陸海統(tǒng)籌的海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用

李 磊，劉 培，黃 壘，王心華

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)國家地理信息系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430074；2.中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170；3.武漢華信聯(lián)創(chuàng)技術(shù)工程有限公司，武漢 430070)

海岸帶指陸地向海洋延伸的地帶的過渡地帶，廣義上是以海岸線為基準(zhǔn)向海、陸兩個(gè)方向輻射擴(kuò)散的廣闊地帶[1]。海岸帶作為連接海洋和陸地系統(tǒng)的特殊地理地帶，具有獨(dú)特的海、陸屬性，是動(dòng)態(tài)、復(fù)雜的自然體系。海岸帶是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱區(qū)域，又是區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“黃金地帶”[2-3]。與此同時(shí)，海岸帶生態(tài)環(huán)境極其脆弱和敏感，易受全球氣候變化與人類活動(dòng)的影響，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重阻礙中國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展[4-7]。

為科學(xué)應(yīng)對(duì)海岸帶存在的生態(tài)、地質(zhì)災(zāi)害等問題，我國開展了海岸帶綜合地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)，研究海岸帶資源分布、生態(tài)環(huán)境特征及可能存在的地質(zhì)災(zāi)害等，以掌握近海岸的資源、生態(tài)、環(huán)境及災(zāi)害點(diǎn)的時(shí)空分布特征與分布規(guī)律[8-11]。20世紀(jì)80年代末，利用遙感(Remote Sensing，RS)、地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)等信息化高技術(shù)手段進(jìn)行資源環(huán)境綜合管理成為各國競(jìng)相發(fā)展的領(lǐng)域。近年來，在海岸帶陸海相互作用研究計(jì)劃等的帶動(dòng)下，傳感器技術(shù)、3S技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)通信、高性能計(jì)算、數(shù)值模擬等技術(shù)的大量應(yīng)用，大大提高了海岸帶科研信息化和協(xié)同研究的水平，推動(dòng)了海岸帶綜合研究的進(jìn)展。如何運(yùn)用這些綜合地質(zhì)調(diào)查成果、海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果，按照陸海統(tǒng)籌的思路，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)成果的信息化共享與管理，更加有效地為海岸帶功能規(guī)劃、海岸帶地質(zhì)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)提供參考依據(jù)，充分發(fā)揮海岸帶地質(zhì)工作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國土資源管理服務(wù)職能，成為海岸帶可持續(xù)發(fā)展亟待解決的主要問題。

為此，基于互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及遙感技術(shù)，整合與挖掘海岸帶綜合地質(zhì)數(shù)據(jù)資源，建設(shè)了海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)，開發(fā)了海岸帶環(huán)境地質(zhì)可視化、監(jiān)測(cè)預(yù)警分析功能，實(shí)現(xiàn)了海岸帶的監(jiān)測(cè)信息管理與監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的共享訪問。通過海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)，發(fā)揮數(shù)據(jù)資源的最大價(jià)值，為政府、企業(yè)、社會(huì)組織、公眾等在內(nèi)的多元主體進(jìn)行科學(xué)決策和管理提供有力支持，促進(jìn)對(duì)海岸帶脆弱生態(tài)環(huán)境的保護(hù)并對(duì)地質(zhì)災(zāi)害做出預(yù)測(cè)和預(yù)警，促進(jìn)海岸帶可持續(xù)發(fā)展。

1 海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)需求分析

1.1 海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)是實(shí)現(xiàn)海岸帶地質(zhì)數(shù)據(jù)綜合管理，促進(jìn)海岸帶合理開發(fā)利用的技術(shù)支撐

隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，海岸帶環(huán)境資源開發(fā)程度也不斷加大。海岸變遷、植被變化、土壤質(zhì)量下降、水體污染、泥沙淤積等問題，使得海岸帶區(qū)域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。地質(zhì)調(diào)查部門開展了大量海岸帶陸域和海域地質(zhì)調(diào)查工作，為海岸帶管理、開發(fā)與保護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐。海岸帶相關(guān)部門高度重視空間信息技術(shù)及其應(yīng)用，先后建設(shè)了功能相對(duì)獨(dú)立的空間信息系統(tǒng)和面向?qū)ｎ}的信息系統(tǒng)平臺(tái)。隨著對(duì)海岸帶保護(hù)的日益重視，獨(dú)立的空間信息系統(tǒng)平臺(tái)很難滿足海岸帶保護(hù)、研究和合理開發(fā)的需求，需要信息間的共享和應(yīng)用平臺(tái)推動(dòng)統(tǒng)籌海陸、海陸融合的海岸帶保護(hù)和開發(fā)更好更快發(fā)展。

