全國(guó)活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)集成與共享平臺(tái)設(shè)計(jì)與建設(shè)
——以華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層探測(cè)和調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)信息共享平臺(tái)為例

隋 遠(yuǎn) 杜克平* 于貴華 徐錫偉 吳熙彥 甘德強(qiáng)

1)北京師范大學(xué)， 地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院， 北京 100875 2)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所， 活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100029

全國(guó)活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)集成與共享平臺(tái)設(shè)計(jì)與建設(shè)
——以華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層探測(cè)和調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)信息共享平臺(tái)為例

隋 遠(yuǎn)1)杜克平1)*于貴華2)徐錫偉2)吳熙彥2)甘德強(qiáng)1)

1)北京師范大學(xué)， 地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院， 北京 100875 2)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所， 活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100029

對(duì)中國(guó)活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的發(fā)展成果進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹， 以 “華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層探測(cè)和調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)信息共享平臺(tái)”的建設(shè)過程為例， 討論了通過WebGIS實(shí)現(xiàn)活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)發(fā)布與共享的可行性， WebGIS技術(shù)可較好地解決活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)的共享問題。共享系統(tǒng)總體目標(biāo)是快速安全地共享高精度、 專業(yè)化的活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用B/S模式流行的3層架構(gòu)結(jié)構(gòu)： GIS服務(wù)器+Web服務(wù)器+客戶端瀏覽器， 后端數(shù)據(jù)庫(kù)是將多個(gè)華北地區(qū)的活動(dòng)斷層子庫(kù)集成后的總數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)不但具有基本的瀏覽、 查詢功能， 還可以進(jìn)行條件查詢、 點(diǎn)擊查詢、 斷層定位等細(xì)粒度的操作?，F(xiàn)階段系統(tǒng)建設(shè)重點(diǎn)放在了 “數(shù)據(jù)共享的實(shí)現(xiàn)”和 “數(shù)據(jù)精度”上， 借助GIS的強(qiáng)大功能還可以實(shí)現(xiàn)更多， 比如在線編輯、 自定義GP模型等。

活動(dòng)斷層 WebGIS 數(shù)據(jù)發(fā)布 數(shù)據(jù)共享

0 引言

近幾年地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)， 給人類的生產(chǎn)生活造成了巨大損失， 其中地震逐漸成為全球范圍內(nèi)發(fā)生最頻繁， 破壞力最強(qiáng)的災(zāi)害之一。大量震例表明， 活動(dòng)斷層地震錯(cuò)動(dòng)帶或地震地表破裂帶上的建筑物和生命線工程是無法以抗震設(shè)計(jì)的手段來減災(zāi)的， “避讓”活動(dòng)斷層錯(cuò)動(dòng)帶是減災(zāi)的首選對(duì)策。因此， 準(zhǔn)確探明活動(dòng)斷層的位置、 滑動(dòng)速度等特性， 建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)可以幫助社會(huì)減輕災(zāi)害帶來的損失， 保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全(徐錫偉等， 2002)。中國(guó)在1996年建成了第1個(gè)單機(jī)版的活動(dòng)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)(于貴華等， 1996)。隨著國(guó)家 “十五” 重點(diǎn)科學(xué)工程 “中國(guó)數(shù)字地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目”6個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之一的 “中國(guó)地震活動(dòng)斷層探測(cè)技術(shù)系統(tǒng)”——“活動(dòng)斷層探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)”分項(xiàng)工程等工作的開展， 以福州市活動(dòng)斷層信息管理系統(tǒng)(于貴華等， 2006)為首， 相繼建起了一系列(柔潔等， 2008； 劉娜等， 2009； 葛孚剛等， 2011)活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)。另外， “中國(guó)地震活動(dòng)斷層探測(cè)技術(shù)系統(tǒng)”項(xiàng)目實(shí)施過程中， 以ArcGIS平臺(tái)為基礎(chǔ)， 基于活動(dòng)斷層探察的工作流程設(shè)計(jì)了活動(dòng)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)模板主體框架與建設(shè)方案， 同時(shí)為活動(dòng)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)配套研發(fā)了數(shù)據(jù)批量入庫(kù)、 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)等軟件， 本文涉及的華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層探測(cè)和調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)信息共享平臺(tái)(簡(jiǎn)稱 “斷層共享系統(tǒng)”)是此項(xiàng)目下的一個(gè)Web子系統(tǒng)。經(jīng)過近20a的探索和實(shí)踐中國(guó)已經(jīng)在活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)， 目前的問題是如何更好地利用和共享已有數(shù)據(jù)。

