基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺開發(fā)

◆綦 亮 武枝 盛有錫 趙麗娜

（山東正元冶達(dá)科技發(fā)展有限公司 山東 250000）

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺開發(fā)

◆綦 亮 武枝 盛有錫 趙麗娜

（山東正元冶達(dá)科技發(fā)展有限公司 山東 250000）

本文以某市各個(gè)縣市區(qū)為例，探討了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，在建立和完善地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)框架的基礎(chǔ)上，通過推進(jìn)信息化體系建設(shè)，整合各類地質(zhì)環(huán)境信息資源，構(gòu)建地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)分中心，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境信息的大綜合、大協(xié)作和大集成，開發(fā)建立了地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺。進(jìn)一步建成系統(tǒng)一體化、數(shù)據(jù)集成化、信息綜合化和成果可視化的地質(zhì)環(huán)境信息平臺，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境信息服務(wù)能力的全面提升。

地質(zhì)環(huán)境；監(jiān)測；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

0 引言

我國地質(zhì)環(huán)境信息化工作近年來取得了較大進(jìn)展。國家級信息網(wǎng)絡(luò)框架基本形成，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范初步建立，國家級地質(zhì)環(huán)境信息平臺初具規(guī)模。但是，全國地質(zhì)環(huán)境信息化建設(shè)發(fā)展不平衡，信息化的統(tǒng)籌整合還需進(jìn)一步加強(qiáng)。地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)管理和存儲分散，存在數(shù)據(jù)孤島問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)共享難度較大，海量數(shù)據(jù)集成度較低，綜合分析能力較弱，地質(zhì)環(huán)境信息的多目標(biāo)服務(wù)能力較低，難以適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展等對地質(zhì)環(huán)境信息越來越高的需求。因此，迫切需要大力推進(jìn)科技創(chuàng)新，加強(qiáng)地質(zhì)環(huán)境信息化建設(shè)，建立業(yè)務(wù)支撐、決策支持和綜合服務(wù)體系，全面提升地質(zhì)環(huán)境管理和服務(wù)水平。

1 技術(shù)方法

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”，是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品和物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1.2 數(shù)據(jù)建設(shè)技術(shù)方法

數(shù)據(jù)建設(shè)內(nèi)容包括已有基礎(chǔ)地理圖件的整理及入庫、業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)整理及入庫，以及與已有的地質(zhì)災(zāi)害三維一張圖的集成。

（1）基礎(chǔ)地理圖件整理及入庫技術(shù)方法

基礎(chǔ)地理圖件整理及建庫的內(nèi)容包括全市范圍以及示范區(qū)、重點(diǎn)地區(qū)不同比例尺的行政區(qū)劃、交通（公路鐵路）、水系、地形地貌、植被等基礎(chǔ)地理和測繪數(shù)據(jù)，通過格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)拼接、數(shù)據(jù)入庫（操作庫）、數(shù)據(jù)切片和金字塔處理以及信息發(fā)布，形成統(tǒng)一的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫。

（2）業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)整理及入庫技術(shù)方法

通過開發(fā)面向不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)上載模塊或腳本程序，實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的進(jìn)行檢查、整理、優(yōu)化、上載入庫，實(shí)現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)的篩選、整合、入庫到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)自動(dòng)提取處理和傳送，上載入庫到操作數(shù)據(jù)庫。

屬性數(shù)據(jù)庫整合入庫技術(shù)方法需要根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)情況，采用自動(dòng)和人工結(jié)合的方式，對無法自動(dòng)處理的問題，通過手工糾正和處理，保障數(shù)據(jù)整合、入庫的質(zhì)量。

1.3 地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺建設(shè)技術(shù)方法

基于云計(jì)算、SOA技術(shù)，開展地質(zhì)環(huán)境服務(wù)體系建設(shè)、基于信息目錄管理系統(tǒng)建設(shè)、數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)建設(shè)、地質(zhì)環(huán)境信息發(fā)布系統(tǒng)建設(shè)等，最終建設(shè)系統(tǒng)一體化、數(shù)據(jù)集成化、信息綜合化和成果可視化的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺，提升對政府決策支持、專業(yè)科學(xué)研究和社會(huì)公眾需求的全方位信息服務(wù)能力。

