基于云平臺的山東省地質(zhì)災(zāi)害綜合服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

盧曉龍，牛沖，劉同文，張迎偉

(山東省地質(zhì)測繪院，山東 濟南　250002)

基于云平臺的山東省地質(zhì)災(zāi)害綜合服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

盧曉龍，牛沖，劉同文，張迎偉

(山東省地質(zhì)測繪院，山東 濟南250002)

提出了建設(shè)云GIS的完整的解決方案，通過研究云平臺技術(shù)的交付模式和地理信息系統(tǒng)的特點，結(jié)合山東省地質(zhì)災(zāi)害信息管理的實際需求，開發(fā)了基于云平臺的山東省地質(zhì)災(zāi)害綜合服務(wù)系統(tǒng)。針對云GIS(地理信息系統(tǒng))海量的存儲空間數(shù)據(jù)及豐富的信息顯示的特點，對地質(zhì)災(zāi)害點數(shù)據(jù)進行高速處理和實時顯示，文中設(shè)計了系統(tǒng)的建設(shè)方案，在云平臺的架構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)了對山東省地質(zhì)災(zāi)害信息點的管理、查詢、科普、統(tǒng)計等需求，實現(xiàn)了基于云平臺技術(shù)的山東省地質(zhì)災(zāi)害綜合服務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)。

GIS；云平臺；地質(zhì)災(zāi)害；系統(tǒng)；山東省

引文格式：盧曉龍，牛沖，劉同文，等.基于云平臺的山東省地質(zhì)災(zāi)害綜合服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].山東國土資源，2015,31(2)：46-49.LU Xiaolong, NIU Chong, LIU Tongwen, etc.Design and Implementation of Geological Disasters Integrated Service System in Shandong Province Based on Cloud Platform[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(2):46-49.

地質(zhì)災(zāi)害指因人類活動或自然因素所引發(fā)的危害人民生命和財產(chǎn)安全的地震、地裂縫、塌陷、沉降、崩塌、滑坡、泥石流等。如郯城縣馬陵山地震地質(zhì)、棗莊熊耳山崩塌地質(zhì)災(zāi)害等[1]。對于山東省，由純自然因素引起的地質(zhì)災(zāi)害從數(shù)量和規(guī)模上來講在全國并不嚴重，不過由于其既是資源大省，又是經(jīng)濟大省，社會經(jīng)濟活動、人類工程尤其是礦業(yè)活動比較強烈，人類活動誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害卻頻繁發(fā)生。再者其人口密度大、城鎮(zhèn)化水平高，一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害便會造成巨大的損失。由于山東省地貌條件較復(fù)雜、降水時間和空間分布極不均勻，且地質(zhì)資源開采程度較高。加之不合理的過量開采和其他不合理的工程經(jīng)濟活動，導(dǎo)致魯西、魯北平原區(qū)的地面沉降、地面塌陷和沿海地區(qū)的海(咸)水入侵等地質(zhì)災(zāi)害日趨嚴重，魯中南中低山丘陵和魯東低山丘陵區(qū)的崩塌、滑坡、泥石流，以及山前平原、山間盆地、谷地的地面塌陷和地裂縫頻繁發(fā)生。

1　云平臺技術(shù)介紹

1.1云平臺簡介

云平臺是對基于網(wǎng)絡(luò)的、可配置的共享計算資源池能夠方便、按需訪問的一種模型，這些可配置的共享計算資源池包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、存儲及服務(wù)，這些資源池能夠以最少的管理工作或者通過與服務(wù)提供者的交互進行快速的供應(yīng)和釋放[2]。

1.2云平臺技術(shù)的實現(xiàn)

云平臺采用計算機集群組建數(shù)據(jù)中心，通過服務(wù)的形式交付給用戶，用戶能夠按需購買云平臺資源[3]。以此來看，云平臺與網(wǎng)格計算的目標相似，但云平臺和網(wǎng)格計算等傳統(tǒng)的分布式計算有著明顯的區(qū)別：云平臺是彈性的，即云平臺能根據(jù)工作負載大小動態(tài)分配資源；其次，相對于強調(diào)異構(gòu)資源共享的網(wǎng)格計算，云平臺更強調(diào)大規(guī)模資源池的分享，通過分享提高資源復(fù)用率，并利用規(guī)模經(jīng)濟降低運行成本。最后，云平臺需要考慮經(jīng)濟成本，因此軟硬件設(shè)計不再一味追求高性能，而要綜合考慮成本、可用性、可靠性等因素。