1 活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)共享概述

1.1 地理數(shù)據(jù)共享技術(shù)

近年來， 隨著地學(xué)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展， 可被地學(xué)研究利用的數(shù)據(jù)種類也越來越豐富， 包括地圖數(shù)據(jù)、 遙感影像、 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、 圖片文檔等。但是， 由于缺乏有效的數(shù)據(jù)共享手段， 導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余、 管理低效和信息孤島等問題愈發(fā)凸顯。不過， 隨著Internet及GIS技術(shù)的迅速發(fā)展并相互結(jié)合， 地理信息獲取、 傳輸、 發(fā)布、 共享和應(yīng)用的方式開始不斷被優(yōu)化。從最早的Google Map開始， WebGIS技術(shù)讓公眾第1次體驗(yàn)到了地理數(shù)據(jù)的魅力和價(jià)值， 之后的Baidu Map以及LBS技術(shù)的出現(xiàn)， 使共享地理數(shù)據(jù)在人們的生活中不斷發(fā)光發(fā)熱。當(dāng)然， 地理數(shù)據(jù)的發(fā)布與共享不僅方便了公眾生活， 更重要的是它在政府決策、 城市規(guī)劃、 道路交通、 國(guó)土和水利等方面也逐漸發(fā)揮著巨大作用。比如： 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)利用ArcIMS建立了廣東省土壤資源信息WebGIS系統(tǒng)， 客戶使用普通的Web瀏覽器即可實(shí)現(xiàn)土壤資源空間信息遠(yuǎn)程查詢?cè)L問， 使土壤資源信息能夠更廣泛地為廣東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)(吳順輝等， 2002)， 國(guó)家環(huán)保總局建立的江蘇省環(huán)保信息查詢管理系統(tǒng)是基于WebGIS的環(huán)境MIS系統(tǒng)與環(huán)境G1S系統(tǒng)的集成系統(tǒng)， 它成功實(shí)現(xiàn)了環(huán)境空間信息的開發(fā)、 應(yīng)用和共享， 滿足了社會(huì)各領(lǐng)域?qū)Νh(huán)境空間數(shù)據(jù)共享的需求(劉仁義等， 2002)。

1.2 活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)共享現(xiàn)狀分析

目前， 地理信息發(fā)布與共享的手段逐漸成熟并被廣泛應(yīng)用。同時(shí)， 經(jīng)過前人的總結(jié)與實(shí)踐， 我們具備了全國(guó)性活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)。怎樣將二者結(jié)合， 最大限度地發(fā)揮活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值， 是當(dāng)前一個(gè)亟待解決的問題。調(diào)查發(fā)現(xiàn)， 國(guó)際上多年前就已經(jīng)建成了一些信息全面、 開放的、 便于使用的在線活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)， 如在國(guó)際巖石圈計(jì)劃(ILP)的推動(dòng)下， 美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)在互聯(lián)網(wǎng)上公布了全美范圍內(nèi)最新的、 由多種方法確認(rèn)或推測(cè)的第四紀(jì)活動(dòng)斷層與褶皺匯編數(shù)據(jù)庫(kù)(http: ∥geohazards.usgs.gov/cfusion/qfault/)， 存儲(chǔ)了160萬年以來發(fā)生過的6級(jí)以上地震、 大約2000條斷層的地質(zhì)、 地貌和地理等資料。新西蘭地質(zhì)與核科學(xué)學(xué)院(GNS)建立的新西蘭活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)(http: ∥data.gns.cri.nz/af/index.jsp)存儲(chǔ)了活動(dòng)斷層調(diào)查的相關(guān)數(shù)據(jù)， 包括斷層的分段形態(tài)、 野外測(cè)量特點(diǎn)、 槽探信息、 年代測(cè)試結(jié)果等； 同時(shí)存儲(chǔ)了斷層重復(fù)活動(dòng)的平均時(shí)間間隔、 滑動(dòng)速率和最后一次活動(dòng)時(shí)間等信息(于貴華等， 2012)。與國(guó)外相比， 由于斷層數(shù)據(jù)自身的復(fù)雜性和敏感性以及國(guó)內(nèi)相關(guān)法律、 法規(guī)等諸多原因的限制， 目前國(guó)內(nèi)的活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)尚在起步階段， 可被廣泛應(yīng)用的系統(tǒng)很少。針對(duì)上述問題， 本文以華北構(gòu)造區(qū)的活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)為例， 討論了以活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的地理數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的構(gòu)建方法。

