高放廢物地質(zhì)處置地學(xué)信息表述功能開發(fā)

王 鵬，黃樹桃，趙永安，王洪斌

(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核高放廢物地質(zhì)處置評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029)

?

高放廢物地質(zhì)處置地學(xué)信息表述功能開發(fā)

王 鵬，黃樹桃，趙永安，王洪斌

(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核高放廢物地質(zhì)處置評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029)

本文以高放廢物處置地學(xué)信息庫系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境搭建-預(yù)選區(qū)數(shù)據(jù)庫建設(shè)-數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)為主線，在介紹高放廢物地質(zhì)處置預(yù)選區(qū)地學(xué)信息庫開發(fā)主要過程的基礎(chǔ)上，利用C#與SQL語言完成了數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)了地學(xué)信息庫數(shù)據(jù)的查詢檢索與調(diào)用展示，直接驗(yàn)證了前期數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境建設(shè)和地學(xué)信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)的可行性與適宜性，為后期地學(xué)信息平臺(tái)開發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

高放廢物地質(zhì)處置；系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境建設(shè)；地學(xué)信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)；數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)

中國高放廢物地質(zhì)處置從最初的預(yù)選區(qū)篩選到現(xiàn)在的地下實(shí)驗(yàn)室前期科研[1-3]，在取得了大量的科研成果同時(shí)，積累了各種各樣的數(shù)據(jù)資料。傳統(tǒng)的紙質(zhì)記錄文檔和簡(jiǎn)單的電子文件夾存儲(chǔ)，均不能滿足高放廢物地質(zhì)處置對(duì)大量科研數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理與查詢檢索需求，高放廢物地質(zhì)處置信息化建設(shè)迫在眉睫。參照其他國家在高放廢物地質(zhì)處置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢與管理方面的經(jīng)驗(yàn)[4-8]，開展了GIS在高放廢物地質(zhì)處置中的應(yīng)用研究[9-12]，但還處于起步階段，偏重于GIS或者數(shù)據(jù)庫在某一學(xué)科領(lǐng)域?qū)ｉT的應(yīng)用研究，沒有開展綜合的高放處置工程的地學(xué)信息庫研究，也沒有完成專門為高放廢物地質(zhì)處置科研服務(wù)的地學(xué)信息庫建設(shè)工作。同時(shí)由于數(shù)據(jù)實(shí)際使用過程中應(yīng)用表述功能的匱乏，導(dǎo)致多源地學(xué)數(shù)據(jù)實(shí)際應(yīng)用過程繁瑣、利用率偏低，給科研人員二次數(shù)據(jù)利用帶來較大障礙。因此，以地學(xué)信息庫運(yùn)行環(huán)境和數(shù)據(jù)實(shí)體為基礎(chǔ)，開發(fā)高放廢物地質(zhì)處置地學(xué)信息表述功能顯得十分重要。

1 高放廢物地質(zhì)處置地學(xué)信息庫系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境及其數(shù)據(jù)實(shí)體

1.1 運(yùn)行環(huán)境建設(shè)

一個(gè)高效穩(wěn)定安全的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境是地學(xué)信息庫開發(fā)的前提，系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境又包括硬件設(shè)施布設(shè)和軟件環(huán)境搭建。依據(jù)中國高放廢物地質(zhì)處置科研數(shù)據(jù)的實(shí)際需求，針對(duì)性的建立了獨(dú)立的“4+2+2”(4臺(tái)服務(wù)器、兩臺(tái)工作站和兩臺(tái)移動(dòng)工作站)的C/S系統(tǒng)運(yùn)行與開發(fā)環(huán)境。硬件配制采用的服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)等均為當(dāng)前最新型號(hào)，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和通用性；服務(wù)器端和客戶端分別采用Linux和Windows操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫平臺(tái)則采用了開源的PostgreSQL+PostGIS，有效支持空間數(shù)據(jù)(圖形、圖像)的存儲(chǔ)管理，并具有良好的開放性，從底層為數(shù)據(jù)綜合集成管理、數(shù)據(jù)庫建設(shè)、系統(tǒng)開發(fā)測(cè)試和應(yīng)用平臺(tái)開發(fā)提供了支撐。經(jīng)過運(yùn)行測(cè)試，系統(tǒng)內(nèi)部服務(wù)器之間、服務(wù)器與前端工作站之間連接調(diào)用良好，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，完全能夠滿足后續(xù)開發(fā)需求[13]。