1.2 海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)是海岸帶地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)

海岸帶特定自然地理位置，存在著一系列特定的自然過程，同時(shí)也是人類活動(dòng)集中活躍地區(qū)，對(duì)地質(zhì)作用過程的影響和擾動(dòng)會(huì)對(duì)人類的生產(chǎn)生活產(chǎn)生不利影響[12-14]。另外，海岸帶地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和人口聚集，會(huì)加劇某些自然災(zāi)害的強(qiáng)度和損失[15]。海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)是建設(shè)海岸帶地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行海岸帶地質(zhì)環(huán)境研究的基礎(chǔ)平臺(tái)。海岸帶地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)將實(shí)現(xiàn)對(duì)各類海岸帶監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理，全面構(gòu)建海岸帶地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，通過“一張圖”為決策者提供輔助決策評(píng)價(jià)與分析。

1.3 海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)是落實(shí)大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措

大數(shù)據(jù)發(fā)展和應(yīng)用受到國內(nèi)外各級(jí)政府、社會(huì)及學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界高度關(guān)注。2015年國務(wù)院印發(fā)《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展的行動(dòng)綱要》，綱要指出要順應(yīng)潮流引導(dǎo)支持大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，深化大數(shù)據(jù)在各行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用，催生新業(yè)態(tài)、新模式，形成與需求緊密結(jié)合的大數(shù)據(jù)產(chǎn)品體系，使開放的大數(shù)據(jù)成為創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新的新動(dòng)力。中國地質(zhì)調(diào)查局高度重視大數(shù)據(jù)技術(shù)及其地質(zhì)應(yīng)用，2014年開始設(shè)立地質(zhì)大數(shù)據(jù)與信息服務(wù)工程，開展地質(zhì)大數(shù)據(jù)的相關(guān)研究和應(yīng)用工作，連續(xù)多年列為工作的重中之重。海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)是一個(gè)共享的海岸帶地質(zhì)數(shù)據(jù)設(shè)施，既可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)綜合管理，解決數(shù)據(jù)瓶頸問題，又能支撐互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2 現(xiàn)狀分析

2.1 海岸帶數(shù)據(jù)資料分散，缺乏陸海統(tǒng)籌規(guī)劃

針對(duì)海岸帶基礎(chǔ)地質(zhì)、資源和環(huán)境等方面的問題，相關(guān)部門開展了綜合地質(zhì)監(jiān)測(cè)、調(diào)查和評(píng)價(jià)工作，獲得了海岸帶各類地質(zhì)數(shù)據(jù)，包括地形地貌、物探、水文、鉆探等數(shù)據(jù)資料，但這些數(shù)據(jù)往往保存在不同單位(如地質(zhì)、測(cè)繪、海洋、國土、規(guī)劃等)，且保存形式和數(shù)據(jù)格式千差萬別，再加上各部門數(shù)據(jù)相對(duì)獨(dú)立,共享不足，使得海岸帶地質(zhì)數(shù)據(jù)得不到有效整合與深入研究。同時(shí)，海岸帶是海陸交互作用的特殊區(qū)域，海陸是有機(jī)的統(tǒng)一體，由于過去的數(shù)據(jù)資料分散，使海陸無法有效銜接，如地形、基礎(chǔ)地質(zhì)、工程環(huán)境等要素均不在一張圖內(nèi)顯示，基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù)不能滿足陸海統(tǒng)籌規(guī)劃的需求。