2 斷層共享系統(tǒng)總體概述

2.1 系統(tǒng)建設(shè)背景

斷層共享系統(tǒng)由 “中國(guó)地震活動(dòng)斷層探察——華北構(gòu)造區(qū)”項(xiàng)目支持， 該項(xiàng)目是由中國(guó)地震局地質(zhì)研究所牽頭的地震行業(yè)科研專項(xiàng)， 旨在落實(shí)國(guó)務(wù)院提出 “要把地下搞清楚”的要求， 貫徹防災(zāi)減災(zāi)工作 “有效減輕地震災(zāi)害”的根本宗旨。該項(xiàng)目的研究重點(diǎn)為探察華北構(gòu)造區(qū)內(nèi)的活動(dòng)構(gòu)造性質(zhì)和地球物理性質(zhì)?；顒?dòng)斷層探察的目標(biāo)是查明斷層的活動(dòng)性、 活動(dòng)參數(shù)、 空間展布及深部構(gòu)造特征?；顒?dòng)斷層探察根據(jù)工作內(nèi)容和開展時(shí)期可分為前期準(zhǔn)備、 野外探察和分析總結(jié)3個(gè)階段。項(xiàng)目實(shí)施初始階段， 為了更專業(yè)更高效地存儲(chǔ)探察成果， 建立了活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)模板， 根據(jù)探察工作的3個(gè)階段分別建立了3大類要素集(以首字母區(qū)分)， 存儲(chǔ)不同時(shí)期的探察數(shù)據(jù)。

圖1 活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)模板結(jié)構(gòu)圖Fig. 1 Structure diagram of active fault database template.

其中第1個(gè)階段為項(xiàng)目前期準(zhǔn)備階段， 主要工作是將參考文獻(xiàn)、 工作區(qū)信息、 基礎(chǔ)地理信息、 地質(zhì)背景信息、 收集資料信息、 遙感及其解譯數(shù)據(jù)入庫(kù)， 并完成基于活動(dòng)斷層填圖數(shù)據(jù)庫(kù)的野外工作底圖編制。該階段數(shù)據(jù)集中， 主要存儲(chǔ)活動(dòng)斷層填圖的資料收集和遙感數(shù)據(jù)解釋等數(shù)據(jù)。

第2階段為野外探測(cè)階段， 這一階段主要工作是地質(zhì)地貌調(diào)查與測(cè)量、 樣品采集、 鉆探、 槽探、 地球物理探測(cè)、 地球化學(xué)探測(cè)等。針對(duì)以上工作， 模板庫(kù)內(nèi)主要設(shè)計(jì)了地質(zhì)調(diào)查、 地貌測(cè)量、 鉆探、 樣品、 地球物理探測(cè)、 地球化學(xué)探測(cè)等數(shù)據(jù)集， 其中包含了如探槽、 活動(dòng)斷層、 地貌、 地質(zhì)剖面和重點(diǎn)地名地物等數(shù)據(jù)。

第3階段為分析總結(jié)階段， 主要工作包括分析斷點(diǎn)位置、 研究斷層的深部構(gòu)造環(huán)境及深淺構(gòu)造關(guān)系、 野外數(shù)據(jù)分選測(cè)試、 繪制成果圖件等。主要數(shù)據(jù)有 1/1 萬、 1/5萬和 1/25 萬3種比例尺的地址數(shù)據(jù)集、 輔助制圖數(shù)據(jù)集、 地震線性分析數(shù)據(jù)集、 成果數(shù)據(jù)表、 圖像檔案表、 原始檔案表和報(bào)告檔案表等。

