明清時(shí)期山東省蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王發(fā)浩 宋頡

摘?要：基于史料記載的明清時(shí)期山東省蝗災(zāi)信息，應(yīng)用GIS和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，構(gòu)建明清時(shí)期山東省蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺。數(shù)據(jù)庫平臺依托底層web應(yīng)用服務(wù)器提供的地圖、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫的可視化展示。該數(shù)據(jù)庫平臺具備蝗災(zāi)事件詳細(xì)信息查詢和分時(shí)段統(tǒng)計(jì)功能，并提供蝗災(zāi)數(shù)據(jù)的可視化展示功能，可為山東省縣域尺度上蝗災(zāi)時(shí)空演變規(guī)律研究和未來蝗災(zāi)發(fā)展趨勢預(yù)測提供數(shù)據(jù)支撐和平臺借鑒。

關(guān)鍵詞：蝗災(zāi);GIS，明清時(shí)期;數(shù)據(jù)庫平臺;可視化展示

1 緒論

蝗災(zāi)（飛蝗）、水災(zāi)、旱災(zāi)，并稱中國古代三大自然災(zāi)害，其中又以蝗災(zāi)尤甚。史料中常以“蝗”、“蝗損稼”、“飛蝗害稼”等描述蝗災(zāi)的發(fā)生狀況，蝗災(zāi)作為一種生物自然災(zāi)害，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害極大[1]。位于太行山脈以東的山東地區(qū)自古以來都是中國蝗災(zāi)的多發(fā)區(qū)域。近些年來，受全球氣候變化的影響，山東省旱澇事件頻發(fā)，蝗災(zāi)發(fā)生概率呈顯著增加趨勢[2]。目前，長時(shí)間序列的蝗災(zāi)研究多以史料復(fù)原的蝗災(zāi)發(fā)生時(shí)間序列為基礎(chǔ)，建立完整的歷史時(shí)期蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫，對研究歷史時(shí)期蝗災(zāi)時(shí)空演變，指導(dǎo)未來蝗災(zāi)預(yù)防工作具有重要意義。因此，本文以史料記載的蝗災(zāi)記錄為基礎(chǔ)，構(gòu)建明清時(shí)期山東省蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺。

2 數(shù)據(jù)來源

2.1 蝗災(zāi)記錄來源

明清時(shí)期山東省蝗災(zāi)記錄主要來源于《山東歷代自然災(zāi)害志》、《山東省自然災(zāi)害史》等整編史料。這些史料中的蝗災(zāi)記錄多整合自各州府志、縣志中記載的蝗災(zāi)信息。在對史料中的蝗災(zāi)記錄整合后，去除重復(fù)記錄。同時(shí)，參考李剛[3]等利用文字描述蝗災(zāi)輕重確定等級的方法，將蝗災(zāi)記錄劃分為輕災(zāi)、中災(zāi)、大災(zāi)、重災(zāi)四個(gè)等級。

2.2 地圖數(shù)據(jù)來源

本研究選用清末（1910年）山東省縣級行政區(qū)劃作為標(biāo)準(zhǔn)地圖，地圖數(shù)據(jù)來自中國歷史地理信息系統(tǒng)（CHGIS）。在考證歷史時(shí)期山東縣域行政區(qū)劃變革后，校正蝗災(zāi)記錄的地點(diǎn)信息，使之與行政區(qū)劃相匹配。

3 蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 需求分析

目前，國內(nèi)外學(xué)者在歷史時(shí)期自然災(zāi)害數(shù)據(jù)庫平臺建設(shè)方面進(jìn)行了大量工作[4-5]。然而，這些數(shù)據(jù)庫多在宏觀尺度上對多種自然災(zāi)害建庫統(tǒng)計(jì)，時(shí)空分辨率較低，對自然災(zāi)害的時(shí)空變化規(guī)律展示能力弱。針對特定自然災(zāi)害的高時(shí)空分辨率的數(shù)據(jù)庫平臺仍然較少，鑒于此，本研究旨在構(gòu)建集蝗災(zāi)數(shù)據(jù)的查詢、匯總、統(tǒng)計(jì)、分析功能于一體，展示蝗災(zāi)數(shù)據(jù)時(shí)空變化規(guī)律的數(shù)據(jù)庫平臺。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫平臺還應(yīng)具備一定的數(shù)據(jù)更新和應(yīng)用擴(kuò)展功能。

