ArcGIS在北山高放廢物處置庫預(yù)選區(qū)地學(xué)數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用

鐘 霞，王 駒，黃樹桃，王樹紅，高 敏

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

ArcGIS在北山高放廢物處置庫預(yù)選區(qū)地學(xué)數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用

鐘 霞，王 駒，黃樹桃，王樹紅，高 敏

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

以甘肅北山高放廢物處置預(yù)選區(qū)所積累的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究地學(xué)信息數(shù)據(jù)管理平臺的建立，實現(xiàn)對各種空間數(shù)據(jù)及其他非空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與應(yīng)用，并提出了基于ArcGIS產(chǎn)品的預(yù)選區(qū)數(shù)據(jù)管理與共享的解決方案。

預(yù)選區(qū)；地學(xué)數(shù)據(jù)；ArcGIS

甘肅北山是我國高放廢物處置庫選址的重點預(yù)選研究區(qū)域［1］。預(yù)選區(qū)開展了十多年的選址與場址評價工作，獲取了大量北山預(yù)選區(qū)場址地學(xué)信息。但這些資料大部分還以紙質(zhì)資料存儲保管在資料檔案館，少部分資料以數(shù)字化形式存儲在數(shù)據(jù)庫，還未實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與有效應(yīng)用。因此，實現(xiàn)預(yù)選區(qū)地學(xué)信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、完全共享與有效應(yīng)用，利用GIS技術(shù)建立數(shù)字化預(yù)選區(qū)十分必要與緊迫。

作為GIS軟件代表性產(chǎn)品之一的ArcGIS系統(tǒng)，其功能強大，且易于二次開發(fā)，有著較好的穩(wěn)定性。本文選用ArcGIS為數(shù)字預(yù)選區(qū)技術(shù)支撐，在對當(dāng)前處置庫預(yù)選區(qū)研發(fā)過程中的數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用現(xiàn)狀進行總結(jié)的基礎(chǔ)上，建立并實現(xiàn)處置庫預(yù)選區(qū)數(shù)據(jù)管理與共享地學(xué)信息庫平臺。

1 預(yù)選區(qū)數(shù)據(jù)與管理應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1.1 預(yù)選區(qū)地學(xué)數(shù)據(jù)內(nèi)容

北山預(yù)選區(qū)經(jīng)過北山1、2、3和4期的預(yù)選場址調(diào)查與專項研究，開展了1∶50 000地表地質(zhì)、水文地質(zhì)和地球物理調(diào)查，完成了14個不同深度的鉆孔施工，采集了一系列巖心和地下水樣品，此外，還獲取了預(yù)選區(qū)大量社會因素和自然條件數(shù)據(jù)。預(yù)選區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)包括：人口、經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿?、動植物資源、礦產(chǎn)資源、廢物運輸?shù)目尚行?、公眾和?dāng)?shù)卣膽B(tài)度、國家環(huán)境保護法律要求、處置庫建造和運行的可行性，自然地理因素（地形、地貌、氣候和水文等），地質(zhì)因素（圍巖類型、地殼穩(wěn)定性、地震、火山、活動斷層、地殼應(yīng)力和大地?zé)崃鳎牡刭|(zhì)和工程地質(zhì)等場址特征數(shù)據(jù)［2］。根據(jù)處置庫選址數(shù)據(jù)要求［3］，北山預(yù)選區(qū)場址的地學(xué)信息如表1所示。

1.2 預(yù)選區(qū)地學(xué)數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀

作為處置庫預(yù)選區(qū)的重點區(qū)域，甘肅北山選址研究過程中各領(lǐng)域的專業(yè)數(shù)據(jù) （預(yù)選區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)、鉆孔數(shù)據(jù)、水文地質(zhì)和地球物理資料）以第一手數(shù)據(jù)為主。從數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用角度分析，這些數(shù)據(jù)還未能實現(xiàn)共享，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）已有的資料與數(shù)據(jù)成果主要以紙質(zhì)資料形式保管，不利于選址專業(yè)領(lǐng)域的圖件查詢與分析應(yīng)用；

（2）正在進行的研究工作所獲取的資料數(shù)據(jù)仍在大量動態(tài)增加，還未能實現(xiàn)及時更新；

（3）研發(fā)過程中各專業(yè)的數(shù)據(jù)（如基礎(chǔ)地質(zhì)資料、巖石特征、地理信息、數(shù)字高程DEM和遙感影像等）尚未在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)和比例尺下整合，形成基礎(chǔ)地學(xué)信息平臺，故而難以為相關(guān)地學(xué)研究領(lǐng)域提供信息服務(wù)。

