1、地質災害應急管理信息系統(tǒng)系統(tǒng)分析與設計方案金世勝安徽師范大學 GIS實驗室二。二年八月第一章 用戶需求地質災害應急管理的基本目的是建立適合我國國情的地質災害應急管理體制。運用法律、行政、經濟、技術等手段，實現地質災害應急管理的社會化、科學化、信息化、公開化，以調動全社會的力量，預防治理地質災害，最大限度的減輕災害損失，合理利用地質環(huán)境資源，促進社會經濟可持續(xù)發(fā)展。地質災害應急管理信息系統(tǒng)是進行地質環(huán)境管理的重要手段。它是在廣泛收集和整理研究區(qū)已有的地質環(huán)境調查、勘查、災害防治信息，社會經濟環(huán)境狀況，統(tǒng)計信息等資料的基礎上，開發(fā)出的一種集信息查詢、瀏覽、決策支持等功能的綜合信息系統(tǒng)。根據用戶的需

2、要，地質災害應急管理信息系統(tǒng)將發(fā)揮 GIS可視化的優(yōu)點，能迅速向有關部門和社會提供發(fā)生地質災害所在地的地質環(huán)境資料和其它相關資料，實時顯示地質災害的現場情況，及時對地質災害的發(fā)展趨勢作出正確預測，為地質災害的應急管理提供有效的支持，系統(tǒng)的重點放在信息處理、查詢、圖形顯示、統(tǒng)計和簡單的分析上。一、需求概述1、基礎信息管理需求數據管理是整個地質災害應急管理信息系統(tǒng)建設的基礎。地質災害應急管理信息系統(tǒng)一項中心工作就是如何管好數據，進一步進行分析利用，提高數據的附加價值。對于數據管理的需求，首先是數據的集中統(tǒng)一管理。數據分析利用是建立在數據集中統(tǒng)一管理之上的高級應用。用戶普遍反映，需要對地質環(huán)境數據進

3、行深度加工，需要一個相對靈活的分析工具，能夠通過使用該工具來實現自己的一些分析思路，并打印出相應的數據報表。只有實現了數據分析，才能充分挖掘出基礎信息管理的功效，真正產生效益。2、地理信息系統(tǒng)需求地質災害應急管理所涉及的大量地質環(huán)境信息，除具有時間性和動態(tài)性特點外，還具有空間分布的特點。一般的管理信息系統(tǒng)雖然可以完成統(tǒng)計報表處理、屬性數據查詢等工作，般的管理信息系統(tǒng)雖然可以完成統(tǒng)計報表處理、屬性數據查詢等工作,但無法處理具有空間分布特征的信息，從而不能進行空間數據管理。地理信息系統(tǒng)的主要需求是把各種環(huán)境信息同地理位置結合起來提供給用戶，從而把各種環(huán)境信息與反映地理位置的圖形信息有機地結合在一起

4、，并可根據用戶需要對這些信息進行分析，把結果提交給有關領導和部門作為決策的參考。通過調查、交流，用戶對GIS在地質環(huán)境信息系統(tǒng)應用非常重視，希望結合當前地質環(huán)境管理重點工作將GIS用于地質環(huán)境管理和決策中，結合 GIS技術網上發(fā)布地質環(huán)境信息。3、信息共享和發(fā)布需求用戶迫切地需要有一個靈活的數據查詢環(huán)境，將各種數據源集成到一起。因此構建一個地質環(huán)境信息共享的地理信息系統(tǒng)平臺將是地質災害應急管理信息系統(tǒng)中心任務之一。止匕外，為適應網絡化的發(fā)展，建議開發(fā) WEBGIS以便于普通用戶用瀏覽器界面進行數據查詢。瀏覽器界面具有美觀、靈活、易用的特性，而地質災害應急管理信息系統(tǒng)的使用者大多數只具有一般的計