3.2 平臺總體設(shè)計(jì)

明清時(shí)期山東省蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺主要由三部分組成，包括前端部分、后臺部分、數(shù)據(jù)庫。依托底層web應(yīng)用服務(wù)器和山東省明清時(shí)期蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫，并基于阿里云服務(wù)器提供的地圖服務(wù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)接口，蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺實(shí)現(xiàn)用戶端的可視化展示。

山東省明清蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫采用PostgreSQL框架，這是一種對象-關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ORDBMS），支持大部分SQL標(biāo)準(zhǔn)，并且提供包括復(fù)雜查詢、外鍵、觸發(fā)器等現(xiàn)代特性。

蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺的前端基礎(chǔ)框架主要采用Html、Css、JavaScript編寫，并以Jquery等成熟框架作為輔助，以此實(shí)現(xiàn)用戶界面的交互。平臺地圖功能使用Openlayers實(shí)現(xiàn)。OpenLayers 是WebGIS客戶端開發(fā)使用的JavaScript 類庫包，用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)格式發(fā)布的地圖數(shù)據(jù)訪問。OpenLayers 除了可以實(shí)現(xiàn)放大、縮小、平移、等地圖瀏覽的基礎(chǔ)效果外，還可以進(jìn)行線、面等要素選擇、圖層疊加等多種地理操作。此外，蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺后臺考慮應(yīng)用功能的后續(xù)擴(kuò)展，選用Python語言下的開源應(yīng)用框架Django編寫，可為后續(xù)蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺應(yīng)用、分析功能的擴(kuò)展提供接口。

4 蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺功能實(shí)現(xiàn)

蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺主要實(shí)現(xiàn)如下功能：

4.1 基礎(chǔ)地圖展示功能

明清時(shí)期山東省蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺提供完整的地圖展示的功能，除展示山東省縣域矢量圖層之外，底圖還提供谷歌影像、天地圖影像、百度影像和高德影像等衛(wèi)星遙感影像。地圖展示平臺提供放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、定位、隱藏/展示比例尺、鷹眼地圖等基本地圖功能。

4.2 蝗災(zāi)事件查詢功能

蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺提供蝗災(zāi)數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息查詢功能。通過點(diǎn)擊地圖平臺上的州縣，數(shù)據(jù)庫平臺向蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫發(fā)送條件查詢請求，蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫通過查表，向用戶返回該縣歷年蝗災(zāi)事件的詳細(xì)信息，包括蝗災(zāi)編號、蝗災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)、蝗災(zāi)發(fā)生時(shí)間、蝗災(zāi)等級、蝗災(zāi)詳細(xì)內(nèi)容、蝗災(zāi)數(shù)據(jù)出處。

4.3 蝗災(zāi)事件統(tǒng)計(jì)展示功能

除蝗災(zāi)詳細(xì)信息查詢功能外，蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺具備蝗災(zāi)事件分縣統(tǒng)計(jì)功能，通過輸入限定的年份和時(shí)間段，蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺可實(shí)現(xiàn)不同時(shí)段各縣蝗災(zāi)事件數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而，將統(tǒng)計(jì)獲取的分縣蝗災(zāi)量級信息，以專題圖的形式在數(shù)據(jù)庫平臺中可視化展示。

5 結(jié)語與展望

本文在收集明清時(shí)期山東省縣域蝗災(zāi)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)搭建了一套集蝗災(zāi)數(shù)據(jù)展示、統(tǒng)計(jì)、分析于一體的數(shù)據(jù)庫平臺。該數(shù)據(jù)庫平臺實(shí)現(xiàn)了山東省明清時(shí)期縣域尺度上蝗災(zāi)發(fā)生信息的定量統(tǒng)計(jì)和可視化展示，部分解決了山東省歷史時(shí)期蝗災(zāi)資料收集和分析困難的問題，為山東省長時(shí)序蝗災(zāi)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和平臺支撐。

目前，山東省蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺尚處于開發(fā)調(diào)試階段。在后續(xù)開發(fā)過程中，除蝗災(zāi)數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)和展示等功能外，蝗災(zāi)數(shù)據(jù)庫平臺將增加地理空間分析功能，如聚類和熱點(diǎn)分析等。用戶可在平臺上將直接獲取不同時(shí)段山東省蝗災(zāi)發(fā)生的空間重心和集聚特征。

參考文獻(xiàn)：

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