在項(xiàng)目進(jìn)行期間， 為提高入庫(kù)效率和精度， 基于.NET 2.0和ArcEngine10.0二次開發(fā)了數(shù)據(jù)批量入庫(kù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)質(zhì)檢系統(tǒng)， 并利用數(shù)據(jù)庫(kù)模板， 分別將項(xiàng)目?jī)?nèi)16個(gè)子區(qū)域建成了16個(gè)華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層探察子庫(kù)。最后， 利用自主開發(fā)的數(shù)據(jù)遷移工具將子庫(kù)整合形成了最終的華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層總庫(kù)。本文涉及的斷層共享系統(tǒng)就是中國(guó)地震活動(dòng)斷層探察——華北構(gòu)造區(qū)項(xiàng)目中的1個(gè)子系統(tǒng)， 以華北構(gòu)造區(qū)總庫(kù)為基礎(chǔ)， 在線全面展示了研究區(qū)內(nèi)活動(dòng)斷層和地球物理測(cè)線等要素的主要特性。

2.2 系統(tǒng)總體目標(biāo)及架構(gòu)

“華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層探測(cè)和調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)信息共享平臺(tái)”是以華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)， 利用ArcGIS Server作為GIS端服務(wù)器， 通過二次開發(fā)建立的活動(dòng)斷層信息發(fā)布系統(tǒng)。不但具有基本的瀏覽、 查詢功能， 還可以進(jìn)行條件查詢、 點(diǎn)擊查詢和斷層定位等的操作。系統(tǒng)數(shù)據(jù)具有較高的精確度， 并對(duì)地圖中各要素進(jìn)行了專業(yè)的符號(hào)化。

系統(tǒng)總體采用B/S(瀏覽器/服務(wù)器)的架構(gòu)方式， 主要面向廣域網(wǎng)。具有權(quán)限的用戶通過Internet瀏覽器就可以訪問系統(tǒng)頁(yè)面， 無需安裝任何客戶端。共享系統(tǒng)主要由4部分組成： 數(shù)據(jù)源、 GIS服務(wù)器層、 Web服務(wù)器層以及客戶端界面(圖2)。

圖2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖Fig. 2 System technical architecture diagram.

(1)系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)源為華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)。目前數(shù)據(jù)庫(kù)采用ArcGIS中的空間數(shù)據(jù)庫(kù)格式。這種格式的數(shù)據(jù)庫(kù)一般通過文件夾或Access mdb存儲(chǔ)數(shù)據(jù)， 量級(jí)較輕， 方便修改和傳輸。在項(xiàng)目實(shí)施的前中期， 數(shù)據(jù)庫(kù)模板結(jié)構(gòu)沒有最終確定， 各子區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)需要經(jīng)常提交新版本數(shù)據(jù)， 利用這種格式的空間數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)更加方便快捷。在項(xiàng)目實(shí)施后期， 數(shù)據(jù)會(huì)轉(zhuǎn)存到大型數(shù)據(jù)庫(kù)如Oracle、 SQL Server中。

(2)系統(tǒng)采用ArcGIS Server10.0作為GIS服務(wù)器， 通過ArcGIS Server Manager 將數(shù)據(jù)發(fā)布為可供自定義Web程序調(diào)用的Map Service。利用ArcGIS Server Manager 還可以配置服務(wù)的屬性， 比如訪問權(quán)限和地圖緩存等。GIS服務(wù)器的作用是將底層數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)， 按項(xiàng)目要求發(fā)布成相應(yīng)的服務(wù)供上層 Web服務(wù)器調(diào)用。

(3)系統(tǒng)Web服務(wù)器端采用了Asp.net技術(shù)。ASP指 Active Server Pages(動(dòng)態(tài)服務(wù)器頁(yè)面)， 是微軟公司的一種可由因特網(wǎng)服務(wù)器執(zhí)行的服務(wù)器端腳本技術(shù)， 運(yùn)行于IIS中的程序， Asp.net是ASP在微軟.NET平臺(tái)下的升級(jí)版本。相應(yīng)地， 系統(tǒng)的Web服務(wù)器采用IIS7.0。

(4)系統(tǒng)客戶端就是用戶的瀏覽器， 為了讓用戶有更豐富的體驗(yàn)， 平臺(tái)采用了Microsoft公司的Silverlight技術(shù)。Silverlight是一種RIA(Rich Internet Applications)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)， 它具有跨瀏覽器、 跨平臺(tái)的特點(diǎn)， 能夠設(shè)計(jì)、 開發(fā)和發(fā)布具有良好用戶體驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)交互程序。