5、算機應用知識，而互聯(lián)網上的瀏覽器應用正好提供了能夠充分滿足不同水平用戶需求的界面操作方式，可以用來構造我們的數據共享系統(tǒng)。二、需求分析根據用戶的需求，地質災害應急管理信息系統(tǒng)應包括地質環(huán)境背景資料管理、地質災害實時管理、地質災害發(fā)展趨勢預測和管理文件等子系統(tǒng)。1、地質環(huán)境背景資料管理1) 、地質環(huán)境資料2) 、資源開發(fā)利用情況3) 、歷史災害資料4)地質災害危險性評估情況5) 、社會經濟發(fā)展資料2、地質災害應急管理1) 、地質災害圖形、圖像實時顯示2) 、地質災害屬性數據、空間數據的實時編輯3) 、地質災害應急方案和措施4) 、管理及技術文件3、地質災害發(fā)展趨勢預測1 ) 、地質災害勘查情況2

6、 ) 、地質災害發(fā)展趨勢預測及危險性評估情況3）、未來地質災害防治管理4、管理文件1）、技術文件2）、政策法規(guī)用戶要求本系統(tǒng)具有數據輸入、輸出、修改、查詢、匯總、統(tǒng)計、分析、備份、共享等 功能；具有屬性數據與圖形數據的交互查詢、顯示功能；具有地圖的簡單編輯的功能；圖形 具有放大、縮小、漫游、鷹眼、閃爍等功能；具有友好的界面且操作簡單；具有信息發(fā)布的 功能等。第二章軟件設計說明、地質災害應急管理信息系統(tǒng)總體結構地理信息系統(tǒng)的體系結構已經從傳統(tǒng)的集中式發(fā)展到兩層結構的 C/S體系，正在向三層 結構、多層結構的C/S體系結構和三層結構、多層結構的瀏覽器/服務器（B/S）體系發(fā)展， 但是三層結構的C/

7、S體系結構還很不成熟，三層結構的B/S體系也正在發(fā)展?？偨Y各種體系 結構的優(yōu)缺點，結合現有的條件，從實用性方面考慮，我們采用了兩層的 C/S體系和三層結 構的B/S體系。B/S體系結構的系統(tǒng)主要用于數據的發(fā)布和模型分析等。1、系統(tǒng)總體結構框架圖地質災害背景資料各級領導研究部門地質環(huán)境管理基礎地圖地質災害應急管理/地質災害發(fā)展趨勢發(fā)布ya 事1輔.用質災害應包地質災番應J-系統(tǒng)匕森體原建構如F圖所示:理數據社會經濟發(fā)展對外查詢其他行業(yè)地質災害應急管理文檔信息理圖形信息）信自,、地質災川應急種加信3/統(tǒng)主要技朱特點 /該系統(tǒng)以GIS技術為核心，集辦公自動化（OA、計算機網絡、多媒體、INTERNE

8、T數據庫等技術為一體，主要具有以下特點:1、一體化的系統(tǒng)集成解決方案一方面系統(tǒng)是多模塊一體的產品，即各模塊集成在一個系統(tǒng)之內，全局運行一個執(zhí)行文 件，系統(tǒng)判別不同的登錄用戶身份，提供不同功能模塊使用；另一方面系統(tǒng)也是一個多功能 集成的系統(tǒng)，即辦公自動化系統(tǒng)中應用了 GIS、數據庫、掃描、文檔處理等多種功能，多種 功能相互無縫集成，如文檔處理就可以結合數據庫技術，文檔從數據庫中提取，轉入 WORD 自動成文；掃描處理可內嵌在系統(tǒng)之中，不需另外打開外部掃描程序，掃描圖形即可直接入 庫管理2、靈活規(guī)范的業(yè)務流程管理以國家有關法律、法規(guī)為準，實現一種規(guī)范化業(yè)務辦公流程。系統(tǒng)對所注冊的用戶識別 身份，提

9、供不同的辦公功能。數據的傳輸采用信息流方式，對業(yè)務流程中間過程采取完全跟 蹤的方式，防止惡意行為發(fā)生。采取的這套業(yè)務流程解決方案，可以隨業(yè)務流程的變動，在 系統(tǒng)不變或較小變動的情況下，適應新的業(yè)務流程，即為一種“系統(tǒng)適應業(yè)務，而非業(yè)務適 應系統(tǒng)”的模式。3、完美結合的圖文一體化從圖查文及從文查圖，依據參考圖文信息，辦理文檔數據的錄入及相關工作，同時也可 從圖上直接進行數據查詢及數據統(tǒng)計，及依據圖形信息進行分析預測工作。4、數據共享，實現網絡化辦公充分利用網絡技術，將空間數據和屬性數據等信息上網，按照一定的權限規(guī)定實現有條 件的數據共享。并可利用電子郵件實現網上會辦，提高了辦公效率并提供較詳盡的