1.3與傳統(tǒng)技術(shù)比較

近年來，云計算技術(shù)的快速發(fā)展和超大規(guī)模，已經(jīng)在全球范圍內(nèi)成為IT行業(yè)最炙手可熱的主題[4]。首先，它使軟硬件分離，真實共享了計算和存儲資源，使中小企業(yè)運用高頻率計算成為可能。其次，并發(fā)多用戶業(yè)務(wù)應(yīng)用，節(jié)省大量資源。有成本低，易于管理，方式靈活等傳統(tǒng)IT技術(shù)無法比擬的優(yōu)點。

2　系統(tǒng)的設(shè)計

2.1技術(shù)路線

基于云平臺技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害綜合服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，包括系統(tǒng)需求分析、調(diào)研、軟件設(shè)計、功能開發(fā)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫建設(shè)、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)試運行等，主要技術(shù)路線如圖1所示：

圖1　系統(tǒng)技術(shù)路線圖

2.2系統(tǒng)總體架構(gòu)

地質(zhì)災(zāi)害綜合服務(wù)系統(tǒng)主要針對公眾發(fā)布設(shè)計，利用先進的GIS技術(shù)、計算機技術(shù)和云平臺資源，采用通行的軟件設(shè)計標準、數(shù)據(jù)標準和B/S模式，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示：

圖2　系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2.3系統(tǒng)的集成

系統(tǒng)集成是通過結(jié)構(gòu)化的綜合布線系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各個分離的設(shè)備、功能和信息等集成到相互關(guān)聯(lián)的、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)之中，使資源達到充分共享，實現(xiàn)集中、高效、便利的管理。系統(tǒng)集成采用功能集成、網(wǎng)絡(luò)集成、軟件界面集成等多種集成技術(shù)[5]。該系統(tǒng)部署在山東省計算中心的云公共服務(wù)平臺，配置數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、備份服務(wù)器、文件服務(wù)器等，基于網(wǎng)絡(luò)面向全省以及全國用戶訪問使用。

3　系統(tǒng)主要功能介紹

3.1大數(shù)據(jù)服務(wù)

以地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的資料為基礎(chǔ),結(jié)合野外實地調(diào)查的多媒體數(shù)據(jù)，建立了地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫，包括山東省的滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地裂縫等幾千個災(zāi)害點信息。每個災(zāi)害點的詳細地理位置、經(jīng)緯度坐標、規(guī)模等級、災(zāi)情等級、險情等級、威脅人口、直接經(jīng)濟損失、威脅財產(chǎn)、目前穩(wěn)定狀態(tài)等屬性信息都可以統(tǒng)計，系統(tǒng)支持多模式專題統(tǒng)計數(shù)據(jù)(圖3)。

圖3　系統(tǒng)數(shù)據(jù)內(nèi)容圖

3.2氣象信息發(fā)布功能

系統(tǒng)集成了氣象信息發(fā)布功能，直接調(diào)取國家氣象局對外發(fā)布的實時更新的氣象信息，能快速獲知地質(zhì)災(zāi)害點附近的天氣信息，為高效決策提供有力的幫助。當需要查詢氣象信息時，將地圖定位至興趣點或直接選擇興趣點，可得到當?shù)刈钚碌脑敱M氣象信息以及未來幾天的天氣預(yù)報信息(圖4)。

圖4　氣象信息發(fā)布圖

3.3逃生路線模擬

逃生路線模擬是假設(shè)某區(qū)域發(fā)生了地質(zhì)災(zāi)害，通過在地圖上添加逃生路線，并設(shè)定好逃生的速度，模擬如何得到受災(zāi)區(qū)域的最優(yōu)逃生路線。逃生路線模擬對話框包括逃生速度、所需時間、添加逃生路線等功能(圖5)。

圖5　逃生路線模擬圖

3.4屬性統(tǒng)計分析

屬性統(tǒng)計分析既可以按照所發(fā)生的區(qū)域統(tǒng)計不同災(zāi)害類型的分布情況又可以按照災(zāi)害類型統(tǒng)計在不同區(qū)域的分布情況，并且統(tǒng)計結(jié)果由柱狀圖、餅狀圖和報表3種不同形式進行表達。例如統(tǒng)計濟南市所有災(zāi)害類型的信息，柱狀圖可以統(tǒng)計濟南市每種災(zāi)害類型的發(fā)生頻次、威脅人口、威脅財產(chǎn)都可以清楚地展現(xiàn)出來(圖6)。