1.4 地質(zhì)環(huán)境業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)方法

在地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)中心建設(shè)、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺建設(shè)以及國家地質(zhì)環(huán)境信息化建設(shè)成果的基礎(chǔ)上，基于SOA技術(shù)、GIS技術(shù)、Web技術(shù)、組件技術(shù)等，快速搭建、定制開發(fā)地質(zhì)環(huán)境業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，重點(diǎn)建設(shè)地下水監(jiān)測與管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

2 服務(wù)對象與內(nèi)容

根據(jù)《全國地質(zhì)環(huán)境信息化建設(shè)方案》的要求，地質(zhì)環(huán)境信息化服務(wù)對象是部—省—市—縣四級政府主管部門，專業(yè)技術(shù)人員、社會(huì)公眾。確定某市地質(zhì)環(huán)境信息化服務(wù)對象為市—縣兩級政府主管部門，專業(yè)技術(shù)人員、社會(huì)公眾。

2.1 為主管機(jī)關(guān)及地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測部門提供決策支撐服務(wù)

為政府主管機(jī)關(guān)及地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測部門提供全面、準(zhǔn)確的區(qū)域地質(zhì)環(huán)境總體狀況信息，支撐國土資源規(guī)劃編制、地質(zhì)環(huán)境管理、地質(zhì)災(zāi)害防治與應(yīng)急指揮、地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、監(jiān)測和評價(jià)工作。

2.2 為專業(yè)技術(shù)人員提供專業(yè)研究服務(wù)

為業(yè)務(wù)專家及技術(shù)人員提供操作簡單、方便的數(shù)據(jù)采集軟件，輔助完成現(xiàn)場或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和快速處理；實(shí)時(shí)獲取業(yè)務(wù)工作所需要的數(shù)據(jù)資源及相關(guān)分析工具，進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境綜合評價(jià)、分析預(yù)測及預(yù)警預(yù)報(bào)等；提供高效、便捷的數(shù)據(jù)目錄檢索服務(wù)、數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計(jì)分析服務(wù)、專題圖輔助編制服務(wù)、決策分析應(yīng)用服務(wù)、專題分析研究服務(wù)等。

2.3 為社會(huì)公眾提供科普知識及地質(zhì)環(huán)境保護(hù)信息查詢服務(wù)

為公眾提供地下水污染程度、礦山地質(zhì)環(huán)境修復(fù)治理信息、國家在地質(zhì)環(huán)境保護(hù)方面部署重點(diǎn)工作、科研項(xiàng)目及相關(guān)成果信息以及熱點(diǎn)新聞等地質(zhì)環(huán)境狀況、科普知識及相關(guān)法律法規(guī)查詢，提高全社會(huì)保護(hù)地質(zhì)環(huán)境和防災(zāi)減災(zāi)意識。

3 運(yùn)行模式

地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺采用B/S運(yùn)行模式融入GIS技術(shù)進(jìn)行建設(shè)。

B/S結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于客戶端無須安裝管理軟件，只要有瀏覽器即可和服務(wù)器端數(shù)據(jù)相連，實(shí)現(xiàn)共享，從而能很好地提高系統(tǒng)的性能：

（1）交互性好：由于（僅需）在客戶端安裝有瀏覽器即可。

（2）保證了數(shù)據(jù)資源的集中管理和控制，保證了數(shù)據(jù)的完整性和系統(tǒng)的安全性。

（3）降低了系統(tǒng)的通訊開銷，可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢。

（4）系統(tǒng)性能高，反應(yīng)速度快。

（5）擴(kuò)展性好，對于系統(tǒng)軟件和硬件的變化也具有很好的適應(yīng)性和靈活性。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 GIS技術(shù)

地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)是近些年迅速發(fā)展起來的一門空間信息分析技術(shù)，在資源與環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域中，它發(fā)揮著技術(shù)先導(dǎo)的作用。GIS技術(shù)不僅可以有效地管理具有空間屬性的各種資源環(huán)境信息，對資源環(huán)境管理和實(shí)踐模式進(jìn)行快速和重復(fù)的分析測試，便于制定決策、進(jìn)行科學(xué)和政策的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)，而且可以有效地對多時(shí)期的資源環(huán)境狀況及生產(chǎn)活動(dòng)變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測和分析比較，也可將數(shù)據(jù)收集、空間分析和決策過程綜合為一個(gè)共同的信息流，明顯地提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，為解決資源環(huán)境問題及保障可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。