10、圖形資料， 為辦公決策提供一個較為直觀可靠的條件。5、完善的數據庫安全體系系統(tǒng)可建立一套完善的安全體系，對每一個表格不同記錄針對不同用戶都確立了相應的 權限信息，如某用戶對某表格某記錄是擁有閱讀權限還是修改權限，系統(tǒng)均有明確指示。6、數據動態(tài)更新用戶在客戶端所作權利范圍內的修改， 均可按一定程序進入系統(tǒng)數據庫保留， 實現數據 動態(tài)更新。這其中不僅僅是文檔數據，同時也包含圖形數據。對圖形的修改更新需要有一套 技術與行政相結合的手段進行保證。7、基于客戶機/服務器、瀏覽器/服務器網絡環(huán)境，采用以 GIS為核心的多種技術的集 成（計算機網絡通信技術、大型數據庫技術、面向對象技術、決策支持技術等） ，

11、可實現定 性、定量、定位的綜合分析與輔助決策。三、地質災害應急管理信息系統(tǒng)屬性數據流程圖地質災害應急管理信息系統(tǒng)的數據包括地質環(huán)境背景資料、地質災害實時數據、地質災害發(fā)展趨勢預測數據等。具體數據處理過程如下圖所示:上述信息流程涉及到四個子系統(tǒng)：基礎數據庫、數據查詢分析、地理信息系統(tǒng)和綜合信息發(fā)布系統(tǒng)。它們之間的數據接口如下所述：基礎數據庫和數據查詢分析基礎數據庫提供按照主題組織好的兩類數據倉庫，同時提供各類原始數據作為數據查詢分析子系統(tǒng)的數據支持。其中原始數據主要作為數據查詢部分的數據來源，地質災害專題數據倉庫和地理信息數據倉庫作為數據分析部分的數據來源?；A數據庫和地理信息系統(tǒng)基礎數據庫為地

12、理信息系統(tǒng)提供按照原始數據，作為地理信息系統(tǒng)的屬性數據。數據查詢分析的綜合信息發(fā)布系統(tǒng)數據查詢分析子系統(tǒng)中的數據查詢部分將在綜合信息發(fā)布平臺發(fā)布數據。數據查詢是由WINDOWS NT IIS服務器ASP編程來實現的，與綜合信息發(fā)布系統(tǒng)的相應功能模塊結合在 一起。地理信息系統(tǒng)和綜合信息發(fā)布系統(tǒng)整個地理信息系統(tǒng)將完全建立在綜合信息發(fā)布系統(tǒng)之上。地理信息系統(tǒng)的地圖服務器也建立在綜合信息發(fā)布系統(tǒng)的IIS 服務器上，與綜合信息發(fā)布系統(tǒng)的相應功能模塊結合在一起。四、地質災害應急管理信息系統(tǒng)的空間數據流程第三章地質災害應急管理信息系統(tǒng)功能詳細說明地質災害應急管理信息系統(tǒng)的總目標是實現文檔管理、圖檔管理、網絡

13、管理及決策支持等。其中文擋管理主要包括：數據錄入、數據傳輸、監(jiān)督管理、電子郵件、文檔掃描、數據查詢等功能，圖檔管理主要包括：圖形數據錄入、編輯功能、圖形屬性查詢、圖形數據動態(tài)更新、 圖形操作、確定圖形窗范圍、專題調用、疊加， 專題圖生成、統(tǒng)計及統(tǒng)計結果可視化、綜合分析、圖形輸出、圖檔與空間信息相關聯(lián)等系統(tǒng)主要功能包括：一、數據庫管理本系統(tǒng)擁有一個包含各類地質環(huán)境信息的大型關系型數據庫，該數據庫是 “地理信息系統(tǒng)”的基礎。數據庫管理就是對數據庫中的數據進行有效的組織和管理，為地理信息系統(tǒng)對數據庫的需求打下扎實的基礎。1、原始數據的收集數據導入功能能夠將現有的地質環(huán)境數據（如.dbf 或 .mdb