圖6　屬性統(tǒng)計分析圖

4　建議

雖然云平臺是信息技術(shù)利用長足發(fā)展最佳模式[6]，但目前應(yīng)用中還存在一些問題；一是數(shù)據(jù)安全問題。在互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，數(shù)據(jù)有被丟失和泄漏可能性，必須通過相關(guān)法律和制度來進行約束。二是云計算在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中存在延遲或者中斷現(xiàn)象，通過網(wǎng)絡(luò)遠程訪問，雖然目前網(wǎng)速提高很快，但是和局域網(wǎng)相比，速度還是有所延遲的，如果一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題會無法訪問，所以要求在云環(huán)境設(shè)計中要通過相關(guān)技術(shù)手段，來規(guī)避和防止此類問題發(fā)生。

5　結(jié)語

云計算本質(zhì)上是一種更加靈活、高效、低成本、節(jié)能的信息運作平臺[7],利用云平臺技術(shù)與Web-GIS技術(shù)相結(jié)合進行地質(zhì)災(zāi)害綜合服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè),目前在國內(nèi)外并不多見，該系統(tǒng)改變了以往C/S架構(gòu)不靈活、過于專業(yè)、客戶端龐大、數(shù)據(jù)無法充分共享和及時更新的問題，也克服了功能單一的桌面GIS在地質(zhì)災(zāi)害信息管理時表現(xiàn)力差的問題。系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)，公眾通過瀏覽器即可瀏覽系統(tǒng)提供的各種信息服務(wù)。同時，該研究對地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)進行科學(xué)化管理，對地災(zāi)數(shù)據(jù)的完整性、現(xiàn)實性以及快速準確地進行各種災(zāi)害信息的查詢、檢索、統(tǒng)計和輸出，為防災(zāi)減災(zāi)、政府決策和社會經(jīng)濟建設(shè)提供技術(shù)保障，能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]王世進,萬渝生,張增奇，等.山東省主要地質(zhì)遺跡形成時代及分布特征[J].山東國土資源,2013，29(2):1-11.

[2]林曉芳.基于WebGIS的地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)的研究及實現(xiàn)[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué),2009.

[3]趙玉國.基于云計算的WebGIS系統(tǒng)構(gòu)架研究[J].西昌學(xué)院學(xué)報,2010,24(2):45-47.

[4]錢景輝.數(shù)據(jù)中心在云計算需求下的技術(shù)分析[J].現(xiàn)代計算機,2012，(14):32-36.

[5]楊健,李海波,余波.GIS在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測中的應(yīng)用[J].中國水運(下半月)，2010，10(1)：74-76.

[6]劉曉茜.云計算數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)及其調(diào)度機制研究[D].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2011.

[7]楊波.數(shù)字圖書館的云計算道路[J].中國信息界,2012，201(1)：50-53.

Design and Implementation of Geological Disasters Integrated Service System in Shandong Province Based on Cloud Platform

LU Xiaolong, NIU Chong, LIU Tongwen, ZHANG Yingwei

(Shandong Geological Surveying and Mapping institute, Shandong Jinan 250002, China)

In this paper, complete solutions of constructing cloud GIS has been put forward. Based on delivery model and characteristics of geographic information system of cloud computing platform, combining with actual needs of information management of geological disasters in Shandong Province, comprehensive service system of geological disasters in Shandong Province based on cloud computing platform has been set up. Pointing to characteristics of massive data storage and varied information, high speed processing and real-time display of geological hazards, the construction scheme of the system has been designed. On the basis of architecture design of cloud computing platform, information management, inquiry, popularization of science and statistics of geological disasters have been realized, and the development of comprehensive service system of geological disasters in Shandong Province has been realized as well.

GIS；cloud platform；geological disasters；system; Shandong Province

2014-07-09；

2014-07-30；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

盧曉龍(1980—)，男，陜西岐山人，主要從事基礎(chǔ)測繪、GIS技術(shù)開發(fā)、信息化管理方面的研究工作；E-mail:18709579@qq.com

P208

B