面向服务的地质灾害空间数据共享技术研究

汪宙峰，何政伟，李 敏，南 希

面向服务的地质灾害空间数据共享技术研究

汪宙峰1，何政伟1，李 敏2，南 希1

（1．成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都 610059；2．成都理工大学信息工程学院，成都 610059）

我国是地质灾害多发国家，近几年，由于泥石流、滑坡等自然因素和人为因素诱发的地质灾害呈上升趋势，地质灾害空间信息共享平台建设具有迫切的现实需求。基于社会各行各业、政府、公众等对空间信息共享需求日趋增长，如何对空间信息共享存在的问题进行总结与分析，如何科学合理地构架地质灾害空间共享平台，从而利用该平台提供的共享和互操作机制来预测、预警、评价和治理各种地质灾害也就成为当务之急。探讨地质灾害空间信息共享服务平台的实现目标、建设思路、平台设计架构、建设内容等，形成了一套较为完整、规范的网络环境下的地质灾害信息共享服务体系、技术组成和业务流程。

地质灾害；共享服务平台；SOA

1 概 述

地质灾害空间信息的应用与服务具有跨地域、跨专业、实时更新等特点，面对某项应用与服务，必须要调动分布于不同地域、不同专业、不同单位所掌握的基础数据。因此，需要新的信息技术实现网络环境下的实时互操作，提高应用服务水平。

汶川大地震发生之后，有关专家曾建议我国应建立一个地震灾害数据库，对灾后环境安全进行综合评估，并采取有效应对措施，称“数据库的建立对今后发生类似灾害时的预警预报很有帮助”。事实上，不仅灾害数据库自身的建立非常重要，与灾害相关的人口、经济等其它信息化建设，以及这些信息与灾害数据的有效集成与共享非常重要。但是与国外相比，国内灾害数据库建设和数据共享标准化、规范化水平还比较低，有必要尽快深入研究国际较通用的灾害数据库建设规范与标准，探讨灾害相关数据的共享方法。

如何增强地质灾害信息的管理与共享，为地质灾害防治及应急工作提供基础保障，是我国地质灾害信息化建设进程中最基本、最关键的问题之一。在网络GIS应用快速发展、广泛应用的背景下，各级政府部门和社会公众对权威可靠的地质灾害地理信息服务需求与日俱增，地质灾害空间信息共享平台建设具有迫切的现实意义，可以带来重大的社会效益。

2 地质灾害空间信息共享平台总体建设

2．1 地质灾害空间信息共享服务平台总体架构

“地质灾害空间信息共享平台”（以下简称“地灾共享平台”）具有3级与3层结构体系。

按照“地灾共享平台”行政建设级别的不同，针对从中央到地方地质灾害信息资源联通的要求，“地灾共享平台”拟由主节点、分节点和信息基地构成。主节点、分节点和信息基地分别依托国家、省、市（县）的3级地质灾害服务机构，各级节点间通过电子政务有针对性的管理不同精度的数据，内、外网信息实现纵横向互联互通。

归纳“地灾共享平台”建设的具体内容，可将其划分为3层技术架构。

3层技术架构是指数据层、服务层和应用层，如图1所示。3层内容构成地灾共享平台的完整体系，基于地灾共享平台，可搭建相应的专业应用系统。

（1）数据层：主体内容是基础地理框架数据和地灾数据。地理框架数据采用分布式存储与管理模式，按照国家、省、市（县）三级进行部署，所有数据资源在逻辑上规范一致、物理上分布彼此互联互通，并以“共建共享”方式实现协同服务。

图1 “地灾共享服务平台”的总体架构Fig．1 General framework of geo-hazard sharing service platform

（2）服务层：根据多数用户对基础地理信息应用的共性需求而设计并实现的系列标准服务接口，以及在此基础上建立的门户网站系统、在线服务系统和服务管理系统。专业用户可以通过接口实现平台地理信息与其自身业务信息的分布式集成，并快速构建业务应用系统。普通用户可以访问门户网站获得各类在线地理信息服务。

（3）应用层：地灾业务应用是构建在地灾共享服务平台基础上，如地灾危险性区划应用、地灾防灾减灾决策支持应用、地灾预测预警等，而共享服务平台同时又从地灾数据层获取地灾数据源。

2．2 地质灾害空间信息共享平台技术路线

SOA（Service－oriented architecture）是基于开放的Internet标准和协议、支持对应用程序或应用程序组件进行描述、发布、发现和使用的一种应用架构。SOA支持将可重用的数据应用作为应用服务或功能进行单独开发集成，并可以在需要时通过网络访问这些服务或功能。通过SOA，开发者可以对不同的服务或功能进行组合以完成一系列的业务逻辑与展现，最终可让用户像使用本地桌面业务组件一样方便地调用服务或功能等各种资源。如图2地灾空间信息共享平台总体技术路线。

3 地质灾害空间数据共享平台建设

3．1 地质灾害空间数据共享平台标准体系设计

根据我国标准化法的规定和有关标准化文件要求，地质灾害空间信息共享平台在系统设计、建设、应用过程中，要实现标准化的目标，需遵循以下原则：

图2 地灾空间信息共享平台总体技术路线Fig．2 Technology roadmap of geo-hazard sharing service p latform

（1）对系统中需要统一的技术要求，如有国家标准，就必须贯彻执行现有国家标准（GB）。

（2）如没有国家标准而有相应的行业标准，则执行相应的行业标准。

（3）如果没有国家标准和行业标准，但有相应的现行地方标准，则执行相应的现行地方标准。

（4）如果既没有国家标准和行业标准，也没有相应的地方标准，而有相应的国际标准或类似的国外的先进标准，则可先参照采用国际标准或国外先进标准，同时建议立项制定相应的我国标准。