圖 1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4.2 .Net技術(shù)

.NET就是微軟用來實(shí)現(xiàn)XML，Web Services，SOA（面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)service-oriented architecture）和敏捷性的技術(shù)。.NET是微軟的新一代技術(shù)平臺，為敏捷商務(wù)構(gòu)建互聯(lián)互通的應(yīng)用系統(tǒng)，這些系統(tǒng)是基于標(biāo)準(zhǔn)的、聯(lián)通的、適應(yīng)變化的、穩(wěn)定的和高性能的。從技術(shù)的角度，一個(gè).NET應(yīng)用是一個(gè)運(yùn)行于.NET Framework之上的應(yīng)用程序。（更精確的說，一個(gè).NET應(yīng)用是一個(gè)使用.NET Framework類庫來編寫，并運(yùn)行于公共語言運(yùn)行時(shí)Common Language Runtime之上的應(yīng)用程序。）如果一個(gè)應(yīng)用程序跟.NET Framework無關(guān)，它就不能叫做.NET程序。比如，僅僅使用了XML并不就是.NET應(yīng)用，僅僅使用SOAP SDK調(diào)用一個(gè)Web Service也不是.NET應(yīng)用。.NET是基于Windows操作系統(tǒng)運(yùn)行的操作平臺，應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)的分布式。

4.3 WebService技術(shù)

Web service是一個(gè)平臺獨(dú)立的，松耦合的，自包含的、基于可編程的web的應(yīng)用程序，可使用開放的XML標(biāo)準(zhǔn)來描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、協(xié)調(diào)和配置這些應(yīng)用程序，用于開發(fā)分布式的互操作的應(yīng)用程序。

5 主要成果

5.1 地質(zhì)環(huán)境信息系統(tǒng)建設(shè)

地質(zhì)環(huán)境信息發(fā)布系統(tǒng)按照類別發(fā)布信息內(nèi)容。包括新聞公告管理、環(huán)境信息管理、水質(zhì)監(jiān)測信息管理和圖片新聞管理等模塊。

圖 2 地質(zhì)環(huán)境信息圖

5.2 地下水監(jiān)測與管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)

整理提取現(xiàn)有地下水資料，建立地下水專題數(shù)據(jù)集，多種資料集中管理，統(tǒng)一發(fā)布，實(shí)現(xiàn)專題數(shù)據(jù)一體化管理和共享。建設(shè)地下水實(shí)時(shí)監(jiān)測點(diǎn)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，建立監(jiān)測點(diǎn)長期運(yùn)行、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，為今后建立基于大數(shù)據(jù)的地下水信息挖掘、分析、利用奠定了基礎(chǔ)。

圖 3 監(jiān)測信息圖

6 結(jié)語

按照全國地質(zhì)環(huán)境信息化建設(shè)工作總體部署提出的“統(tǒng)一機(jī)構(gòu)、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一軟件、分步實(shí)施”的指導(dǎo)思想，圍繞地質(zhì)環(huán)境管理工作目標(biāo)，以地質(zhì)環(huán)境業(yè)務(wù)工作為主線，以現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為手段，以組織機(jī)構(gòu)和人才隊(duì)伍建設(shè)為支撐，大力推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施體系、標(biāo)準(zhǔn)體系、數(shù)據(jù)體系、軟件體系等體系建設(shè)，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算和虛擬化技術(shù)的新一代地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)中心。構(gòu)建資源充分共享的數(shù)字地質(zhì)環(huán)境，建立系統(tǒng)一體化、數(shù)據(jù)集成化、信息綜合化和成果可視化的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境信息的大綜合、大協(xié)作和大集成。提升對政府決策支持、專業(yè)科學(xué)研究和社會(huì)公眾需求的全方位地質(zhì)環(huán)境信息服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境信息化建設(shè)跨越式發(fā)展，促使地質(zhì)環(huán)境信息化建設(shè)邁上新的臺階。

[1]孫加龍,水利工程動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010.

[2]徐遙令等.基于 GIS的河流水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)[J].浙江:電氣時(shí)代，2005.