3 系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)制作——華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)集成

華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)是由華北地區(qū)多條活動(dòng)斷層填圖數(shù)據(jù)庫(kù)及華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層背景研究的地球物理探測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)通過整合集成的總庫(kù)。為了保障放在外網(wǎng)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)安全， 作為共享平臺(tái)數(shù)據(jù)源的最終數(shù)據(jù)庫(kù)是在總庫(kù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步精簡(jiǎn)的版本。

3.1 華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層子庫(kù)

根據(jù)項(xiàng)目需要， 平臺(tái)展示的探測(cè)信息主要包括， 1/5萬活動(dòng)斷層填圖數(shù)據(jù)和地球物理探測(cè)數(shù)據(jù)， 分別介紹如下：

(1)1/5萬活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)填圖庫(kù) 宣化盆地南緣斷裂、 深井盆地南緣斷裂、 懷安-萬全盆地北緣斷裂、 太古斷裂、 韓城斷裂、 羅云山山前斷裂、 霍山山前斷裂、 山西峨眉臺(tái)地北緣斷裂、 安丘-莒縣斷裂、 太白維山北麓斷裂和中條山北麓斷裂。除了斷裂信息外， 數(shù)據(jù)庫(kù)中還包括調(diào)查區(qū)數(shù)據(jù)(InvestigationRegion)、 鉆探數(shù)據(jù)(Drill)、 采樣數(shù)據(jù)(Sample)、 微地貌測(cè)量數(shù)據(jù)(GeomorphySvy)、 地球化學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)(Geochemical)以及地層數(shù)據(jù)(Geology)等。

(2)地球物理探測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù) 大地電磁鹽城—固陽(yáng)剖面探測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、 華北鹽城—固陽(yáng)剖面瞬變電磁探測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、 代縣盆地可控音頻大地電磁淺層探測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、 長(zhǎng)周期大地電磁鹽城—固陽(yáng)剖面探測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)以及深地震反射和折射剖面綜合探測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。除了物理測(cè)線， 庫(kù)中還包括制圖區(qū)范圍及每條測(cè)線關(guān)聯(lián)的測(cè)點(diǎn)。其中， 有物理測(cè)線60條， 包括淺層地震10條、 淺層地震縱波反射8條、 寬角反射-折射探測(cè)1條、 深地震反射4條、 大地電磁1條、 瞬變電磁1條、 探地雷達(dá)29條、 可控音頻大地電磁2條、 長(zhǎng)周期大地電磁1條以及高密度電法3條， 另外還有地球物理測(cè)點(diǎn)共4655個(gè)。

3.2 共享平臺(tái)的發(fā)布數(shù)據(jù)

圖3 最終的華北構(gòu)造區(qū)數(shù)據(jù)庫(kù)Fig. 3 Final database of the North China tectonic region.

圖4 系統(tǒng)主界面Fig. 4 System operation interface.

項(xiàng)目利用自主研發(fā)的數(shù)據(jù)遷移軟件將區(qū)域子庫(kù)進(jìn)行整合， 形成了華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層總庫(kù)。由于共享平臺(tái)面向廣域網(wǎng)， 底層數(shù)據(jù)可能面臨一些不可知風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)的敏感性和重要性， 項(xiàng)目通過去除冗余及高敏感數(shù)據(jù)， 將總庫(kù)精簡(jiǎn)成了最終的系統(tǒng)后端數(shù)據(jù)庫(kù)， 既滿足了應(yīng)用需要又沒有過多敏感數(shù)據(jù)(圖3)。庫(kù)中僅保留了華北構(gòu)造區(qū)總的制圖區(qū)范圍要素(MainAFSvyRegion)、 總的地球物理測(cè)線(GeophySvyLine)和測(cè)點(diǎn)要素類(GeophySvyPoint)、 總的 1/5 萬斷層(Fault5)及產(chǎn)狀點(diǎn)信息(FaultAttitude5)、 總的 1/5 萬巖體(Rock5)和巖體線要素類(Rock5Line)、 總的 1/5 萬地層(Stratigraphy5)及地層線信息(Stratigraphy5Line)。

4 系統(tǒng)主要功能及實(shí)現(xiàn)

活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)共享平臺(tái)是以華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的信息發(fā)布系統(tǒng)， 旨在全面且精確地展示華北構(gòu)造區(qū)斷層、 部分地層和物理測(cè)線等要素的性質(zhì)。共享系統(tǒng)的幾個(gè)主要功能模塊如下：

圖5 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖Fig. 5 System function structure chart.