（5）对于没有任何相应标准的，但有相应的内部规范或指导性技术文件的，则应借鉴采用相关规范或文件，并积极创造条件，加快申请立项，按照一定的制定程序，制定相应标准。

3．2 地质灾害空间信息数据中心及管理平台建设

3．2．1 地质灾害空间数据库设计

根据地灾共享平台的数据设计任务，空间数据库主要内容包括基础空间地理数据、基础地质地形数据和地灾灾害数据。

（1）基础空间地理数据设计：

地理实体数据包括基本地理实体和扩展地理实体2类，其中基本地理实体是对基础地理信息数据进行内容提取与分层细化、模型对象化重构、统计分析等处理而形成的，包括境界与政区实体、道路实体、铁路实体、宗地实体、房屋实体、院落实体、河流实体、地理统计量测数据等。国家级地理实体数据主要以1∶50 000及以小比例尺基础地理信息数据为数据源；省级数据主要以1∶10 000数据为数据源；市级数据主要以1∶2 000及以大比例尺数据为数据源。

（2）基础地质和地质灾害数据设计：

其包括近期公开发表、出版的有关地质灾害方面的资料、图件、文献；地质灾害多发区（如云南、四川、广西等）1∶500 000环境地质调查报告与近几年的各省地质灾害汛期报告、调查报告，以及部分县（市）地质灾害调查报告；中国各省的地质灾害登记表，统计表、卡片与地质灾害野外调查表等原始资料；部分省市的国土资源遥感报告。

基础地质图层主要包括地震点图层、地震烈度区划图层、岩土工程地质类型图层、水文地质图层、活动断裂图层以及地层产状图层等。

地质灾害分布图层主要包括常见的6种地质灾害，分别为滑坡分布图层、崩塌分布图层、泥石流分布图层、地裂缝分布图层、地面塌陷分布图层和地面冻土灾害分布图层。

其他图层包括地质灾害分区图层、地质灾害危险性分级图层及地质灾害风险性区划图层等。

3．2．2 地质灾害空间数据交换中心设计

地质灾害空间数据共享和交换就是让在不同地方使用不同计算机、不同软件的用户能够读取他人数据并进行各种操作运算和分析。由于不同部门提供的数据格式不尽相同，有时会遇到不能转换或数据转换格式后丢失信息的问题，严重地阻碍数据在各部门和各软件系统中的流动与共享。

空间数据交换标准是异构分布式空间数据库共享的基础。

空间数据交换格式从数据类别上来分，包含以下3个方面。

（1）矢量数据交换格式：

规定几何图形的要素分类、矢量数据的组成（几何图形数据和属性数据）、矢量数据交换文件的组成和格式、文件头的描述和结构、要素类型参数、属性数据的结构和格式、几何图形数据的内容和格式、注记的内容和格式等。

（2）影像数据交换格式：

原则上采用国际工业标准无压缩的TIFF或BMP等格式，但需将大地坐标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纯文本格式另写一个文件，不应破坏原有的TIFF或BMP等格式。

（3）格网数据交换格式：

交换格式中对格网数据的组成、文件头的信息分类、格网数据的内容和格式规定。

3．3 地质灾害空间数据服务层建设

服务层设计采用基于面向服务架构（Service-O-riented Architecture，SOA）的基本思想和方法，包括服务提供方、服务使用方和服务中介3个基本角色，如图3服务层架构图。

图3 服务层架构图Fig．3 Service architecture

服务层由系列基于标准接口规范的地理信息在线服务、门户网站及各类应用系统构成。应用系统是建立平台的最终目的，但不包含在平台内，利用平台提供的标准化网络服务，可以面向不同的用户群体、根据不同的应用需求开发建立特定的应用系统。面向社会公众，可以提供灾害区域地图浏览、地名查询定位服务，与其它业务系统结合；针对政府部门，结合各类政务系统可以实现规划、应急指挥、信息加载、综合分析等决策支持服务。

4 总 结

本文将GeoWeb2．0的思想引入地质灾害评价管理中，在地灾评价的过程中使用面向服务的思想贯穿评价流程，真正体现业务共享，而非仅仅数据共享模式，打破以往部门内只能Client／Server或Brow-ser／Server结构的共享模式。同时通过地质灾害空间信息共享平台，各行业应用部门能快速获取地灾数据并得到高效利用，从而实现众多产业部门协同为政府领导机关提供信息服务，使政府机构能够客观科学的进行决策。同时，给社会公众人员在生活中提供更多的方便。

［1］ 徐开明．地理信息公共服务平台建设与现代测绘服务模式［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］ 龚健雅．地理信息系统基础［M］．北京：科学出版社，2001．（GONG Jian-ya．Geographic Information Systems［M］．Beijing：Science Press，2001．（in Chinese））

［3］ 赖 明．数字城市导论［M］．北京：中国建筑工业出版社，2001．（LAI Ming．Introduction to Digital City［M］．Beijing：China Architecture and Building Press，2001．（in Chinese））

［4］ 陈 静，龚健雅．海量影像数据的Web的发布与实现［J］．测绘通报，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］ 陈宇达．地质灾害数据共享平台下共享和和互操作的研究［J］．环境科学与管理，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］ 周晓霞．空间信息共享服务平台的建设思路［J］．湖北民族学院学报，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） ）

（编辑：赵卫兵）

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

四川省杰出青年学科带头人培养计划项目（06zq026－014；）；四川省教育厅自然科学重点项目（2006A116）

汪宙峰（1983-），男，安徽池州人，博士研究生，主要从事地理信息系统开发和3S技术应用，（电话）13084464702（电子信箱）wzf-cdut＠126．com。