2.2 互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)快速發(fā)展

互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)技術(shù)快速發(fā)展為海量海岸帶地質(zhì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理與共享提供了技術(shù)支撐。部分學(xué)者根據(jù)存取熱度的不同，設(shè)計(jì)海量數(shù)據(jù)分級(jí)存儲(chǔ)方案，有效解決普通海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問題[16-18]。同時(shí)，黃冬梅等[19]面對(duì)具有多源性、區(qū)域性、海量、動(dòng)態(tài)、空間相關(guān)、時(shí)間動(dòng)態(tài)的海洋數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)適合于海洋大數(shù)據(jù)特征的遷移模型，高效存儲(chǔ)復(fù)雜的海洋大數(shù)據(jù)。伴隨分布式文件系統(tǒng)GFS、分布式數(shù)據(jù)庫Big Table、批處理技術(shù)MapReduce以及開源實(shí)現(xiàn)平臺(tái)Hadoop等的產(chǎn)生，為大數(shù)據(jù)處理、分析提供有效手段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到信息的快速轉(zhuǎn)化。此外在互聯(lián)網(wǎng)模式下，通過多資源機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)獲取與使用更加便捷，提高數(shù)據(jù)的重復(fù)利用率。

2.3 互聯(lián)網(wǎng)+地質(zhì)應(yīng)用需要突破海岸地地質(zhì)大數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)施的瓶頸

建立海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)設(shè)施和服務(wù)體系，可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)資源的互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)綜合發(fā)現(xiàn)和便捷數(shù)據(jù)使用，打破政策限制和成本限制。這將大大提高信息生產(chǎn)商和終端用戶對(duì)于海岸帶地質(zhì)數(shù)據(jù)的綜合使用能力，通過與其他科學(xué)數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)融合使用，更大程度增強(qiáng)大數(shù)據(jù)挖掘和組織能力，提高數(shù)據(jù)的重復(fù)利用率，服務(wù)于區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，支撐新型空間信息產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

3 平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用

陸海統(tǒng)籌的海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)及其示范應(yīng)用，既是海岸帶地質(zhì)工作自身發(fā)展、推進(jìn)海岸帶保護(hù)與建設(shè)的需要，也是實(shí)施國家海洋戰(zhàn)略、“21世紀(jì)海上絲綢之路”倡議、國家生態(tài)文明建設(shè)的必然需求?！昂０稁У刭|(zhì)信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目”于2018年啟動(dòng)，主要任務(wù)包括海岸帶環(huán)境地質(zhì)大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和海岸帶地質(zhì)信息服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，系統(tǒng)框架見圖1，各層主要內(nèi)容與功能如下。

1) 數(shù)據(jù)采集層根據(jù)數(shù)據(jù)的采集類型，對(duì)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的獲取傳輸方式做入庫操作。人工數(shù)據(jù)通過處理后進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫或成果文檔數(shù)據(jù)庫；設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和無線傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫。

2) 數(shù)據(jù)操作層按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)建立數(shù)據(jù)庫邏輯模式和物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫，對(duì)海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，為應(yīng)用系統(tǒng)提供一個(gè)信息基礎(chǔ)設(shè)施和高效率的運(yùn)行環(huán)境。

3) 平臺(tái)支撐層基于GIS平臺(tái)，提供系統(tǒng)顯示空間數(shù)據(jù)所需的地圖編輯、投影轉(zhuǎn)換、空間分析和地圖裁剪等功能。

4) 業(yè)務(wù)系統(tǒng)層圍繞業(yè)務(wù)建立并集成業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，開發(fā)海岸帶環(huán)境地質(zhì)可視化、監(jiān)測(cè)預(yù)警分析和數(shù)據(jù)等系統(tǒng)，并通過系統(tǒng)Web頁面，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息管理與監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的共享訪問。

圖1 海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)基本框架圖Fig.1 Basic framework of big data informatio ervice platform of coastal geology

3.1 研究?jī)?nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)

3.1.1 非結(jié)構(gòu)化地質(zhì)數(shù)據(jù)組織與存儲(chǔ)技術(shù)