14、 等）文件直接導入到關系型數據庫中，導入前要求用戶提供導入數據的內容、年份等必要信息，并具有判斷用戶誤操作的功能。在導入數據的過程中，如果遇到數據一致性問題，將跳過產生問題的記錄，繼續(xù)導入其他數據記錄，同時將產生問題的記錄提供給用戶，由用戶進行修改后可再次導入。數據錄入功能提供方便靈活的操作界面，供用戶錄入數據，錄入程序是一個可以在單機上運行的程序，能夠將錄入的數據保存在數據庫中或者數據文件中，針對錄入過程中可能產生的錯誤還將提供校驗功能。2、統(tǒng)一歷史數據格式要進行歷史數據的對比分析，就必須統(tǒng)一數據格式。經過了歷史數據格式的統(tǒng)一后，所有的地質環(huán)境數據將從不同時間范圍的文件集中到一個統(tǒng)一的數據庫

15、結構中。3、數據完整性檢查為了保證數據的質量，需要對數據進行完整性檢查。完整性檢查包括一致性關系的檢查、作為維的字段的檢查以及邏輯校驗檢查。采用了關系型數據庫進行管理后，我們能夠根據客觀世界實體的含義，確定各個報表之間的主外鍵關系，一致性檢查就是要保證各項地質環(huán)境數據能夠滿足這些聯(lián)系約束。此外，由于在以后的查詢分析中要采用數據倉庫的思想組織數據，因此也必須對維字段進行檢查。也就是保證維字段中的數據都準確有效，如果有代碼表支持的，必須符合代碼表中的代碼，并且維字段不能為空。一致性檢查和維字段檢查都是在導入數據庫的過程中，由事先定義好的數據庫完整性要求所約束的。如果導入的數據不滿足數據的完整性要求

16、，這些數據將無法導入數據庫中，必須經過用戶手工更改后才能提交到系統(tǒng)數據庫中。4、數據裝載、備份和恢復系統(tǒng)必須提供新數據的加入和舊數據的刪除，以及數據的備份和恢復功能。在數據管理中，提供靈活指定年度、指定數據類別，然后進行裝載、導出、刪除等操作功能。同時，結合數據庫本身提供的備份和恢復功能進行整庫的安全備份。5、控制訪問安全性系統(tǒng)必須結合數據庫管理系統(tǒng)（DBMS本身的安全機制，維護數據庫安全，保證數據庫 系統(tǒng)不受攻擊。同時，數據庫系統(tǒng)也要對數據的訪問權限進行適當的限制，保證數據的保密性。二、地理信息系統(tǒng)1、系統(tǒng)功能模塊劃分系統(tǒng)的功能模塊主要包括數據采集、數據處理、數據分析、圖形操作、地圖量算、制

17、圖輸出等，模塊劃分如下圖所示。功能模塊數據處理數據分析數數據采集功能模塊數據種類主要為空間（定位）木掃描數方叱輸入數據以及一部分管理數據。一般要求系統(tǒng)具有多種采集方式來采集空間數據二地圖量算圖形操作制圖輸出系統(tǒng)維護We畋布數據輸入地 理 信 息 系 統(tǒng)數據處理功能模塊圖1數據采集向能模塊實現過程數據處理功能模塊包括空間數據處理和屬性數據處理空間數據處理包括圖形編輯、 投航空攝影惻量 衛(wèi)星遙感影像數據地理信息系統(tǒng)功能模塊劃分 其它類型數據以上的采集功能通過GIS軟件實現，跟蹤數字化輸入再進行數據編輯。GP棠收機的數 據通過外部數據轉換接口進入 GIS系統(tǒng)。航測和遙感影像數據直接進入 GIS系統(tǒng)。

18、其它類型 數據通過相應的轉換接口進入 GIS系統(tǒng)（數據采集功能模塊實現過程見下圖）。地質環(huán)境 管理信息 發(fā)布系統(tǒng)影轉換、拓撲關系建立，空間數據庫管理。（空間數據處理實現過程見下圖）。屬性數據處理包括數據結構定義和屬性數據的增加、刪除、修改等。數據分析功能模塊數據分物學斷I要是對內?空間數據處理實現過程號庫數據出行查詢息和統(tǒng)計分好神屬性，由劣性查圖案的雙向:分能也加酉形放天了幫小、漫稔和圖層地質環(huán)境管理荷伽褰布性形、屬性之間的系統(tǒng)要素控制（顏色、類型、大小、分類等）及圖元的閃爍等操作。地圖量算功能模塊地圖量算功能主要包括長度、面積計算制圖輸出功能模塊制圖輸出包括專題圖的制作和輸出。填確填增圖基礎

