基于GIS的地下水信息共享平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉堯　施冬

[摘 要] 本文基于國家級(jí)地下水監(jiān)測工作需求，以地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用 WebGIS技術(shù)搭建地下水信息共享平臺(tái)。系統(tǒng)建設(shè)包括地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的開發(fā)和數(shù)據(jù)應(yīng)用分析服務(wù)開發(fā)，從而構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、應(yīng)用和服務(wù)平臺(tái)，基于該數(shù)據(jù)平臺(tái)，便于地下水動(dòng)態(tài)調(diào)查評(píng)價(jià)綜合研究工作。通過建立調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)管理—展示—分析系統(tǒng)的工作信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)表達(dá)與分析的信息化，為中國地下水資源監(jiān)測管理的規(guī)劃保護(hù)、有效利用、地面沉降監(jiān)測防治等提供科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享。

[關(guān)鍵詞] 地下水；信息共享平臺(tái)；GIS

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 17. 065

[中圖分類號(hào)] TP315 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2018）17- 0168- 02

1 關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系

針對需求分析和調(diào)研系統(tǒng)的功能性需求和非功能性需求，包括用戶群體分析、功能需求、性能需求和安全防護(hù)體系需求等，了解系統(tǒng)建設(shè)要考慮的其他問題，明確系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)和具體要求[1-2]。本文系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)，包括面向?qū)ο蠹夹g(shù)、面向服務(wù)架構(gòu)技術(shù)、Web Service技術(shù)、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成技術(shù)、TB級(jí)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等，為系統(tǒng)的研發(fā)奠定基礎(chǔ)[3]。

基于國家相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過研究代碼體系及數(shù)據(jù)字典、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、接口規(guī)范、信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、其他標(biāo)準(zhǔn)等方面的內(nèi)容建設(shè)，構(gòu)建信息共享服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系。為方便地下水及地面沉降數(shù)據(jù)的收集和入庫，并方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集中管理，數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)的制定也是本項(xiàng)目的建設(shè)內(nèi)容之一[4]。標(biāo)準(zhǔn)化制定的原則是，根據(jù)國家信息化發(fā)展的需求，圍繞地質(zhì)環(huán)境信息化發(fā)展的總體目標(biāo)，在已有國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，建立能夠?qū)崿F(xiàn)地質(zhì)環(huán)境信息化的有效的、操作性強(qiáng)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，為地質(zhì)環(huán)境信息化建設(shè)提供技術(shù)支撐[5]。

2 地下水監(jiān)測信息共享平臺(tái)設(shè)計(jì)

地下水?dāng)?shù)據(jù)庫需要管理的數(shù)據(jù)包括：水文地質(zhì)調(diào)查成果數(shù)據(jù)（成果報(bào)告、圖幅及其他數(shù)據(jù)）、地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)[6]。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分組、分類、質(zhì)量檢查、統(tǒng)一格式標(biāo)準(zhǔn)，然后按照數(shù)據(jù)格式不同分別保存到空間數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)庫，并且通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，使各類空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)有機(jī)統(tǒng)一，最終實(shí)現(xiàn)各種類型的數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一組織和管理[7]。

數(shù)據(jù)共享服務(wù)建設(shè)是地下水信息化建設(shè)的核心，其目的是實(shí)現(xiàn)地下水?dāng)?shù)據(jù)的共享，并為國家地質(zhì)相關(guān)部門提供分布式數(shù)據(jù)共享節(jié)點(diǎn)，通過接口的方式為應(yīng)用系統(tǒng)提供支撐。按照面向服務(wù)架構(gòu)的基本思想和方法，WebGIS網(wǎng)絡(luò)信息共享平臺(tái)提供基元數(shù)據(jù)管理服務(wù)、OGC服務(wù)、地圖瀏覽服務(wù)、數(shù)據(jù)檢索服務(wù)、數(shù)據(jù)下載服務(wù)、角色管理服務(wù)以及其他服務(wù)，并對各項(xiàng)服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。分布式數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)通過業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)以及基礎(chǔ)服務(wù)為數(shù)據(jù)共享應(yīng)用層提供基礎(chǔ)服務(wù)。例如為窗口展示功能提供基礎(chǔ)資料信息展示，包括水位、水溫、水質(zhì)、水量等的展示，為水文地質(zhì)調(diào)查提供調(diào)查工作程度展示。