地質(zhì)數(shù)據(jù)既有結(jié)構(gòu)化的，也有非結(jié)構(gòu)化的，二者是一個(gè)共存的有機(jī)整體。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)通常呈碎片化狀態(tài)以文本、圖形和圖像方式呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)有其內(nèi)在的規(guī)律,但無法進(jìn)行嚴(yán)格的模式約束。數(shù)據(jù)中多種價(jià)值信息交織在一起，信息總量大但信息點(diǎn)分散，難于梳理提煉和歸納。多尺度、細(xì)粒度的內(nèi)容拆分有利于數(shù)據(jù)的深度分析和信息的精確定位，但也會(huì)帶來內(nèi)容片段數(shù)量的幾何級(jí)數(shù)式增長(zhǎng)。NoSQL技術(shù)為解決此類問題提供了良好的方法，項(xiàng)目中使用面向列簇的存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理。為此，基于HBase設(shè)計(jì)了性能優(yōu)化的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表結(jié)構(gòu)(圖2)。行鍵(Rowkey)是根路徑哈希和原生特征編碼的組合，表中包含兩個(gè)列簇，Proto用于存儲(chǔ)內(nèi)容項(xiàng)的Value、關(guān)系和來自原生域特征值；Evolvement存儲(chǔ)取值自演化域的特征項(xiàng)的值的引用。HBase表設(shè)計(jì)中，行鍵的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，每一個(gè)內(nèi)容節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)唯一根路徑可作為行鍵，行鍵的構(gòu)成采用如下策略。

1) 遞歸地將同一父節(jié)點(diǎn)下的子孫節(jié)點(diǎn)按深度為權(quán)值升序存放在連續(xù)的行中。

2) 如果數(shù)據(jù)項(xiàng)存在或繼承有原生域的值，則將其編碼并附加到行健后，否則占位補(bǔ)齊。

3) 保證每個(gè)rowkey的長(zhǎng)度是相等的，并進(jìn)行散列處理。由于面對(duì)的問題是大型的數(shù)據(jù)集，所以選用低碰撞概率的散列算法。

圖2 非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表結(jié)構(gòu)Fig.2 Unstructured data storage table structure

3.1.2 面向主題的非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)快速檢索技術(shù)

主題是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中抽取的結(jié)構(gòu)化信息，標(biāo)簽是系統(tǒng)使用的表現(xiàn)形式。標(biāo)簽指的是分類標(biāo)簽，分類由文本分類程序自動(dòng)完成。每個(gè)內(nèi)容項(xiàng)會(huì)被打上不同的分類標(biāo)簽，多個(gè)標(biāo)簽可以構(gòu)成某個(gè)主題，通過構(gòu)建這種形式的主題索引能夠在更高的層面表達(dá)數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，更為高效的檢索數(shù)據(jù)。主題標(biāo)簽是一種結(jié)構(gòu)化的表示方法，索引對(duì)標(biāo)簽的索引使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的B+樹索引，能夠?qū)崿F(xiàn)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的類SQL查詢功能。此技術(shù)的直接應(yīng)用是在線服務(wù)中的基于地圖的檔案信息檢索功能，完成傳統(tǒng)SQL查詢向非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的嫁接。

3.1.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)

平臺(tái)采用Kafka數(shù)據(jù)接收器、NoSQL(HBase)數(shù)據(jù)庫、Tachyon內(nèi)存管理、Spark統(tǒng)計(jì)分析等大數(shù)據(jù)主流技術(shù)，支撐和滿足多種類、高頻次、大容量實(shí)時(shí)資料的高時(shí)效傳輸需求，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步和共享需求。與現(xiàn)有的系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)顯示方面進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上采用非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫分布式集群部署，大大縮短了數(shù)據(jù)檢索耗時(shí)，數(shù)據(jù)顯示上采用SVG繪圖和分級(jí)顯示，大數(shù)據(jù)量時(shí)的繪制速度明顯提升。

3.1.4 Portal技術(shù)

3.2 海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)成果

通過海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)，建立了大數(shù)據(jù)設(shè)施和智能化共享服務(wù)，消除數(shù)據(jù)和信息孤島現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)信息資源共享，連接各類數(shù)據(jù)資源，提高信息獲取的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，為強(qiáng)化海岸帶的動(dòng)態(tài)監(jiān)控能力、提升資源環(huán)境科學(xué)決策和公眾信息服務(wù)水平打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2.1 海岸帶環(huán)境地質(zhì)數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范編制

