賓 嵐

(廣州市地質(zhì)調(diào)查院,廣東廣州 510440)

地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初探

賓 嵐

(廣州市地質(zhì)調(diào)查院,廣東廣州 510440)

地質(zhì)遺跡是地質(zhì)作用遺留下來的自然遺產(chǎn),值得保護和利用。建立地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫是保護和利用地質(zhì)遺跡的必要基礎(chǔ),探討建設(shè)地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法,根據(jù)面向?qū)ο蟮脑瓌t,提出一種可行描述地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),論述其中主要的數(shù)據(jù)實體的基本結(jié)構(gòu)以及它們之間的繼承和關(guān)聯(lián)關(guān)系。

地質(zhì)遺跡;數(shù)據(jù)庫;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

0 引言

地質(zhì)遺跡(Geological remains或Geoheritage)是指在地球演化的漫長地質(zhì)歷史時期,由各種內(nèi)外動力地質(zhì)作用形成、發(fā)展并遺留下來的珍貴的、不可再生的地質(zhì)自然遺產(chǎn)[1]。是留給全人類極其寶貴的財富,失而不可復(fù)得,是人類認識自然、探索地球過去與未來的鑰匙,各國政府和人民都有保護和永世傳承地質(zhì)遺跡的義務(wù)和責(zé)任。利用和保護地質(zhì)遺跡,是當今的國際潮流。要做到對地質(zhì)遺跡有效地保護和充分地利用,對各種地質(zhì)遺跡進行系統(tǒng)地調(diào)查、評價是非常必要的,而在此基礎(chǔ)上建立的地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫既是一項重要的調(diào)查成果,也是今后研究、利用和保護地質(zhì)遺跡的依據(jù)。因此,從2006年開始,在歷時三年多的廣州市地質(zhì)遺跡調(diào)查項目中,建立了廣州市地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫。

1 對象要素及結(jié)構(gòu)

對于地質(zhì)遺跡,需要描述和記錄的包括地質(zhì)遺跡資源的分布、種類和特點,地質(zhì)遺跡內(nèi)外動力地質(zhì)作用和演化歷史,地質(zhì)遺跡的科學(xué)價值和景觀特征,地質(zhì)遺跡的自然屬性和社會屬性的評價、旅游地學(xué)和地質(zhì)美學(xué)價值,按照《國家地質(zhì)公園評價標準》進行的研究和評價,以及地質(zhì)遺跡所在地區(qū)的自然地理氣候、旅游交通、歷史文化、社會背景及地質(zhì)遺跡保護現(xiàn)狀等內(nèi)容?中華人民共和國國土資源部,國家地質(zhì)公園(地質(zhì)遺跡)調(diào)查技術(shù)要求(討論稿),2003。。

所有這些內(nèi)容種類繁多,結(jié)構(gòu)各異,但基本在結(jié)構(gòu)上可以分為兩類:從屬于地質(zhì)遺跡的屬性和地質(zhì)遺跡本身。

從屬于地質(zhì)遺跡的屬性,是指通過人工或者儀器設(shè)備記錄下來的客觀的數(shù)據(jù)以及各種可以引用的文檔和資料,包括照片、素描、各類相關(guān)圖件、報告和野外地質(zhì)記錄等,用來對地質(zhì)遺跡對象的各個方面進行描述。

地質(zhì)遺跡對象,指調(diào)查人員在對地質(zhì)遺跡進行調(diào)查、研究、評估后形成的觀點,對象有兩類:地質(zhì)遺跡點和地質(zhì)遺跡區(qū)。地質(zhì)遺跡點,是指存在于一個較小空間中的地質(zhì)體,在地質(zhì)上、生態(tài)上、美學(xué)上等具有特定的典型性、稀有性、系統(tǒng)性等特征,調(diào)查人員據(jù)此認為它是一個地質(zhì)遺跡點,廣州從化呂田獅象巖古人類遺址就可看作一個地質(zhì)遺跡點;地質(zhì)遺跡區(qū)是指一個特定的地理區(qū)間,在這個區(qū)間中地質(zhì)遺跡現(xiàn)象比較集中,本身也具有典型性、稀有性、系統(tǒng)性等地質(zhì)、生態(tài)、美學(xué)諸方面的特性,它一般包含多個、多種類型的地質(zhì)遺跡點,如廣州市番禺蓮花山和從化天堂頂就是典型的地質(zhì)遺跡區(qū)。