1.2 數(shù)據(jù)實(shí)體分類與數(shù)據(jù)庫建設(shè)

根據(jù)高放廢物處置庫預(yù)選區(qū)多源地學(xué)信息數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求和用戶具體需求，同時(shí)在考慮不同學(xué)科數(shù)據(jù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定數(shù)據(jù)錄入工作的基本思路和流程：首先在數(shù)據(jù)初步整理和簡(jiǎn)單錄入的成果基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)分為兩大類(一是可整理為excel表格形式表述的數(shù)據(jù)；二是圖形數(shù)據(jù)，主要包括矢量數(shù)據(jù)和影像柵格數(shù)據(jù))；然后再分別針對(duì)不同數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和錄入特點(diǎn)進(jìn)行分別入庫。

數(shù)據(jù)入庫過程分為兩個(gè)步驟：第一步是將數(shù)據(jù)分類、歸納整理，達(dá)到入庫標(biāo)準(zhǔn)，可稱為數(shù)據(jù)整理錄入；第二步利用SQL控制語言、.NET編程平臺(tái)或開源軟件將達(dá)到入庫標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)插入到指定數(shù)據(jù)表的指定位置，可以稱為數(shù)據(jù)入庫。高放廢物地質(zhì)處置過程中的各類專題數(shù)據(jù)實(shí)體的錄入及入庫過程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的提煉總結(jié)，保證對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確錄入，是地學(xué)信息多源數(shù)據(jù)庫建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容。針對(duì)這兩個(gè)步驟，可以分別形成數(shù)據(jù)提交/錄入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和數(shù)據(jù)入庫流程規(guī)范，為后期數(shù)據(jù)庫建設(shè)的數(shù)據(jù)采集、提交和入庫工作提供便利[14]。

在上述工作基礎(chǔ)上采用預(yù)選區(qū)數(shù)據(jù)庫-專題數(shù)據(jù)子庫-專題數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表格3級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，建成高放廢物地質(zhì)處置預(yù)選區(qū)地學(xué)信息數(shù)據(jù)庫(表1是預(yù)選區(qū)數(shù)據(jù)庫建設(shè)樣例)。

表1 北山預(yù)選區(qū)地學(xué)信息庫建設(shè)內(nèi)容

續(xù)表 1

圖1 數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能在地學(xué)信息庫開發(fā)中的地位與作用Fig.1 Status and role of data presentations in geo-information database development

2 數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)

數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)的實(shí)質(zhì)就是數(shù)據(jù)查詢與展示，具體是指通過定制相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)檢索和查詢服務(wù)，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)按條件篩選為數(shù)據(jù)集并將其展示出來的過程。

2.1 數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)在整個(gè)地學(xué)信息庫開發(fā)中的作用有3個(gè)方面：首先，功能設(shè)計(jì)要能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)調(diào)用、展示與二次利用，以保證數(shù)據(jù)順利被用戶檢索和使用；其次，通過功能開發(fā)，解決地學(xué)信息庫平臺(tái)的核心功能問題——數(shù)據(jù)檢索與查詢能力，提供和定制數(shù)據(jù)服務(wù)后端應(yīng)用；最后，為地學(xué)信息平臺(tái)應(yīng)用提供具體的數(shù)據(jù)報(bào)表和接口(圖1)。

數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能的實(shí)現(xiàn)主要是通過SQL語言后臺(tái)調(diào)用數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，再利用編程工具個(gè)性化定制展示模塊/模板，將數(shù)據(jù)人機(jī)交互式展示出來的過程，數(shù)據(jù)查詢檢索功能的實(shí)現(xiàn)是數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)的基礎(chǔ)(圖2)。

2.2 數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

鑒于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的多源性和復(fù)雜性，直接進(jìn)行查詢?nèi)菀讓?dǎo)致查詢?cè)O(shè)計(jì)不能突出重點(diǎn)需求。因此，本文開發(fā)研究中涉及的查詢檢索都是基于已經(jīng)發(fā)布的高放廢物地質(zhì)處置選址導(dǎo)則作為檢索依據(jù)設(shè)計(jì)的[15]。目前數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)做不到選址導(dǎo)則要求的詳細(xì)性和完備性，所以本文中的查詢檢索以提煉總結(jié)后的

圖2 數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)技術(shù)路線圖Fig.2 Technique roadmap for the development of data applications presentations

