基于超圖軟件平臺的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其在滁州震害防御數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉世靖　謝慶勝　馬犇　張潔　萬杰

摘要：2011年4月到2012年6月，安徽省滁州市外環(huán)世紀(jì)大道，南至京滬高鐵線，東至上海路與鐵路線，西至瑯琊山邊，東西寬3-9km，南北長約16km，中間窄，南北寬的不規(guī)則多邊形區(qū)域。進行了震害預(yù)測和地震小區(qū)劃等一系列分析評估工作。根據(jù)項目要求，建立了項目的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，即滁州市震害預(yù)測與地震小區(qū)劃地理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)用1：1萬的滁州市城區(qū)圖作為底圖，根據(jù)不同的地圖要素對其進行分層矢量化處理；按照地理要素進行編輯和輸入，輸入地理要素的相關(guān)屬性數(shù)據(jù)。界面友好，便于操作，具有編輯、修改、查詢、瀏覽、輸出等功能，更方便、快捷的為城市工程建設(shè)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：超圖軟件；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；震害防御；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）08-1723-04

1 數(shù)據(jù)收集和處理

數(shù)據(jù)是系統(tǒng)中最為基本和重要的組成部分，其完整性和準(zhǔn)確性直接決定系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)果的效果和可靠程度。因此，數(shù)據(jù)的收集、整理和錄入過程中，項目組投入了大量的人力、物力，并采取了各種有效手段來保證數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量。

1.1 數(shù)據(jù)收集的范圍與內(nèi)容

系統(tǒng)收集、存取的主要信息，是調(diào)查研究的空間范圍；根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計路線逐一進行數(shù)據(jù)的詳細收集，震害預(yù)測方面包括，項目介紹，建筑物震害預(yù)測，生命線工程震害預(yù)測，地震次生災(zāi)害評估；震害防御對策方面：發(fā)展規(guī)劃和土地利用建議。房屋震前防御對策，生命線系統(tǒng)震前防御對策，地震次生災(zāi)害防御對策，震后應(yīng)急對策。

1.2 數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)糾錯

處理的目標(biāo)是利用GIS軟件平臺，將源數(shù)據(jù)處理成滁城地理信息系統(tǒng)中可用的基礎(chǔ)圖層。從源數(shù)據(jù)中分離出項目區(qū)水系、等高線、山峰、道路、建筑物等SHAPE格式圖層；從UTM坐標(biāo)系統(tǒng)一成經(jīng)緯度坐標(biāo)，并將調(diào)查的屬性數(shù)據(jù)輸入到建筑物圖層，最后導(dǎo)入到超圖工作空間中的數(shù)據(jù)集中。

本項目原始數(shù)據(jù)格式為AutoCAD的DWG格式。項目所需數(shù)據(jù)格式為超圖的數(shù)據(jù)集，因此本項目考慮將DWG格式內(nèi)的層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SHAPE格式。然后將轉(zhuǎn)出的圖層與項目區(qū)邊界圖層進行空間分析，得到項目區(qū)內(nèi)的建筑物、水系等數(shù)據(jù)。最后將轉(zhuǎn)換出的建筑物生成面，再賦予編碼和樓層等屬性信息。由于收集到的DWG數(shù)據(jù)并不是完美的，其中有部分建筑物有錯誤。為此，需要對這些數(shù)據(jù)進行糾錯處理。最終將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入超圖數(shù)據(jù)庫，并制作成地圖。

2 地圖制作

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型均采用超圖空間數(shù)據(jù)庫引擎（SDB 5）形式存儲，包括點、線、面以及部分JPG數(shù)據(jù)均存儲在內(nèi)，約59MB，基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)以1：1萬基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。圖件以地圖工程形式保存。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)設(shè)計流程

軟件設(shè)計開發(fā)人員向用戶初步了解需求，然后以文檔形式列出要開發(fā)系統(tǒng)的大功能模塊，初步定好一個大概的界面框架。下一步進行概要設(shè)計，設(shè)計對軟件系統(tǒng)的設(shè)計進行考慮，包括系統(tǒng)的基本處理流程、系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)、模塊劃分、功能分配、接口設(shè)計、運行設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和出錯處理設(shè)計等，為軟件的詳細設(shè)計提供基礎(chǔ)。在概要設(shè)計的基礎(chǔ)上，軟件設(shè)計開發(fā)人員進行軟件系統(tǒng)的詳細設(shè)計。詳細設(shè)計應(yīng)當(dāng)足夠詳細，能夠根據(jù)詳細設(shè)計報告進行編碼。

3.2 系統(tǒng)開發(fā)周期

本系統(tǒng)的軟件開發(fā)大致可以分成四個主要階段，即：開發(fā)準(zhǔn)備期、開發(fā)期、系統(tǒng)測試期、系統(tǒng)完成期。

3.3 系統(tǒng)架構(gòu)及各部分功能

3.3.1 系統(tǒng)界面

系統(tǒng)主要功能模塊包括滁城概況、地震小區(qū)劃成果、震害預(yù)測成果、震災(zāi)防御對策和系統(tǒng)管理等。

3.3.2 系統(tǒng)功能

3.3.2.1 滁州介紹

本系統(tǒng)采用電子書的形式，遞進式從三個層次介紹了滁州，走進滁州—滁州介紹，包括滁州概況、地名來歷、人文景致、山川河流以及區(qū)位交通；滁州市地震局簡介，包括成立時間、人員、內(nèi)設(shè)機構(gòu)、機構(gòu)職能、“四個中心”、工作風(fēng)采、直屬臺站以及周邊臺站；滁州市歷史地震概況，包括定遠4.2級地震以及滁州歷史上烈度達Ⅳ度以上的地震。