2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及構(gòu)建

要建設(shè)地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫,首先要確立描述地質(zhì)遺跡的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。1975年,NiklausWirt說過:算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序[2]。對于今天的軟件開發(fā)來說,這句話是正確的,尤其是對地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫這種以數(shù)據(jù)為中心的軟件來說,就更顯得有道理。地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫軟件算法很簡單,基本上沒有復(fù)雜的操作,主要就是記錄調(diào)查得到的各種地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù);而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是它的骨架和靈魂,是地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫的核心價值所在。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)確立了數(shù)據(jù)庫中所存貯的是哪些數(shù)據(jù)、以什么形式存貯這些數(shù)據(jù),這決定了以后數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用范圍和方式,而這正是地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫的價值體現(xiàn)。

鑒于目前的研究狀況和技術(shù)水平,還無法對地質(zhì)遺跡進行完全形式化的描述,從而需要建立一個地質(zhì)遺跡形式化的數(shù)學(xué)模型。我們能夠做的是把調(diào)查人員在調(diào)查中獲得的各種資料和觀點記錄在數(shù)據(jù)庫中,供以后查詢和應(yīng)用。

基于上面對地質(zhì)遺跡結(jié)構(gòu)的認識,在邏輯上,筆者采用面向?qū)ο蟮姆椒▉斫Ｒ陨细黝惖刭|(zhì)遺跡數(shù)據(jù)。按照面向?qū)ο蟮姆椒?將以上各類地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)都作為實體對待,組織到一個樹形繼承結(jié)構(gòu)中,所有的對象都繼承自GeoEntity。作為最終的基類,GeoEntity最重要的是具有一個屬性 ID,以此區(qū)分不同的實體,我們采用UU ID作為 ID的數(shù)據(jù)類型,這樣可以簡化 ID的生成。

在廣州市地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中,第一類地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)類型,有一個共同的基類GeoMaterial(見圖1),GeoMaterial包含了所有第一類實體共有的屬性,包括創(chuàng)作者、創(chuàng)作日期、備注等。廣州市地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫軟件中,目前定義了GeoPhoto、GeoSketch、GeoPoint、GeoReport、GeoDrawing五個類,作為GeoMaterial的子類,分別建模照片、素描、野外地質(zhì)點、報告和圖件,這些類包含所建模對象的特有的屬性,GeoPhoto除了含有照片的圖像數(shù)據(jù)外,還包括拍攝時間、地點、所表現(xiàn)的內(nèi)容等屬性;GeoSketch跟GeoPhoto類似,包含掃描一張素描的圖像數(shù)據(jù)等屬性;GeoPoint表示野外地質(zhì)記錄的各項內(nèi)容,包括點性、點位、描述等屬性;GeoReport和GeoDrawing結(jié)構(gòu)類似,包括一個報告或圖件的源文件(這個源文件可能是一個壓縮的打包文件)和一個最終的輸出文件(可以是各種圖形圖像文件或PDF文件),這兩個文件都以二進制的形式保存,還有一些附加的屬性,如文件格式等。

第二類地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)類型,在廣州市地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫軟件定義的數(shù)據(jù)模型中,有兩類實體GeoRelicDot和GeoRelicZone,分別表示調(diào)查人員劃分的兩種地質(zhì)遺跡存在:地質(zhì)遺跡點和地質(zhì)遺跡區(qū)。它們有一個共同的基類GeoViews,表示地質(zhì)遺跡點和地質(zhì)遺跡區(qū)的共同屬性(見圖2)。

圖1 第一類地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型Fig.1 The first kind of geological heritage data structuralmodel

圖2 第二類地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型Fig.2 The second kind of geological heritage data structuralmodel