圖3 北山查詢系統(tǒng)DemoFig.3 Demo for Beishan query system

場(chǎng)址定量化評(píng)價(jià)體系中的指標(biāo)為主要查詢檢索依據(jù)[16]。這樣既可把握高放廢物地質(zhì)處置選址與場(chǎng)址評(píng)價(jià)的實(shí)際需求，還可以對(duì)已經(jīng)形成的選址導(dǎo)則的完備性、可操作性、應(yīng)用效果進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。

以北山預(yù)選區(qū)地學(xué)信息數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)，利用C#和SQL語言相結(jié)合的編程方法，最終實(shí)現(xiàn)查詢模塊-查詢窗口-個(gè)性化設(shè)計(jì)報(bào)表為主的3級(jí)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單查詢系統(tǒng)(圖3)。

2.3 個(gè)性化數(shù)據(jù)表述模板應(yīng)用案例

以地球化學(xué)樣品測(cè)試數(shù)據(jù)為例，介紹個(gè)性化數(shù)據(jù)表述模板設(shè)計(jì)及開發(fā)基本情況。首先，預(yù)選區(qū)數(shù)據(jù)庫中的地球化學(xué)樣品數(shù)據(jù)均是由樣品數(shù)據(jù)子庫中的取樣位置信息表、樣品基本信息表及地球化學(xué)數(shù)據(jù)子庫中的樣品分析結(jié)果表組成，這些相關(guān)信息跨庫存儲(chǔ)方式，保證了樣品從最初獲取到最終測(cè)試結(jié)果全過程數(shù)據(jù)的完整與準(zhǔn)確。因此，對(duì)于地球化學(xué)樣品數(shù)據(jù)這類跨庫存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)調(diào)用來源多樣的科研數(shù)據(jù)，必須要定制專門的數(shù)據(jù)表述模板，盡可能滿足不同人員的多樣查詢需求，同時(shí)完整還原和展示相關(guān)數(shù)據(jù)(圖4)。圖4為碳、氧同位素測(cè)試結(jié)果的個(gè)性化展示模板，主要包括樣品基本信息(存儲(chǔ)于樣品數(shù)據(jù)子庫的樣品信息表)、取樣位置信息(存儲(chǔ)于樣品數(shù)據(jù)子庫的位置信息表)、樣品化學(xué)測(cè)試分析過程和測(cè)試結(jié)果信息(存儲(chǔ)于地球化學(xué)子庫的碳、氧同位素測(cè)試結(jié)果表)等內(nèi)容，通過模板設(shè)計(jì)與整合，將存儲(chǔ)于不同子庫中、與地球化學(xué)樣品相關(guān)的所有數(shù)據(jù)集中在一起展示，這樣通過輸入不同的關(guān)鍵詞，就能檢索到最全面的樣品相關(guān)信息，最大程度的方便數(shù)據(jù)使用人員，這也正是整個(gè)數(shù)據(jù)表述功能開發(fā)工作的意義所在。

圖4 樣品數(shù)據(jù)跨庫檢索個(gè)性化表述模板Fig.4 Personalization presentation template of cross-database retrieval for specimen data

3 結(jié)論

本文以高放廢物處置地學(xué)信息庫系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境搭建-預(yù)選區(qū)數(shù)據(jù)庫建設(shè)-數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)為主線，從解決項(xiàng)目組實(shí)際需求的角度，理清了整個(gè)地學(xué)信息庫數(shù)據(jù)資源服務(wù)與開發(fā)的技術(shù)流程，得出了以下認(rèn)識(shí)：

(1)地學(xué)信息庫數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)的實(shí)現(xiàn)，不僅驗(yàn)證了地學(xué)信息庫系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的高效性、穩(wěn)定性，而且證實(shí)了前期數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性和適宜性，同時(shí)也能夠從實(shí)際應(yīng)用與開發(fā)角度對(duì)前期工作進(jìn)行檢驗(yàn)與校正；

(2)以系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境為開發(fā)平臺(tái)，利用.NET編程平臺(tái)與SQL語言結(jié)合的編程手法，完全可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)，同時(shí)個(gè)性化表述模板的設(shè)計(jì)與開發(fā)能夠滿足多元化的用戶實(shí)際使用需求；

(3)以北山預(yù)選區(qū)地學(xué)信息數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)，直接驗(yàn)證了數(shù)據(jù)庫建設(shè)是成功的；

(4)基于選址導(dǎo)則為數(shù)據(jù)查詢檢索依據(jù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用表述功能開發(fā)的實(shí)現(xiàn)，不僅保證了數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的完備性和一致性，而且為地學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的可擴(kuò)展性奠定了基礎(chǔ)。

[1]王 駒，陳偉明，蘇 銳，等.高放廢物處置及其若干關(guān)鍵科學(xué)問題[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006,25(4):801-812.

