)安裝相關(guān)設(shè)備，裂縫位移測量儀、雨量計(jì)、紅外攝像機(jī)等，所有設(shè)備都將融合應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，以無線的方式將所得數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心;另外還可以安裝聲光報(bào)警器之類的輔助設(shè)備，以現(xiàn)場的位移、雨量等數(shù)據(jù)給出告警信號，及時讓四周人員意識到險情的存在。

2、構(gòu)建視頻監(jiān)控管理中心平臺

地質(zhì)災(zāi)害智能防控系統(tǒng)需設(shè)立視頻監(jiān)控管理中心平臺，包括監(jiān)控分中心、本地端在內(nèi)的所有組織結(jié)構(gòu)，儲備、報(bào)警、監(jiān)控等設(shè)備，主機(jī)和系統(tǒng)將在平臺管理之下協(xié)同一致地服務(wù)于集中式健康管理目標(biāo)。這一視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是24小時錄像與回放，以及視頻資料存儲備份[2]。如若有異常報(bào)警信號出現(xiàn)，電子地圖上會顯示具體報(bào)警位置，并彈出對應(yīng)報(bào)警點(diǎn)的視頻窗口。報(bào)警信號所具備的功能不單單是遠(yuǎn)程控制，還有多方聯(lián)動，有效地調(diào)動服務(wù)器和外圍設(shè)備對應(yīng)的參數(shù)。

3、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的線上傳輸

絕大多數(shù)地質(zhì)災(zāi)監(jiān)控點(diǎn)都分布在交通不便和缺乏通信設(shè)施的野外地區(qū)，為了確保監(jiān)測信息傳輸?shù)挠行?，最好采用有線與無線相結(jié)合的方式完成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。無線傳輸通道以移動GPRS網(wǎng)絡(luò)為主，所有遠(yuǎn)程的音頻、圖像以及傳感器所采集的數(shù)據(jù)都匯集于接收服務(wù)器，然后通過圖像服務(wù)器對采集的圖像進(jìn)行分析并發(fā)出報(bào)警信息。在地理環(huán)境良好且符合施工條件的情況下，可鋪設(shè)光纖用以音頻、數(shù)據(jù)和視頻等信息的高效傳輸，這是更具穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性的傳輸方式。

4、系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

（1）信息輸入與編輯子系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)圖像、圖形、文字、表格等多種數(shù)據(jù)的采集與錄入。非矢量數(shù)據(jù)錄入要使用掃描儀和MapGIS軟件完成矢量性轉(zhuǎn)化，通過拓?fù)潢P(guān)系的建立與要素分層處理后，在MapInfo中存儲數(shù)據(jù)，解譯聲音、錄像等多媒體數(shù)據(jù)后將其以way和mpg兩種文件形式對應(yīng)放到數(shù)據(jù)庫匯總[3];數(shù)據(jù)庫建成后可直接錄入文字、表格信息。這一子系統(tǒng)具有靈活性極高的數(shù)據(jù)更新功能，可實(shí)時性的根據(jù)用戶需求編輯、修改或刪除信息。

（2）信息可視化子系統(tǒng)

以地圖、文字或圖片等多樣化的形式直觀地顯示數(shù)據(jù)庫中的信息，同時具備縮小、放大和開窗的功能;基于對多媒體技術(shù)的有效利用科學(xué)化管理資源信息，用視頻、圖片、動畫等形式存儲資源，最大限度地強(qiáng)化信息表現(xiàn)力、生動性和直觀性。

（3）信息檢索與查詢子系統(tǒng)

基于GIS的地質(zhì)災(zāi)害防控系統(tǒng)，其中的MIS可一并完成相關(guān)數(shù)精準(zhǔn)靈活的查詢和定位?？晒┻x擇的方式有空間查詢、分類查詢、條件查詢等。這一子系統(tǒng)讓空間層和屬性層的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了互通式查詢，用戶可根據(jù)實(shí)際情況自主選擇邏輯查詢或空間查詢，有助于用戶對空間和屬性兩類數(shù)據(jù)的理解。

（4）災(zāi)害應(yīng)急分析與緊急預(yù)案子系統(tǒng)

從合理劃分地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域視角分析，圍繞當(dāng)下地質(zhì)災(zāi)害的危害性、發(fā)育水平、波及范圍等相關(guān)信息來構(gòu)建一個科學(xué)合理的空間分析模型，盡可能貼近真實(shí)的情況下反映地質(zhì)災(zāi)害的分布點(diǎn)以及災(zāi)害發(fā)育狀態(tài)，這樣才能更加客觀地提供災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案。

（5）信息輸出子系統(tǒng)

這一子系統(tǒng)的主要功能就是以適宜的形式，將用戶的查詢結(jié)果、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)整合信息等順利向外輸出。輸出形式主要有兩種，一是通過打印機(jī)打印輸出，二是通過計(jì)算機(jī)屏幕顯示，輸出成果最終的呈現(xiàn)形式為統(tǒng)計(jì)圖、數(shù)據(jù)表格、專題地圖、多元素圖像和文本資料等。

（6）系統(tǒng)說明與幫助子系統(tǒng)

這一系統(tǒng)將輔助性地提供最簡單的聯(lián)機(jī)服務(wù)，詳細(xì)地說明系統(tǒng)使用方法，同時還能實(shí)時性地提供可能出現(xiàn)在系統(tǒng)使用過程中的問題解決方法，幫助系統(tǒng)使用人員快速了解關(guān)鍵的操作點(diǎn)。

（二）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

整個系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)類型有很多，比如柵格圖形、JPG格式圖片、矢量性、CAD格式圖形等，這些數(shù)據(jù)文件的存儲和管理需要一個功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫來完成。經(jīng)過多方面綜合比較，可選擇SQL Server 2000來構(gòu)建后臺數(shù)據(jù)庫，如此一來就擁有了多種格式數(shù)據(jù)之間的相互轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)軟件開發(fā)模式的選擇也是多樣化的，較為常見的是VB+Maplnfo開發(fā)模式，這一模式有效融合了可視化語言的二次開發(fā)與GIS工具軟件，可謂是當(dāng)下階段GIS主流式的應(yīng)用開發(fā)[4]。相比之下凸顯的優(yōu)點(diǎn)有，最大化地體現(xiàn)GIS工具軟件的分析管理功能，主要針對空間數(shù)據(jù)庫;另外還能有效融合引用其他可視化開發(fā)語言的高效編程優(yōu)點(diǎn)。這兩個優(yōu)點(diǎn)的具體發(fā)揮不但能促進(jìn)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)效率大大提升，還能通過合理利用可視化工具創(chuàng)造更加美觀的應(yīng)用程序。

三、結(jié)語

總而言之，地質(zhì)災(zāi)害智能防控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)對社會健康發(fā)展有著重要的意義，通過對各種地質(zhì)災(zāi)害體的實(shí)時監(jiān)測，將有關(guān)災(zāi)害體的具體情況準(zhǔn)確、真實(shí)、及時地反映出來，以報(bào)警信息來提醒相關(guān)部門，提高相關(guān)部門處理險情的綜合反映能力，盡可能降低地質(zhì)災(zāi)害帶來的損失與危害。