完成了海岸帶環(huán)境地質(zhì)數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范編制。海岸帶環(huán)境地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建設(shè)指南是根據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局“海岸帶綜合地質(zhì)調(diào)查工程”數(shù)據(jù)庫建設(shè)的實(shí)際需要而編制的規(guī)范化文件，按照陸海統(tǒng)籌的總體思路要求，在借鑒城市群地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫建設(shè)指南與海洋區(qū)域調(diào)查數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上，建立了陸海一體的數(shù)據(jù)模型。

海岸帶環(huán)境地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)內(nèi)容分為野外綜合調(diào)查類、野外綜合施工類、野外動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)類、樣品測(cè)試類、數(shù)據(jù)整理與匯總類、綜合研究與分析成果類6大類，基本上是按地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)工作過程來組織數(shù)據(jù)內(nèi)容的。在各大類基礎(chǔ)上，再按專業(yè)類型來進(jìn)一步組織相關(guān)數(shù)據(jù)，用來描述基礎(chǔ)地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地球物理(遙感)、地球化學(xué)、地質(zhì)資源等方面的專業(yè)信息。

其中,空間矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)，按數(shù)據(jù)本身格式進(jìn)行存儲(chǔ)，屬性數(shù)據(jù)包括各類水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)資源、地質(zhì)監(jiān)測(cè)等相關(guān)專業(yè)的屬性數(shù)據(jù)，將以關(guān)系數(shù)據(jù)庫的常規(guī)模式進(jìn)行組織管理，而對(duì)于地質(zhì)環(huán)境工作過程中產(chǎn)生的一系列成果數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，包括眾多的圖件、報(bào)告和多媒體資料，這些資料數(shù)據(jù)量較大，不易直接存放于普通的關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)采用地質(zhì)資料非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案進(jìn)行存儲(chǔ)。

3.2.2 海岸帶環(huán)境地質(zhì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與海岸帶數(shù)據(jù)集成建庫示范

按照海岸帶環(huán)境地質(zhì)數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)完成了海岸帶環(huán)境地質(zhì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)海岸帶數(shù)據(jù)一體化整合、入庫、存儲(chǔ)和管理工作，并進(jìn)行了示范區(qū)數(shù)據(jù)庫的建立。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建設(shè)以已有相關(guān)建庫標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)的更新、管理與維護(hù)為支撐，以數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用為目標(biāo)，重點(diǎn)解決海岸帶工程數(shù)據(jù)的集成管理，應(yīng)用服務(wù)支撐與更新維護(hù)動(dòng)態(tài)變化等問題?；谠撓到y(tǒng)完成了示范區(qū)數(shù)據(jù)庫的建立：通過海岸帶數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)開發(fā)的轉(zhuǎn)換模塊入庫，建立了曹妃甸一期數(shù)據(jù)庫與平臺(tái)數(shù)據(jù)庫的對(duì)應(yīng)關(guān)系；城市群數(shù)據(jù)庫(包括曹妃甸二期數(shù)據(jù)庫、唐山-秦皇島地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)庫、滄州地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)庫)直接由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)轉(zhuǎn)換入庫；海岸帶工程增量數(shù)據(jù)與已有的各類原始數(shù)據(jù)則分別錄入為Excel表格，在管理系統(tǒng)的不同屬性表中分別導(dǎo)入。整理完成鉆孔、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)入庫工作包括鉆孔數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)、各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及鉆孔附屬子表等數(shù)據(jù)，共計(jì)錄入鉆孔1 098個(gè)、測(cè)試數(shù)據(jù)12 473條、水文監(jiān)測(cè)剖面4條、底質(zhì)沉積監(jiān)測(cè)150條等；整理完成物探數(shù)據(jù)入庫工作包括重力剖面、淺震剖面、CSAMT物探剖面、EH4勘探剖面等，共計(jì)70余條。接入中心自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備共8個(gè)，包括昌黎水質(zhì)監(jiān)測(cè)站、南港碼頭潮汐站、秦皇島新港港務(wù)總公司、河北唐山地應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)、河北昌黎地應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)等。