[2]王 駒.高放廢物深地質(zhì)處置:回顧與展望[J].鈾礦地質(zhì)，2009,25(2):71-77.

[3]王 駒，蘇 銳，陳 亮等.甘肅北山高放廢物地質(zhì)處置地下實(shí)驗(yàn)室若干戰(zhàn)略問題的考慮[J].世界核地質(zhì)科學(xué)，2014，31(Suppl.1):125-130.

[4]GEOTAB.Overview[R]. E. Eriksson, B. Johansson, etc. SKB,TR92-01,1992.1.

[5]IAEA.International Conference on the safety of radioactive waste disposal [R].Tokyo, Japan: IAEA CN-1353-7,2005.

[6]劉政榮.PPGIS及其在加拿大安大略省核廢料處理選址項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)，2005,30(1):82-85.

[7]Tetreault S.Documents added to Yucca database[J].Las Vegas Review-Journal,May 1,2007.

[8]MoDeRn Partners.MoDeRn Monitoring Reference Framework Report[R].European Commission, 2013.

[9]李 軍，樊 艾，黃樹桃，等.高放廢物處置庫預(yù)選場(chǎng)地地學(xué)信息庫的建立[J].世界核地質(zhì)科學(xué)，1998,14(2):107-111.

[10]李翰波，黃樹桃，趙永安.基于WebGIS的北山高放廢物處置地學(xué)信息系統(tǒng)的研究[J].世界核地質(zhì)科學(xué)，2007,24(1):39-43.

[11]高 敏，黃樹桃，王樹紅，等.高放廢物地質(zhì)處置元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)與編輯模塊開發(fā)[J].世界核地質(zhì)科學(xué)，2010,25(4):37-41.

[12]鐘 霞，王 駒，黃樹桃，等.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[J].世界核地質(zhì)科學(xué)，2010,27(4):219-222.

[13]王 鵬，高 敏，黃樹桃，等.高放廢物地質(zhì)處置地學(xué)信息庫運(yùn)行環(huán)境建設(shè)[J].世界核地質(zhì)科學(xué)，2014，31(Suppl.1):299-304.

[14]趙永安，黃樹桃，鄔 倫,等.高放廢物地質(zhì)處置地學(xué)信息數(shù)據(jù)庫規(guī)范研究[J].世界核地質(zhì)科學(xué)，2014，31(Suppl.1):290-298.

[15]高水平放射性廢物地質(zhì)處置設(shè)施選址HAD 401/06[S].國家核安全局,2013.

[16]蘇 銳，王 駒.高放廢物地質(zhì)處置庫場(chǎng)址適宜性定量化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系初探[J].世界核地質(zhì)科學(xué)，2014，31(Suppl.1):131-141.

Development of Data Applications and Presentations for Geological Information Database of HLW Disposal

WANG Peng，HUANG Shu-tao，ZHAO Yong-an， WANG Hong-bin

(CNNCKeyLaboratoryonGeologicalDisposalofHigh-levelRadioactiveWaste,BeijingResearchInstituteofUraniumGeology,Beijing100029,China)

Following the principal line of system operation environment construction, database construction and data expression development for high level radiowaste disposal，this article realized the development of data presentation of applications for geological information database of HLW disposal. The programming methods of SQL and C# were used based on detail and clear explaination of geological information database of HLW disposal. Then query and retrieval of data was achieved, invocation and display of data was fulfilled. This method not only verified the correction and suitability of database structure design，system operation environment construction and database construction，it also laid a solid foundation for further development of geological information platform.

high-level radioactive waste geological disposal; system operation environment construction; geological information database construction; development of data application and data expression

10.3969/j.issn.1000-0658.2015.04.010

王鵬(1989—)，男，助理工程師，主要從事高放廢物地質(zhì)處置研究工作。E-mail:feiyu618@126.com

1000-0658(2015)04-0477-06

TP392

A

[改稿日期]2015-01-21 [改回日期]2015-04-07