3.3.2.2 地震小區(qū)劃

主要顯示查詢地震小區(qū)劃項目介紹；區(qū)域與近場地震構(gòu)造評價，包括大地構(gòu)造分區(qū)圖、新構(gòu)造分區(qū)圖、區(qū)域地震構(gòu)造圖、近場地震構(gòu)造圖；區(qū)域與近場地震活動性分析，包括區(qū)域歷史地震目錄、區(qū)域歷史中強震震中分布圖、區(qū)域小震震中分布圖，區(qū)域的地震區(qū)帶劃分圖，近場區(qū)地震震中分布圖，近場區(qū)地震目錄；地震危險性分析，包括潛源劃分圖，地震動衰減關(guān)系圖件，基巖50年超越概率63%、10%、2%的峰值加速度分布圖，基巖峰值加速度反應(yīng)譜曲線圖；場地工程地質(zhì)條件勘測，包括鉆孔分布圖，動三軸樣品測試成果表，第四系等厚線圖，工程地質(zhì)分區(qū)圖；地震動參數(shù)小區(qū)劃，包括地震動參數(shù)小區(qū)劃圖，各分區(qū)反應(yīng)譜圖；地震地質(zhì)災(zāi)害小區(qū)劃，包括砂土液化分區(qū)圖，崩塌滑坡分區(qū)圖，見圖1。

3.3.2.3 震害預(yù)測

主要查詢顯示以下內(nèi)容：震害預(yù)測項目介紹、建筑物震害預(yù)測、生命線工程震害預(yù)測、地震次生災(zāi)害評估、設(shè)定地震等

設(shè)定地震主要包括：輸入設(shè)定地震參數(shù)（包括震中經(jīng)度、震中緯度、震級大小、震源深度和破裂方向），系統(tǒng)計算出該地震的影響場。根據(jù)影響場和建筑物震害預(yù)測結(jié)果，統(tǒng)計該地震造成各類建筑物的破壞情況，并計算出建筑物損失。計算損失中所用到的建筑物損失比和造價由人工輸入。設(shè)定地震采用東部橢圓衰減模型，見圖2。

3.3.2.4 震害防御對策

系統(tǒng)查詢主要顯示以下內(nèi)容：發(fā)展規(guī)劃和土地利用建議、房屋震前防御對策、生命線系統(tǒng)震前防御對策、地震次生災(zāi)害防御對策、震后應(yīng)急對策；

3.3.3 系統(tǒng)的管理

主要包括對文件打開、數(shù)據(jù)編輯等；

打開文件主要打開注冊到系統(tǒng)的各種文件，包括文檔文件、圖片文件、圖層文件和表格文件。

打印主要打印當(dāng)前窗口信息，包括文檔、圖片表格和地圖。

數(shù)據(jù)編輯可以編輯文檔信息、表格信息和空間圖層信息（主要用于對空間信息的更新維護，包括對點、線、面的添加、刪除等操作）。

3.3.4其他功能

專題地圖展示：系統(tǒng)調(diào)用專題地圖，實現(xiàn)GIS基本功能——放大、縮小、漫游、信息查詢。

分級顯示地圖信息：系統(tǒng)對不同顯示比例尺下的顯示內(nèi)容進行了分級，例如對小比例尺顯示時，只顯示主要干道要素，對于次要道路只有在放大到一定的比例尺時才顯示。對于建筑物的標(biāo)注也是放大到一定比例尺時才出現(xiàn)。

邏輯查詢與統(tǒng)計：用戶輸入一定條件的查詢信息后進行查詢。如圖3信息查詢；

并實現(xiàn)了從結(jié)果中再進行查詢的功能。

模糊查詢與統(tǒng)計：用于輸入要查詢的關(guān)鍵詞，就可以查詢包含此關(guān)鍵詞的屬性信息，進而可以查詢對應(yīng)的空間對象。如圖4。

圖表統(tǒng)計：系統(tǒng)對項目區(qū)內(nèi)的建筑物按結(jié)構(gòu)類型和用途進行了圖表統(tǒng)計，可以實現(xiàn)建筑物面積和建筑物個數(shù)的統(tǒng)計，采用柱狀體或餅形圖的形式進行表示。

圖片超鏈：用戶通過點選空間對象，彈出該對象所表達的實體照片或者雙擊表格記錄，顯示對應(yīng)記錄所表達的實體照片；見圖5、圖6；

空間對象閃爍：對查詢到的空間對象進行閃爍顯示，以方便用戶在視野中很快定位到查詢對象。

4 思考與探索

本系統(tǒng)主要采用的是超圖的軟件平臺，和ESRI等軟件平臺比較有較大的不同；本系統(tǒng)采用超圖國產(chǎn)軟件平臺也是一種有益的探索；同時，在后期使用過程中發(fā)現(xiàn)，動態(tài)設(shè)定震害預(yù)測的研究區(qū)域，靈活設(shè)定輸出計算結(jié)果，具有很好的實用價值，在以后的系統(tǒng)設(shè)計中須加于考慮。

參考文獻：

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[2] 張逸.軟件設(shè)計精要與模式[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007： 43.

[3] 謝慶勝.滁州市震害預(yù)測項目中地圖數(shù)據(jù)處理方法研究[J].防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報·災(zāi)害預(yù)測與防治研究，2012（4）：38-41.