4.1 斷層查詢及定位

為了讓用戶更全面地了解華北構(gòu)造區(qū)的斷層信息， 系統(tǒng)提供了更為靈活的查詢方式。斷層查詢是通過收集用戶給出的限定條件， 對(duì)目標(biāo)圖層進(jìn)行搜索查詢， 最終返回所有滿足條件的斷層記錄。

圖6 條件查詢功能流程圖Fig. 6 Functional flow diagram of condition query.

系統(tǒng)客戶端與服務(wù)器間通過HTTP協(xié)議進(jìn)行通信， 信息以XML格式存儲(chǔ)， 其中所有信息的地址通過URL惟一標(biāo)識(shí)。斷層查詢通信原理也是如此。用戶首先指定1個(gè)目標(biāo)圖層， 這時(shí)會(huì)在預(yù)先定義的圖層名稱與地址字典中進(jìn)行查找， 找到對(duì)應(yīng)圖層的URL。再以這個(gè)URL為參數(shù)， 構(gòu)造1個(gè)條件查詢執(zhí)行類QueryTask的對(duì)象。然后整合客戶端傳入的查詢條件， ArcGIS Server API for Silverlight中條件語(yǔ)句和一般的SQL語(yǔ)句基本類似。比如要查詢斷層名中包括 “韓城”， 斷層性質(zhì)為 “正斷層”的所有斷層， SQL語(yǔ)句為：“Name like ‘%韓城%’ And Age=‘_ _ _ _1_’”(正斷層的年代代碼第5位為1)。最后通過QueryTask對(duì)象的 ExecuteAsync函數(shù)實(shí)現(xiàn)查詢， 并返回查詢結(jié)果。

通過點(diǎn)擊查詢結(jié)果列表中的某條記錄， 可以在地圖視圖內(nèi)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)斷層的定位。在程序中， 通過1個(gè)圖形要素列表IList將斷層記錄和圖形進(jìn)行關(guān)聯(lián)。查詢結(jié)果列表和IList中的各項(xiàng)一一對(duì)應(yīng)， 當(dāng)點(diǎn)擊某條斷層記錄時(shí)， 就會(huì)得到對(duì)應(yīng)的Graghic圖形對(duì)象。然后， 通過某些操作將地圖視圖移動(dòng)到此圖形對(duì)象上， 再加上一定的渲染就實(shí)現(xiàn)了定位效果。

圖7 活動(dòng)斷層定位Fig. 7 Active fault location.

4.2 常規(guī)地圖操作

這部分功能是一些常規(guī)地圖操作， 包括放大、 縮小、 平移、 全屏、 前后視圖、 點(diǎn)擊查詢(圖8)。

圖8 點(diǎn)擊查詢Fig. 8 Click query.

圖9 共享平臺(tái)入口Fig. 9 Entrance of platform.

4.3 權(quán)限控制

系統(tǒng)為了保證地理信息的安全性， 目前只面向有權(quán)限用戶開放。平臺(tái)的惟一入口在 “國(guó)家地震活動(dòng)斷層研究中心”網(wǎng)站上， 且用戶只有登錄后才能看到平臺(tái)入口選項(xiàng)(圖9)。

5 討論與展望

活動(dòng)斷層既是地震產(chǎn)生的根源， 也是地震研究的切入點(diǎn)。通過研究活動(dòng)斷層位置、 滑動(dòng)速度、 地表破裂型地震復(fù)發(fā)間隔和最近地震的離逝時(shí)間， 可以幫助劃定活動(dòng)斷層災(zāi)害避讓帶， 有效地指導(dǎo)城市規(guī)劃、 道路建設(shè)等方面的工作。近些年， 盡管我們?cè)诨顒?dòng)斷層數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)方面做了大量的探索， 取得了一定的成果， 卻忽略了如何共享已有的信息， 導(dǎo)致活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)利用率低， 出現(xiàn)了大量的 “信息孤島”。WebGIS技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了地理數(shù)據(jù)的發(fā)布和共享問題， 它很好地結(jié)合了地理信息系統(tǒng)和Internet的優(yōu)勢(shì)， 在不損失地理數(shù)據(jù)質(zhì)量和精度的前提下， 極大地方便了用戶的使用。