19、底圖加定力口力口廓 5峋S粹整2、環(huán)颯他呼統(tǒng)數"僧 記例飾打印沈輸出出繪圖儀輸出文輸出WeK布地理信息系統(tǒng)數據包括空間數據和屬性數據。 空間數據鄉(xiāng)級以1:5萬的行政區(qū)圖或立體 地形圖、縣級以1: 10萬的行政區(qū)圖或立體地形圖、大市級以 1: 20萬行政區(qū)圖或立體地形 圖、省級以1: 50萬行政區(qū)圖或立體地形圖為背景圖。地質災害應急管理信息系統(tǒng)所用圖層 包括行政區(qū)劃、街區(qū)、道路、水傣喇瓶施廁屣懶物、地質環(huán)境專題圖等。3、地理信息系統(tǒng)功能分析系統(tǒng)功能分析的目的是對系統(tǒng)的子系統(tǒng)信息查詢功能進行分析。省級：主要功能是：以圖、文、聲像等多媒體的形式介紹全省地質環(huán)境的概況，具有圖文互查 功能。顯

20、示1: 50萬行政區(qū)圖或立體地形圖，上疊地質災害點（閃爍），旁有屬性說明表。 點擊市或縣名，調到下一級的市級圖或下二級縣級圖。點擊縣行政區(qū)，該行政區(qū)閃爍，并在圖旁顯示該縣主要地質災害情況說明。點擊地質災害點，跳出點擊點的地質災害點的音像資料、立體圖及各種圖件等。具有基本圖形操作功能：放大、縮小、漫游、鷹眼等?？芍币暼旨皥D面區(qū)在全省圖中的相對位置。具有基本的圖形編輯功能：增減圖元、修改圖元等。具有基本的圖形分析功能：緩沖區(qū)分析、網絡分析等。查詢結果以HTM送示。給定地質災害點在圖上查找該點的位置。查詢某項指標滿足給定條件的地質災害點。大市級：顯示1: 20萬行政區(qū)圖或立體地形圖，上疊地質災害點

21、（閃爍），旁有屬性說明表。 點擊縣或鄉(xiāng)名，跳出縣或鄉(xiāng)的圖面。點擊縣行政區(qū)，該行政區(qū)閃爍，并在圖旁顯示該縣主要地質災害情況說明。點擊地質災害點，跳出點擊點的地質災害點的音像資料、立體圖及各種圖件等。具有基本圖形操作功能：放大、縮小、漫游、鷹眼等。可直視全局及圖面區(qū)在全省圖中的相對位置。具有基本的圖形編輯功能：增減圖元、修改圖元等。具有基本的圖形分析功能：緩沖區(qū)分析、網絡分析等。查詢結果以HTM送示。給定地質災害點在圖上查找該點的位置。查詢某項指標滿足給定條件的地質災害點。縣級：顯示 1： 10 萬行政區(qū)圖或立體地形圖，上疊地質災害點（閃爍），旁有屬性說明表。點擊鄉(xiāng)名，跳出鄉(xiāng)的圖面，并在圖旁顯示該

22、鄉(xiāng)主要地質災害情況說明。點擊地質災害點，跳出點擊點的地質災害點的音像資料、立體圖及各種圖件等。具有基本圖形操作功能：放大、縮小、漫游、鷹眼等?？芍币暼旨皥D面區(qū)在全省圖中的相對位置。具有基本的圖形編輯功能：增減圖元、修改圖元等。具有基本的圖形分析功能：緩沖區(qū)分析、網絡分析等。查詢結果以HTM送示。給定地質災害點在圖上查找該點的位置。查詢某項指標滿足給定條件的地質災害點。鄉(xiāng)級：顯示 1： 5 萬行政區(qū)圖或立體地形圖，上疊地質災害點（閃爍），旁有屬性說明表。點擊地質災害點，跳出點擊點的地質災害點的音像資料、立體圖及各種圖件等。具有基本圖形操作功能：放大、縮小、漫游、鷹眼等?？芍币暼旨皥D面區(qū)在全省

