高 敏，黃樹桃，王樹紅，鐘 霞

（核工業(yè)北京地質研究院，北京 100029）

高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)設計與編輯模塊開發(fā)

高 敏，黃樹桃，王樹紅，鐘 霞

（核工業(yè)北京地質研究院，北京 100029）

在對元數(shù)據(jù)的含義、作用、組成及對高放領域研究的數(shù)據(jù)內容和特點分析的基礎上，對元數(shù)據(jù)編輯模塊的設計進行了詳細描述，并在VS2005平臺下應用C#語言進行了模塊的實際開發(fā)，最終實現(xiàn)了便于進行數(shù)據(jù)共享的XML格式存儲功能。元數(shù)據(jù)編輯模塊的應用將促進我國高放廢物地質處置信息化工作的進一步深入。

元數(shù)據(jù)；編輯模塊；高放廢物地質處置；XML；

隨著高放廢物地質處置領域的不斷發(fā)展，各相關學科研究的不斷深入，原始數(shù)據(jù)增長的速度逐漸加快，高放廢物地質處置地學信息庫的更新速率成為迫切需要解決的問題［1-2］。更新過程產(chǎn)生大量的歷史數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)相對于統(tǒng)計后的數(shù)據(jù)來說使用頻率小得多，很容易被人們忽略。然而，歷史數(shù)據(jù)又是預測、預報和決策分析的重要數(shù)據(jù)支撐。如何高效地記錄這些歷史數(shù)據(jù)，避免資源的浪費，成為元數(shù)據(jù)出現(xiàn)的重要原因。在海量原始數(shù)據(jù)中，如果沒有元數(shù)據(jù)，不僅研究人員很難得到本專業(yè)所需的數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)管理者也無法有效地管理本領域的數(shù)據(jù)。因而，研究與實現(xiàn)一個動態(tài)的元數(shù)據(jù)系統(tǒng)顯得尤為重要。

1 高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的含義、作用及組成

1.1 高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的含義

高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)是指與高放廢物地質處置研究各相關專業(yè)領域的數(shù)據(jù)和信息資源的描述性信息。元數(shù)據(jù)主要描述的問題包括：（1）用戶查詢的某個區(qū)域的數(shù)據(jù)集是否存在；（2）數(shù)據(jù)集采集的時間范圍和數(shù)據(jù)集覆蓋的區(qū)域范圍；（3）數(shù)據(jù)的質量怎樣；（4）數(shù)據(jù)集包含或描述哪些主要內容；（5）如何獲得需要的信息及其聯(lián)絡方式。

在高放廢物地質處置地學信息庫中，元數(shù)據(jù)的功能主要可以概括為以下幾個方面［3］：

（1）完整性：將高放廢物地質處置領域中的地學元數(shù)據(jù)表示為類的形式，有利于空間信息的相互印證和操作；

（2）可擴展性：通過延伸計算機語言和數(shù)據(jù)庫特征的語義可以動態(tài)改變元數(shù)據(jù)的信息；

（3）繼承性：元數(shù)據(jù)可通過結構化和語義信息關聯(lián)的形式實現(xiàn)繼承機制；

（4）安全性：分類完好的語言和數(shù)據(jù)庫都支持動態(tài)類型檢測，類的信息表示為元數(shù)據(jù)，這樣在系統(tǒng)運行時，可以被類檢測者訪問；

（5）查錯功能：在查錯時使用元數(shù)據(jù)信息，有助于檢測可運行應用系統(tǒng)的解釋和修改狀態(tài)；

憑借100多年來在微粒技術和表面改性技術方面的深厚積淀，卡博特公司始終在炭黑、特種炭黑、氣相二氧化硅、噴墨色漿、特種流體、活性炭等領域的細分市場中，占據(jù)著絕對領導優(yōu)勢。于2017年投入運營的亞太技術中心更貼近客戶合作，更貼近應用，加快創(chuàng)新的步伐，從而提升市場響應速度。2018年，卡博特在新能源，特別是鋰電池的開發(fā)上碩果累累，必將配合上海成為電動汽車領先的制造基地。

（6）瀏覽功能：為數(shù)據(jù)的控制類開發(fā)瀏覽器時，為顯示數(shù)據(jù)，要求能解譯數(shù)據(jù)的結構，而這些信息是以元數(shù)據(jù)來表達的。

1.2 高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的作用

基于已有的高放廢物地質處置領域的相關數(shù)據(jù)和研究狀況，本領域的元數(shù)據(jù)具有如下重要作用：

（1）有助于數(shù)據(jù)管理人員有效管理和維護空間數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)資料信息的完整性和更新工作的連續(xù)性；