對地質(zhì)遺跡點和地質(zhì)遺跡區(qū)的描述,在結(jié)構(gòu)上有許多相同的地方,所以在軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上,GeoRelicDot和GeoRelicZone有個共同的基類GeoViews。地質(zhì)遺跡點和地質(zhì)遺跡區(qū),除了編號、位置、范圍等基本屬性外,對它們的描述和評估,以分方面的方式來記錄,這種關(guān)系反映在模型GeoViews類中,表現(xiàn)為GeoViews類擁有一個一對多的關(guān)系,包含多個GeoFacet對象。GeoFacet類建模描述地質(zhì)遺跡點或區(qū)的一個方面,每一個GeoFacet對象包含一個字符串表示標題,一個字符串表示論點,一個字符串表示對這個方面論點的論證。另外,還包含一個GeoMaterial的集合,這個集合中可包含各種上述第一類地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù),包括照片、素描、報告、圖件和野外記錄,表示支持這個方面論點的證據(jù)(見圖3)。

圖3 地質(zhì)遺跡點和地質(zhì)遺跡區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型Fig.3 Data structuralmodel of geological heritage point and geological heritage region

GeoRelicDot和GeoRelicZone雖然從GeoViews繼承了同樣的描述結(jié)構(gòu)來表示地質(zhì)遺跡點和地質(zhì)遺跡區(qū),但實際上對地質(zhì)遺跡點和地質(zhì)遺跡區(qū)的描述卻是很不一樣的,這主要是由于在GeoRelicDot和GeoRelicZone中對繼承下來的多方面的描述結(jié)構(gòu)做了不同的約束,在GeoRelicDot中,固定了以地質(zhì)背景、生態(tài)背景、美學(xué)價值、開發(fā)狀態(tài)、保存狀況、保護措施、總評等幾個方面來描述地質(zhì)遺跡點,不能動態(tài)加入新的方面,這保證了對地質(zhì)遺跡點的描述是一致的。而在GeoReilcZone中,沒有任何固定的描述方面,調(diào)查人員可以自由地加入任意的描述方面,這使得對地質(zhì)遺跡區(qū)的描述方式比較自由,這與現(xiàn)實的情況是相符的,各種各樣的地質(zhì)遺跡區(qū)難以以一種統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)來描述。

從圖3中可以看到,一個GeoRelicZone實體可以包含多個GeoRelicDot實體,這表示在現(xiàn)實中,一個地質(zhì)遺跡區(qū)中可以有多個不同類的地質(zhì)遺跡點,這是合乎實際的。蓮花山地質(zhì)遺跡區(qū)就包括了丹霞地貌、古海蝕崖地貌、地層接觸關(guān)系地質(zhì)剖面、古采礦場遺跡四種類型的多個地質(zhì)遺跡點。天堂頂?shù)刭|(zhì)遺跡區(qū)包含了地貌遺跡類、構(gòu)造遺跡類、水體遺存類、地質(zhì)作用遺跡類、史前人類遺跡類、化石遺跡類、巖石遺跡類、礦床遺跡類、礦物遺跡類、地質(zhì)災(zāi)害遺跡類共10類67個地質(zhì)遺跡點。

3 結(jié)論

按照上述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),利用成熟的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)作為存貯平臺,可以將地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)永久保存。在此基礎(chǔ)上,可以按照面向服務(wù)(SOA)的形式來設(shè)計開發(fā)地質(zhì)遺跡信息服務(wù),方便政府、組織和公眾對地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)的使用,也有利于對地質(zhì)遺跡進行深入的研究、監(jiān)控和保護。

[1] 劉金山,任凱.廣州地質(zhì)遺跡研究[M].北京:地質(zhì)出版社,2008:1.

[2] Niklaus Wirt.Algorithms+Data Structures=Programs,Englewood Cliffs[M].New Jersey:Prentice-Hall,1975:1.

(責(zé)任編輯:胡立智)

Discussion on Geological Heritage Database Structure

BIN Lan
(Geological Survey Instritute of Guangzhou,Guangzhou,Guangdong510440)

Geological heritage is a natural heritage remained from geological process,which isworth to be protected and to be exploited.The paper investigates the approach to design the data structure of geological database,puts for ward a workable data structure for geological heritage database,and discusses the main entities and the relations of them.

geological heritage;database;data structure

TP311.138GE

A

1671-1211(2010)03-0310-03

2009-08-27;改回日期:2009-11-03

賓嵐(1983-),女,助理工程師,地質(zhì)學(xué)專業(yè),從事地質(zhì)礦產(chǎn)、地質(zhì)遺跡等方面工作。E-mail:binlan1211@163.com