全國(guó)活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)集成與共享平臺(tái)， 以華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層探測(cè)和調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)信息共享平臺(tái)為例， 以華北構(gòu)造區(qū)活動(dòng)斷層總庫(kù)為基礎(chǔ)， 利用目前流行的WebGIS技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)了活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)的共享與發(fā)布。系統(tǒng)地圖數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富， 符號(hào)化準(zhǔn)確， 具有很高的精確度。平臺(tái)不但支持常規(guī)的地圖操作， 而且引入了允許用戶自定義的斷層查詢功能， 可為城市規(guī)劃建設(shè)、 土地利用和工程選址等工作提供科學(xué)依據(jù)。

目前， 共享系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的活動(dòng)斷層數(shù)據(jù)發(fā)布功能， 而且具備了一定的權(quán)限控制能力。但是， 考慮到以后可能會(huì)有更多更精密的數(shù)據(jù)通過平臺(tái)發(fā)布， 當(dāng)前的安全控制級(jí)別還不能達(dá)到要求。因此， 下一步的研究重點(diǎn)會(huì)放在系統(tǒng)安全控制上， 希望能找到更加可靠的方案， 保障后臺(tái)數(shù)據(jù)的安全。

致謝 感謝審稿人提出的寶貴意見和建議。

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DESIGN AND CONSTRUCTION OF NATIONAL ACTIVE FAULT DATA INTEGRATION AND SHARING PLATFORM

SUI Yuan1)DU Ke-ping1)YU Gui-hua2)XU Xi-wei2)WU Xi-yan2)GAN De-qiang1)

1)SchoolofGeography，BeijingNormalUniversity，Beijing100875，China2)NationalCenterforActiveFaultStudies，InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China

Over the past nearly 20 years， there is a huge development in active fault database related technologies in China， mass of active fault data has provided us important basis for researching on earthquake and disaster reduction， etc. However， with the appearance of huge amount of active fault data， lots of problems have emerged， such as data redundancy， inefficient management and information islands， etc. One of the major reasons is lack of efficient method to share the active fault data we owned.

By study and comparison， we find that WebGIS is a good solution to solve the problem of active fault data publishing and sharing. WebGIS has well combined the advantages of traditional GIS and internet technologies， it could also share geographic data quickly， provide abundant browsing， searching and analysis functions. Based on the project of “China Earthquake Active Fault Detection—The North China Tectonic Region”， and taking the foundational database information sharing platform of the active fault detection and survey as an example， the paper introduces the key technologies of active fault data sharing platform with latest WebGIS technology. The sharing system， which employs ArcGIS Server 10.0 as the GIS server， and utilizes MS-Silverlight technology at the client side， makes use of three-layer architecture which is popular in current B/S mode. To guarantee the security of the database on the internet， data source in the backend of the system is a simplified version of the active fault database of the North China tectonic region. Finally， the system has realized the publishing and sharing of 1︰50,000 active fault mapping and main geophysical survey lines in North China tectonic region， and moreover， it provides some conventional map operations as well as fault searching and locating functions.

The wide use of active fault data decides the significance of sharing system. It is very convenient to use this lightweight data sharing system to provide important basis for relevant industries， such as urban planning， land use and engineering site option， etc.

active faults， WebGIS， data sharing， data publishing

10.3969/j.issn.0253- 4967.2015.04.014

2014-02-17收稿， 2014-07-16改回。

中國(guó)地震局地震行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201308001)、 中國(guó)地震活斷層探察(200908001， 201008001)和“我國(guó)地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)活動(dòng)斷層地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)”項(xiàng)目共同資助。 *通訊作者： 杜克平， 男， 副教授， E-mail: kpdu@bnu.edu.cn。

P315.2

A

0253-4967(2015)04-1115-10

隋遠(yuǎn)， 男， 1989年生， 2014年于北京師范大學(xué)地理學(xué)與遙感學(xué)院獲地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)專業(yè)碩士學(xué)位， 研究方向?yàn)镚IS開發(fā)與應(yīng)用， 電話： 18810562125， E-mail: adolf-me@163.com。