（2）提供數(shù)據(jù)的概要信息，例如內容、質量、分類、交換格式、生產(chǎn)者信息、存儲信息和共享方式等，在沒有閱讀原始數(shù)據(jù)的情況下，就可以十分全面地了解數(shù)據(jù)詳情，為地理空間數(shù)據(jù)的檢索和共享提供服務［4］；

（3）提供數(shù)據(jù)的摘要和首選信息，為數(shù)據(jù)的歸檔管理提供便利。

可見，元數(shù)據(jù)已經(jīng)成為建立數(shù)據(jù)文檔、實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)布、瀏覽、檢索、更新和維護的重要支撐數(shù)據(jù)，在高放廢物地質處置領域海量數(shù)據(jù)管理中起著舉足輕重的作用。

1.3 高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的組成

高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的內容是在ISO 19115元數(shù)據(jù)標準草案的基礎上，結合高放廢物地質處置空間信息與非空間信息的特點及描述要求而形成的。盡管高放廢物地質處置信息數(shù)據(jù)類型、格式和數(shù)據(jù)的詳盡程度有所差異，但元數(shù)據(jù)描述的是這些數(shù)據(jù)主要的、共同的特性，是用戶普遍最需要了解的內容。

表1 高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的組成Table 1 Composition of metadata for geological disposal of high-level radioactive waste

根據(jù)上述高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的內容劃分，重新進行本領域內海量原始數(shù)據(jù)的信息詳查，進行元數(shù)據(jù)信息的采集和整理工作，這些元數(shù)據(jù)信息已作為元數(shù)據(jù)編輯模塊開發(fā)的重要數(shù)據(jù)基礎。

2 元數(shù)據(jù)的設計

目前，國內外一些相關的研究機構和部門對元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)或元數(shù)據(jù)編輯器進行了相關的設計和開發(fā)，但都是在相對成熟或普遍使用的標準基礎上進行的［5］。迄今為止，我國還沒有針對高放廢物地質處置領域制定統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)標準，高放領域數(shù)據(jù)共享與交換的研究也處于剛剛起步的階段。

本研究參考ISO 19115：2003《地理信息元數(shù)據(jù)》，并結合高放廢物地質處置實際需求，根據(jù)元數(shù)據(jù)定義，研究元數(shù)據(jù)的標準化和規(guī)范化，針對元數(shù)據(jù)的特征，設計和實現(xiàn)元數(shù)據(jù)編輯模塊的開發(fā)。

2.1 元數(shù)據(jù)的架構模式

高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的架構可分解為兩個層次［6］：第1層是目錄信息，主要用于數(shù)據(jù)集信息的概要描述，適合于較大范圍內管理和查詢元數(shù)據(jù)信息時使用，例如管理國家級甚至全球級的信息；第2層是詳細信息，用來詳細地描述元數(shù)據(jù)的各項內容，方便數(shù)據(jù)使用者全面了解數(shù)據(jù)信息。

2.2 元數(shù)據(jù)的組織結構設計

根據(jù)高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的特點和參考標準，概括元數(shù)據(jù)庫組織結構，如圖1所示。

根據(jù)高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的不同分類和數(shù)據(jù)組織結構的設計，元數(shù)據(jù)主要描述的內容如表2所示。

2.3 元數(shù)據(jù)的存儲設計

整個元數(shù)據(jù)的存儲采用層次鮮明的層狀結構。元數(shù)據(jù)的層次結構分為系統(tǒng)層次、數(shù)據(jù)集層次和數(shù)據(jù)特征層次。系統(tǒng)層次和數(shù)據(jù)集層次的元數(shù)據(jù)是依托數(shù)據(jù)庫存在的，由分布式網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理，而數(shù)據(jù)特征層次的元數(shù)據(jù)庫則是依托數(shù)據(jù)集而存在［7-17］。

本文中研究的元數(shù)據(jù)存儲模式（圖2）是以數(shù)據(jù)庫為基礎，一個多源數(shù)據(jù)庫配有一個元數(shù)據(jù)庫，這樣就使得元數(shù)據(jù)中存有系統(tǒng)層次的元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)集層次元數(shù)據(jù)集。系統(tǒng)層次的元數(shù)據(jù)是基于系統(tǒng)的層面上對整個系統(tǒng)和整個高放廢物地質處置多源空間數(shù)據(jù)庫進行描述的。數(shù)據(jù)集層次的元數(shù)據(jù)由若干項組成，每個數(shù)據(jù)項對應多源空間數(shù)據(jù)庫中的每個數(shù)據(jù)集，其記錄為每一個數(shù)據(jù)集的元數(shù)據(jù)內容，包括對空間數(shù)據(jù)集的組織結構類型、質量的評定、來源等諸多方面的描述。

圖1 高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)組織結構圖Fig.1 Structure chart of metadata for geological disposal of high-level radioactive waste

表2 高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的描述內容Table 2 Description of metadata for geological dioposal of high-level radioactive waste