冀東油田勘探開發(fā)區(qū)塊分為南堡灘海和南堡陸地，鉆遇中淺層地層主要為平原組、明化鎮(zhèn)組、館陶組和東營組。其中，南堡陸地部分區(qū)塊東營組缺失，沙河街地層溫度相對(duì)較低，約110℃左右;上部平原組、明化鎮(zhèn)組和館陶組多以砂泥巖為主，黏土含量高，鉆井過程中巖屑水化分散嚴(yán)重，快鉆時(shí)要求鉆井液體系有較強(qiáng)的包被抑制能力，館陶組底部普遍發(fā)育玄武巖和底礫巖，要求鉆井液體系有較好的抑制能力和封堵能力。鉆遇儲(chǔ)層要求鉆井液體系具有良好的降濾失性能和高中孔滲儲(chǔ)層保護(hù)性能。

3.3 平臺(tái)應(yīng)用

基于海岸帶大數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)平臺(tái)，項(xiàng)目完成了可視化分析系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)系統(tǒng)以及科普服務(wù)及門戶網(wǎng)站系統(tǒng)四個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。

3.3.1 海岸帶數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)

海岸帶數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)海岸帶環(huán)境地質(zhì)信息一站式管理與服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)海岸帶地質(zhì)環(huán)境相關(guān)所有圖表數(shù)據(jù)、成果文檔、地質(zhì)圖件等綜合數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)顯示、查詢、統(tǒng)計(jì)、業(yè)務(wù)展示以及分析評(píng)價(jià)功能，全面提高數(shù)據(jù)庫與各類成果數(shù)據(jù)的使用率。海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)支持多專題圖層顯示、圖層控制顯示、地質(zhì)圖件顯示以及文檔資料顯示功能。其中多專題圖層顯示支持多個(gè)專題圖層的疊加顯示；圖層控制顯示實(shí)現(xiàn)限制空間范圍顯示功能，對(duì)限制范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)上圖功能；地質(zhì)圖件顯示實(shí)現(xiàn)地質(zhì)圖件的顯示功能；文檔資料顯示主要顯示海岸帶地質(zhì)成果文檔數(shù)據(jù)(如PDF、Word、JPG、MapGIS圖件、ArcGIS圖件等)。通過以上四個(gè)功能模塊，實(shí)現(xiàn)海岸帶地質(zhì)信息的綜合顯示功能，達(dá)到快速、直觀、全面地了解海岸帶地質(zhì)信息的目的。

3.3.2 海岸帶監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)對(duì)各類海岸帶監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理，全面構(gòu)建海岸帶地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，通過“一張圖”為決策者提供輔助決策評(píng)價(jià)與分析。海岸帶生態(tài)系統(tǒng)具有物種多樣性、環(huán)境脆弱性、監(jiān)管繁瑣等特點(diǎn)，對(duì)海岸帶生態(tài)系統(tǒng)功能監(jiān)管與保護(hù)是國家發(fā)展的工作重點(diǎn)之一。項(xiàng)目針對(duì)地應(yīng)力、地面沉降、地下水、斜坡穩(wěn)定性、海洋底質(zhì)沉積、海洋動(dòng)力環(huán)境、海洋水質(zhì)、水土環(huán)境污染、水土環(huán)境、海岸帶水深、海岸線、海岸線地表環(huán)境等12方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過集成相關(guān)技術(shù)構(gòu)成監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息管理、數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警以及歷史監(jiān)測(cè)預(yù)信息分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。為海岸帶環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測(cè)、政府部門決策與社會(huì)公眾科學(xué)普及提供簡(jiǎn)潔、高效、快速的信息化業(yè)務(wù)管理和技術(shù)支撐，以保護(hù)海岸帶脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)海岸帶可持續(xù)發(fā)展。

3.3.3 海岸帶資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)系統(tǒng)

海岸帶承載力評(píng)價(jià)系統(tǒng)在建立可定制的資源環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)模型基礎(chǔ)上，以市、縣為評(píng)價(jià)單元分別進(jìn)行海岸帶資源承載力評(píng)價(jià)，進(jìn)而完成海岸帶資源承載力評(píng)價(jià)和預(yù)警，為地區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù)。在該系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對(duì)秦皇島資源環(huán)境承載能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