在數(shù)據(jù)服務(wù)的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)共享應(yīng)用實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能：數(shù)據(jù)展示、調(diào)查工作程度展示、部分產(chǎn)品制作等。數(shù)據(jù)展示是對共享平臺(tái)的服務(wù)的可視化展現(xiàn)，有以下三個(gè)窗口展示：水文地質(zhì)調(diào)查成果工作示范展示、主要平原（盆地）地下水監(jiān)測信息共享產(chǎn)品示范展示、信息共享產(chǎn)品示范展示。包括以下幾個(gè)功能：調(diào)查數(shù)據(jù)展示、監(jiān)測數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)檢索等?；跀?shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)，可以制作一些服務(wù)產(chǎn)品，如地下水水位年鑒等。

3 系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)

通過與地質(zhì)環(huán)境信息化平臺(tái)的對接與集成，一方面，實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的對接，獲取其他系統(tǒng)平臺(tái)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)等成果數(shù)據(jù)，也能夠讀取并展示其他系統(tǒng)平臺(tái)中的成果數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的合理利用。另一方面，作為數(shù)據(jù)源也可向其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。地下水與地面沉降信息管理系統(tǒng)建設(shè)涉及各類通信網(wǎng)絡(luò)、軟硬件支持平臺(tái)的組合應(yīng)用、涉及大量信息的集成、融合和處理，也涉及大量功能模塊的集成和調(diào)用，需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)用性、開放性、安全性、資源共享等原則，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集成、數(shù)據(jù)集成、技術(shù)集成、應(yīng)用集成，使地下水與地面沉降信息管理系統(tǒng)建設(shè)的各部分有機(jī)結(jié)合、相互銜接，形成開放系統(tǒng)。系統(tǒng)集成的目的是實(shí)現(xiàn)地下水與地面沉降信息系統(tǒng)與平臺(tái)各子系統(tǒng)的互聯(lián)互通，一體化應(yīng)用和服務(wù)。

地下水監(jiān)測信息管理采用的通信方式主要包括：有線網(wǎng)絡(luò)通信、無線網(wǎng)絡(luò)通信、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等。全國地下水監(jiān)測信息管理系統(tǒng)運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)包括：空間數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。針對每一類數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)集成方案，并通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口向應(yīng)用服務(wù)層提供數(shù)據(jù)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成包括：監(jiān)測數(shù)據(jù)的集成，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集成。以數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)為核心，主要從公共的、基礎(chǔ)性的技術(shù)方向、方法、規(guī)定上進(jìn)行設(shè)計(jì)，目的是從技術(shù)的角度確定系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的技術(shù)方向、系統(tǒng)的技術(shù)框架、開發(fā)方法、開發(fā)中需要遵循的規(guī)定。使各子系統(tǒng)具有共同的技術(shù)基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)方法，為系統(tǒng)技術(shù)集成的實(shí)現(xiàn)、管理、維護(hù)提供方便。技術(shù)集成的關(guān)鍵是統(tǒng)一開發(fā)框架和編碼規(guī)范研制，對不同開發(fā)單位的開發(fā)人員的編碼風(fēng)格進(jìn)行約定，使各子系統(tǒng)的開發(fā)基于相同的開發(fā)技術(shù)、層次劃分方式、實(shí)現(xiàn)方法，便于各子系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)功能封裝、組件重用、交互調(diào)用，提高系統(tǒng)開發(fā)的規(guī)范性，降低系統(tǒng)集成、管理和維護(hù)難度。系統(tǒng)應(yīng)用集成包括：功能集成、統(tǒng)一界面風(fēng)格、統(tǒng)一身份認(rèn)證、統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集匯交界面、統(tǒng)一數(shù)據(jù)入庫界面、統(tǒng)一CSS頁面描述元素等。

4 結(jié) 語

本文以全國地下水及地面沉降數(shù)據(jù)資料信息為基礎(chǔ)，建設(shè)集信息管理、綜合分析、支撐服務(wù)為一體的全國地下水信息共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)國家—省級(jí)—縣級(jí)地下水信息網(wǎng)絡(luò)共享，為水文地質(zhì)調(diào)查網(wǎng)絡(luò)信息查詢及分析工作提供技術(shù)支持，為政府決策、科學(xué)研究提供技術(shù)支持與信息服務(wù)。

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