圖2 高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的存儲模式圖Fig.2 Storage mode chart of metadata for geological disposal of high-level radioactive waste

2.4 元數(shù)據(jù)的管理

高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)管理模式采用系統(tǒng)管理模式和用戶管理模式相結合的方式，按元數(shù)據(jù)的內容分門別類、按元數(shù)據(jù)存儲層狀結構分層次地進行橫縱向管理。

由于系統(tǒng)層次的元數(shù)據(jù)依靠數(shù)據(jù)庫的存在而存在，因此，系統(tǒng)管理模式是由數(shù)據(jù)庫管理員完成，普通的數(shù)據(jù)用戶只有元數(shù)據(jù)的使用權，而沒有操作權。在項目實施過程中，新生成的元數(shù)據(jù)是由系統(tǒng)內部傳遞給數(shù)據(jù)庫管理員，進行統(tǒng)一管理。系統(tǒng)管理模式的缺點是難以記錄數(shù)據(jù)在處理過程中形成的動態(tài)元數(shù)據(jù)。

用戶管理模式是面向應用項目的，此模式允許某些數(shù)據(jù)用戶在項目實施中把數(shù)據(jù)的信息直接反饋給元數(shù)據(jù)庫，對元數(shù)據(jù)的動態(tài)更新和新產(chǎn)生元數(shù)據(jù)的及時記錄具有非常重要的作用，但這種模式要根據(jù)項目的需要對部分用戶的權限進行控制，保證數(shù)據(jù)庫的安全性。

元數(shù)據(jù)編輯模塊的開發(fā)吸取了兩者的優(yōu)點，將兩者結合起來實施對元數(shù)據(jù)的管理。其管理模式如圖3所示。

圖3 高放廢物地質處置元數(shù)據(jù)的管理模式圖Fig.3 Management model chart of metadata for geological disposal of high-level radioactive waste

3 元數(shù)據(jù)編輯模塊的功能實現(xiàn)

元數(shù)據(jù)編輯模塊的功能實現(xiàn)是基于VS2005平臺用C#語言編寫而成。

以下是編輯模塊的幾個簡單界面。其中圖4為地圖范圍的編輯界面，描述數(shù)據(jù)的經(jīng)緯度信息等；圖5為空間參照系編輯界面，描述數(shù)據(jù)集的空間參照系統(tǒng)信息等；圖6為元數(shù)據(jù)限制信息的編輯界面，對元數(shù)據(jù)的用途和用戶進行相應的設定；圖7為聯(lián)系人編輯界面，對聯(lián)系人的相關聯(lián)系方式進行編輯。

系統(tǒng)在進行相應信息編輯或修改后，最終以XML格式進行存儲，以方便日后元數(shù)據(jù)的信息共享。

4 結 論

圖4 地圖范圍編輯界面Fig.4 Editing interface of map extent

圖5 空間參照系編輯界面Fig.5 Editing interface of spatial reference

圖6 元數(shù)據(jù)限制信息編輯界面Fig.6 Editing interface of metadata constraint information

圖7 聯(lián)系人編輯界面Fig.7 Editing interface of liaison

本項研究的元數(shù)據(jù)編輯模塊主要從高放廢物地質處置數(shù)據(jù)的特點出發(fā)進行設計和開發(fā)，以幫助本領域各研究部門的數(shù)據(jù)管理者或生產(chǎn)者對元數(shù)據(jù)進行較好的整合和管理，為實現(xiàn)元數(shù)據(jù)的共享和發(fā)布奠定數(shù)據(jù)和技術基礎。本系統(tǒng)研究參考國際標準ISO 19115：2003《地理信息元數(shù)據(jù)》進行設計，并為用戶提供友好的管理界面，使用戶能方便地對元數(shù)據(jù)信息進行編輯、添加和刪除等工作。經(jīng)過編輯錄入的元數(shù)據(jù)最終以XML格式的文件進行存儲，可方便地對元數(shù)據(jù)進行交換和共享。

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Metadata design and editing module development for the geological disposal of high-level radioactive waste

GAO Min， HUANG Shu-tao， WANG Shu-hong， ZHONG Xia
（Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

Based on analyzing meanings， functions， composition of metadata and the contents and characters of data in the field of high-level radioactive waste，the design of metadata editing module is described in details.The editing module of metadata is developed by C#language under VS2005 platform and can store the data ultimately with XML format which is convenient for data sharing.The application of metadata editing module is helpful to deepen the informalization for geological disposal of high-level radioactive waste.

metadata； editing module； geological disposal of high-level radioactive waste； XML

TP702；TL942

A

1672-0636（2010）03-0164-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.03.009

2010-04-13；

2010-06-18

高 敏（1985—），女，山東濟南人，碩士研究生，主要從事GIS領域的研究工作。E-mail：gaomin820@163.com