海岸帶資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)與預(yù)警平臺(tái)主要是面向?qū)I(yè)業(yè)務(wù)人員進(jìn)行構(gòu)建。首先建立海岸帶資源環(huán)境承載力土地資源、地?zé)豳Y源、水資源、天然建材資源、土地質(zhì)量和地下水質(zhì)量海岸帶要素的指標(biāo)體系，根據(jù)建立的指標(biāo)體系進(jìn)行數(shù)據(jù)模型和評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)；通過評(píng)價(jià)模型定義的數(shù)據(jù)類型和計(jì)算方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，從數(shù)據(jù)中心中抽取相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到最終評(píng)價(jià)成果，并發(fā)布為標(biāo)準(zhǔn)的OGC服務(wù)提供其他系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)用。系統(tǒng)包括首頁、指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)模型、數(shù)據(jù)管理、評(píng)價(jià)分析和評(píng)價(jià)成果等幾個(gè)模塊。

3.3.4 科普服務(wù)及門戶網(wǎng)站系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要為搭建海岸帶社會(huì)化服務(wù)公共服務(wù)窗口，為社會(huì)公眾提供海岸帶地質(zhì)相關(guān)資訊與科學(xué)普及知識(shí)服務(wù)。

“地質(zhì)云”平臺(tái)對(duì)接主要結(jié)合海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)實(shí)際建設(shè)情況及數(shù)據(jù)管理方式，建設(shè)完成地質(zhì)云海岸帶專題應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)海岸帶地質(zhì)圖件、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等在地質(zhì)云中的展示功能?！安澈澄靼逗０稁ё冞w”專題應(yīng)用的設(shè)計(jì)核心是泥質(zhì)海岸帶的典型區(qū)域-渤海灣西岸的海岸帶在過去2萬～3萬年以來的變遷，科普中國大陸海岸的知識(shí)，展示海岸帶變遷的整個(gè)過程和變遷過程中的現(xiàn)象。

海岸帶地質(zhì)信息服務(wù)門戶系統(tǒng)為基于SOA架構(gòu)的WebGIS服務(wù)平臺(tái)，其通過專業(yè)GIS手段為地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫成果應(yīng)用提供技術(shù)支撐。空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在PostgreSQL輕量級(jí)開源數(shù)據(jù)庫中，通過ArcSDE交互訪問。將數(shù)據(jù)通過ArcGIS Server發(fā)布為Web Services，整合在線地理底圖服務(wù)與業(yè)務(wù)空間數(shù)據(jù)服務(wù)，前端通過Web瀏覽器調(diào)用地圖服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)基本GIS操作，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)空間查詢、條件查詢、目錄檢索和成果輸出等功能

4 展 望

海岸帶作為連接海洋和陸地系統(tǒng)的特殊地理地帶，涉及海岸地質(zhì)、地理、生態(tài)、環(huán)境、資源、生物、災(zāi)害、信息、工程、經(jīng)濟(jì)、管理等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，為科學(xué)管理海岸帶，需要對(duì)各領(lǐng)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合整理分析。項(xiàng)目建設(shè)的海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)，按照陸海統(tǒng)籌的思路，實(shí)現(xiàn)了海岸帶數(shù)據(jù)的統(tǒng)一規(guī)劃、綜合管理和資源共享。為未來海岸帶地質(zhì)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)的推廣進(jìn)行了示范應(yīng)用，基于該平臺(tái)開發(fā)了海岸帶數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)、海岸帶監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，海岸帶資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)系統(tǒng)和科普服務(wù)及門戶網(wǎng)站系統(tǒng)等示范應(yīng)用子系統(tǒng)。未來將進(jìn)一步整合海岸帶數(shù)據(jù)，將平臺(tái)打造成海岸帶管理的重要基礎(chǔ)設(shè)施，為政府、企業(yè)、社會(huì)組織、公眾等在內(nèi)的多元主體進(jìn)行科學(xué)研究、決策和管理提供有力支持，促進(jìn)海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和管理，促進(jìn)海岸帶持續(xù)發(fā)展。