因此，迫切需要建立地學(xué)信息數(shù)據(jù)管理與共享平臺，實現(xiàn)預(yù)選區(qū)地學(xué)信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、同步更新與安全共享和有效應(yīng)用，為處置庫選址決策部門提供及時了解處置庫選址研發(fā)動態(tài)平臺，達到有效指導(dǎo)處置庫選址決策。

表1 北山預(yù)選區(qū)地學(xué)信息內(nèi)容Table 1 Content of geoscience data for preselected site in Beishan

2 預(yù)選區(qū)地學(xué)信息庫設(shè)計與實現(xiàn)研究

2.1 運行環(huán)境設(shè)計

預(yù)選區(qū)地學(xué)信息庫系統(tǒng)構(gòu)建基于ArcGIS地理信息系統(tǒng)軟件平臺，該平臺具有完善、方便的數(shù)據(jù)處理功能，強大而高效的數(shù)據(jù)管理機制，靈活而完備的二次功能開發(fā)功能［4］。在預(yù)選區(qū)地學(xué)信息庫平臺的設(shè)計與實現(xiàn)中，選用ArcGIS 9.2系列中的驅(qū)動空間數(shù)據(jù)的高效引擎ArcSDE模塊實現(xiàn)各種空間與屬性數(shù)據(jù)的存儲與管理、空間數(shù)據(jù)入庫、刪除與管理等功能；采用ArcGIS中的ArcEngine二次開發(fā)模塊實現(xiàn)預(yù)選區(qū)地學(xué)信息庫解決方案，完成空間數(shù)據(jù)的讀寫、可視化與空間分析功能；采用ArcGIS服務(wù)器實現(xiàn)客戶/服務(wù)器應(yīng)用，完成預(yù)選區(qū)地學(xué)信息平臺中各種數(shù)據(jù)及其元數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)發(fā)布過程。

預(yù)選區(qū)地學(xué)信息平臺軟、硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)服務(wù)器主要分為3種：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器與Web服務(wù)器，每種類型的服務(wù)器由一臺或多臺服務(wù)器組成。系統(tǒng)平臺采用兩種網(wǎng)絡(luò)相互結(jié)合模式：C/S與B/S模式。其中，信息數(shù)據(jù)中心維護人員通過C/S模式進行系統(tǒng)平臺維護與管理，桌面GIS用戶可通過C/S模式實現(xiàn)對預(yù)選區(qū)地學(xué)信息的操作與高級應(yīng)用，而普通用戶通過B/S模式以網(wǎng)頁瀏覽的模式對數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)進行訪問。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。預(yù)選區(qū)地學(xué)信息平臺的數(shù)據(jù)層主要是通過ArcSDE數(shù)據(jù)中間鍵完成整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的入庫與出庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲。信息數(shù)據(jù)中心管理與維護人員是在北山預(yù)選區(qū)地學(xué)信息平臺的C/S界面，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的入庫、出庫與更新過程以及權(quán)限管理。預(yù)選區(qū)地學(xué)平臺網(wǎng)絡(luò)發(fā)布層，主要實現(xiàn)預(yù)選區(qū)數(shù)據(jù)基于其地理位置的發(fā)布過程。針對不同權(quán)限的用戶設(shè)計不同的功能，如瀏覽、周圍信息查詢和數(shù)據(jù)下載等。預(yù)選區(qū)各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的發(fā)布過程中，除預(yù)選區(qū)基本地層數(shù)據(jù)的GIS地圖發(fā)布外 （如預(yù)選區(qū)巖體分布圖），還可將各種專題數(shù)據(jù)與預(yù)選區(qū)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)相疊加，可以形成一系列的專題地圖。

2.3 預(yù)選區(qū)地學(xué)信息平臺功能實現(xiàn)

預(yù)選區(qū)地學(xué)信息庫平臺主要在VS2005、SQL Server 2005與ArcGIS軟件構(gòu)建下完成。其中,系統(tǒng)平臺以SQL Server 2005來存儲空間數(shù)據(jù)實體，以ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)引擎，利用ArcEngine開發(fā)的功能組件達到遠程訪問空間數(shù)據(jù)實體目的，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)入庫、刪除與管理等功能；同時，利用ArcEngine還開發(fā)了空間數(shù)據(jù)的讀寫與顯示，查詢、分析與鉆孔數(shù)據(jù)的空間可視化功能。