23、圖中的相對位置。具有基本的圖形編輯功能：增減圖元、修改圖元等。具有基本的圖形分析功能：緩沖區(qū)分析、網絡分析等。查詢結果以HTM送示。給定地質災害點在圖上查找該點的位置。查詢某項指標滿足給定條件的地質災害點。、信息發(fā)布為了滿足局域網用戶的不同需要，系統(tǒng)功能模塊都要在網絡平臺上予以實現。從技術來看，地理信息系統(tǒng)可以采用具有地圖服務器的三層網絡體系結構，在服務器端實現對地圖的查詢和發(fā)布；實現信息共享。從用戶需求角度來看，用戶需要操作簡單、界面美觀、簡便易學的工作平臺，而Intranet/Web平臺正適應了用戶的這些需求。Web網頁美觀生動，操作簡單到只要用鼠標輕輕一點，甚至不需要專門的培訓，這十分適

24、合于目前大部分用戶的計算機應用水平。綜上所述，本系統(tǒng)采用Intranet/Web 平臺作為系統(tǒng)各個功能模塊運行的統(tǒng)一平臺。第四章運行與開發(fā)平臺一、運行環(huán)境地質災害應急管理信息系統(tǒng)必須能在內部的計算機局域網上運行，只有這樣才能實現數據共享、組織協(xié)調各項業(yè)務工作等功能。根據目前情況，地質災害應急管理信息系統(tǒng)的運行環(huán)境適宜采用C/S、B/S的方式，建立起基于 WINDOWS NT內部局域網的網絡體系結構。 硬件平臺：服務器：專業(yè)服務器 CPU P4 1.6G以上，256M內存以上，網卡100M客戶端：微機CPU PIII 550, 內存 128M, 網卡 10-100M圖形工作站繪圖儀 數字化儀 掃

25、描儀 激光打印機 噴墨打印機 軟件平臺服務器：操作系統(tǒng)：Windows NT Server 4.0, Service Pack 6a數據庫：MS SQL Server 7.0 、 access2000Web 服務器：Microsoft IIS4.0配值 Microsoft Office 2000數據庫連接組件ADO2.5如要使用模型需配置IDL 運行庫GIS 專業(yè)軟件：ArcInfo8 、 Arcview8 、 Mapobjects2.0 、 IDL5.4 、 ArcIMS、 ArcSDE客戶端：操作系統(tǒng)：Windows9X, Windows NT Workstation 4.0 Servic

26、e Pack 4.0 以上， Windows2000 Professional瀏覽器：IE4.0 SP1 或 IE5.0 并在安裝Java VM數據庫連接組件ADO2.5GIS 專業(yè)軟件：ArcInfo 、 Arcview8 、 ArcExplorer 、 IDL5.4二、系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境硬件平臺服務器：舊M專業(yè)服務器 CPU PIII766 以上，256M內存以上， 網卡100M客戶端：微機CPU PIII 以上 550, 內存 128M, 網卡 10-100M圖形工作站繪圖儀數字化儀掃描儀激光打印機噴墨打印機軟件平臺操作系統(tǒng)：Windows NT Server 4.0, Service Pac

27、k 4a 、 Windows NT Workstation 4.0Service Pack 4.0 以上， Windows2000 Professional ， Windows9X,數據庫：MS SQL Server 7.0 、 Access2000Wet®務器：Microsoft IIS4.0配值 Microsoft Office 2000數據庫連接組件ADO2.5開發(fā)語言：Delphi5、VB、XML JAVA等GIS專業(yè)軟件：MGEGeoMedia ArcInfo8、Arcview8、Mapobjects2.0、IDL5.4、ArcIMS、 ArcSDE、 ENVI3.4、 ERDAS8二、系統(tǒng)集成的環(huán)境硬件平臺：IBM NetfinityCPU PIII 766 以上 , 256M 內存 , 網卡 100M操作系統(tǒng)：Windows NT Sever 4.0, Service Pack 6a;We®務器