其具體的主要功能如下：

（1）數(shù)據(jù)顯示功能：通過對預(yù)選區(qū)專題圖層、圖像進行縮放、全圖顯示、地圖渲染和圖層控制等操作，可便捷地了解預(yù)選區(qū)選址特征及相關(guān)地學(xué)信息。

（2）數(shù)據(jù)編輯與更新功能：系統(tǒng)具有對預(yù)選區(qū)地學(xué)屬性信息輸入、修改、入庫與導(dǎo)出。數(shù)據(jù)更新是對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)直接進行增加、刪除等的操作。

（3）查詢檢索功能：屬性數(shù)據(jù)查詢檢索主要是對預(yù)選區(qū)的鉆孔數(shù)據(jù)開展簡單與高級查詢，實現(xiàn)多表檢索，并可將檢索結(jié)果生成相應(yīng)的空間分布矢量文件。而空間數(shù)據(jù)查詢主要實現(xiàn)空間查詢與屬性數(shù)據(jù)互查，如利用巖性符號查詢預(yù)選區(qū)同一類巖體的分布。

（4）信息統(tǒng)計：主要實現(xiàn)對屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，包括簡單統(tǒng)計和綜合統(tǒng)計，并將直觀的統(tǒng)計結(jié)果提供給用戶。

（5）空間分析功能。在顯示預(yù)選區(qū)空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)預(yù)選區(qū)空間對象（點、線、面）的緩沖區(qū)、DEM分析。

預(yù)選區(qū)地學(xué)信息庫平臺系統(tǒng)功能實現(xiàn)的部分界面如圖3、4所示。

3 結(jié) 論

本文分析了預(yù)選區(qū)選址研發(fā)過程中場址地學(xué)數(shù)據(jù)的內(nèi)容及數(shù)據(jù)存儲、管理應(yīng)用的現(xiàn)狀，結(jié)合 ArcGIS系列軟件中ArcEngine、ArcSDE和ArcGIS Server，設(shè)計了預(yù)選區(qū)數(shù)據(jù)管理與有效應(yīng)用的解決方案，同時，通過二次開發(fā)的方式編程，實現(xiàn)了高放廢物處置庫地學(xué)數(shù)據(jù)集成管理與可視化等功能。在ArcGIS所建立的高放廢物處置庫預(yù)選區(qū)地學(xué)信息庫平臺上運行平穩(wěn)，實現(xiàn)了對甘肅北山預(yù)選區(qū)1、2期數(shù)據(jù)的集成，為科研與管理工作者提供了快速查詢、檢索數(shù)據(jù)與制圖等信息化服務(wù)。但是，該平臺系統(tǒng)是基于ArcGIS系列的商業(yè)軟件，其靈活性與適應(yīng)性還受到一定約束，因此，目前正在同步開展基于開源代碼自主研發(fā)的平臺。

［1］王 駒.我國高放廢物深地質(zhì)處置戰(zhàn)略規(guī)劃探討［C］//王 駒，范顯華，徐國慶，等.中國高放廢物地質(zhì)處置十年進展.北京：原子能出版社，2004:13-25.

［2］王 駒，郭永海，陳偉明，等.高放廢物處置庫場址特性評價方法研究［C］//第2屆廢物地下處置學(xué)術(shù)研討會論文集.北京：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，2008：7-22.

［3］國際原子能機構(gòu).（高放廢物）地質(zhì)處置設(shè)施選址：安全指南（安全系列 No:111-G-4.1）［R］.張鐵嶺，譯.北京：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，1997.

［4］ESRI中國（北京）有限公司.空間信息共享平臺解決方案 ［EB/OL］．（2008-09-19）［2010-06-05］.http://www.esrichina-bj.cn/upload/accessory/20089/2008919103959678131.pdf.

Application of ArcGIS to the geoscience data management of the preselected site in Beishan high-level radioactive waste repository

ZHONG Xia， WANG Ju， HUANG Shu-tao， WANG Shu-hong， GAO Min
（Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

s:The site selection of a high-level radioactive waste（HLW） repository is long-term and complicated system project.In the study，the information and data are not only related to different research fields， but also of large volume， diverse types and dispersed storage.In order to wholely manage and effectively make use of the information，the authors study how to set up the platform of the geoscience database to store，manage and apply the diverse type，based on ArcGIS，and present the data management and sharing solution.

pre-selected site； geoscience data； ArcGIS

TP702；TL942

A

1672-0636（2010）04-0219-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.04.006

2010-07-29；

2010-10-11

鐘 霞（1978—），女，湖南邵陽人，工程師，主要從事高放廢物地質(zhì)處置庫選址等研究工作。E-mail:zhongxia412@163.com