伍錦程，王占昌，張紅英，石小亞

（中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安710054）

為深入貫徹“國土資發(fā)［2010］113號(hào)”《推進(jìn)地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化工作方案》文件精神，按照“集成集群、深度開發(fā)，實(shí)現(xiàn)資料信息化，服務(wù)社會(huì)化，發(fā)展產(chǎn)業(yè)化”［1］的方針，依托國土資源部“十二五”地調(diào)計(jì)劃項(xiàng)目“地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)研究”，以現(xiàn)代化的信息技術(shù)為手段，搭建面向公眾服務(wù)的共享平臺(tái)，逐步消除地質(zhì)資料信息孤島，形成有效的地質(zhì)資料信息集群化產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行機(jī)制與服務(wù)模式。

地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化共享平臺(tái)，首先應(yīng)解決地質(zhì)資料多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化描述問題，形成具有通用性和兼容性的數(shù)據(jù)格式。本文分析了現(xiàn)有地質(zhì)資料的分類情況以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式，并參照開放式地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)（Open GIS Consortium，OGC）［2］標(biāo)準(zhǔn)，采用 XML結(jié)構(gòu)化文本語言對(duì)基于Web服務(wù)的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)一化描述。

1 地質(zhì)資料分類及數(shù)據(jù)格式

1.1 地質(zhì)資料分類

地質(zhì)資料是指在長期地質(zhì)調(diào)查工作中形成的文字、圖表、音視頻等形式的原始地質(zhì)資料、成果地質(zhì)資料和樣品等實(shí)物地質(zhì)資料，以及地質(zhì)資料信息系統(tǒng)。地質(zhì)資料數(shù)據(jù)具有多源、異構(gòu)、多維、海量等特點(diǎn)，從地質(zhì)專業(yè)［3］劃分，包括區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料、礦產(chǎn)勘查資料、海洋地質(zhì)資料、工程地質(zhì)資料、環(huán)境地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)資料、物探、化探地質(zhì)資料、石油、天然氣、煤層地質(zhì)資料，其他地質(zhì)資料等。

1.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式

因不同類別的原始地質(zhì)資料數(shù)字化過程中所使用的軟件不同，造成現(xiàn)有地質(zhì)資料數(shù)據(jù)格式的多樣性。具有典型的多元異構(gòu)特點(diǎn)，既有結(jié)構(gòu)化的屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)，還包括大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)格式主要有 GIS數(shù)據(jù)（MapGIS、ArcGIS、AutoCAD等）、柵格數(shù)據(jù)（TIFF、BMP、JPG等）、表格（Excel）、文檔（Word）、文本（Text）、數(shù)據(jù)庫（Access、Visual Foxpro、SQL Server等）、元數(shù)據(jù)（XML）等等。

2 集群節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)

地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)，應(yīng)以“節(jié)點(diǎn)群”為集結(jié)單元，通過構(gòu)建集群節(jié)點(diǎn)體系等技術(shù)手段建立節(jié)點(diǎn)之間的高效服務(wù)和對(duì)等通道，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料信息共享發(fā)布與聯(lián)動(dòng)服務(wù)，向外界呈現(xiàn)無縫服務(wù)窗口。各集群節(jié)點(diǎn)之間需要通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域協(xié)同服務(wù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的對(duì)等與交互操作，而傳統(tǒng)的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)（如MapGIS、ArcGIS等數(shù)據(jù)）為二進(jìn)制文件，數(shù)據(jù)文件過大，且因?yàn)g覽器、防火墻等安全策略限制，不適合用于跨區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、跨操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。XML為輕量級(jí)結(jié)構(gòu)化文本數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)地質(zhì)數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)換為XML格式，進(jìn)行文件存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)交換。從而提升集群節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性、高效性以及穩(wěn)定性。

3 XML數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)勢(shì)

XML結(jié)構(gòu)化文本數(shù)據(jù)［4］用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹饕獌?yōu)點(diǎn)如下所示。

1）互操作性強(qiáng)：Xml為純文本格式數(shù)據(jù)，純文本文件可以方便的穿越網(wǎng)絡(luò)防火墻，可在不同操作系統(tǒng)上的應(yīng)用系統(tǒng)之間相互通信。

2）規(guī)范統(tǒng)一：XML具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)語法，任何操作系統(tǒng)都支持XML文檔，使得XML具有了跨平臺(tái)跨系統(tǒng)的特性。

3）內(nèi)容和結(jié)構(gòu)完全分離：基于該特點(diǎn)，系統(tǒng)可輕松實(shí)現(xiàn)內(nèi)容管理和流程管理的徹底分離，系統(tǒng)研發(fā)人員可以只關(guān)注流程運(yùn)轉(zhuǎn)中各環(huán)節(jié)的接口定義，而用戶則可以專注在內(nèi)容發(fā)布和數(shù)據(jù)維護(hù)之上。

4）支持多種編碼：相對(duì)普通文本文檔而言，XML文檔本身包含了所使用編碼的記錄，方便多語言系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

5）XML加密優(yōu)勢(shì)：對(duì)WEB中數(shù)據(jù)保護(hù)的常用技術(shù)有數(shù)據(jù)加密、數(shù)字簽名和訪問控制，而XML作為一種元語言，已經(jīng)成為WEB異構(gòu)環(huán)境下不同類型和不同領(lǐng)域數(shù)據(jù)交換的開放標(biāo)準(zhǔn)。XML文檔的訪問控制機(jī)制與一般的訪問控制機(jī)制不同，傳統(tǒng)的訪問控制機(jī)制不能直接應(yīng)用于對(duì)XML文檔的訪問控制中。這是因?yàn)閄ML查詢語言（Xquery）的存在，能直接尋找到每一個(gè)XML語義元素。訪問控制模型必須能以多種粒度級(jí)別對(duì)XML語義元素制定訪問控制，一般的訪問控制對(duì)此沒有特殊要求。

4 地質(zhì)資料多元異構(gòu)數(shù)據(jù)統(tǒng)一化描述

為使集群節(jié)點(diǎn)間地質(zhì)資料數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行快速存儲(chǔ)、交換和解析，本文依據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局頒發(fā)的各類地學(xué)空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)指南，并兼顧國際開放型OGC［5］標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和表達(dá)方式，從多元異構(gòu)地質(zhì)資料空間信息中抽取共性描述特征，采用輕量型XML結(jié)構(gòu)化文本格式數(shù)據(jù)對(duì)地質(zhì)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)一化描述。經(jīng)統(tǒng)一描述后的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)格式遵照XML架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范化定義，使得地質(zhì)資料信息能實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)（如 Windows、Linux、Mac等）共享交換并可穿越異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、無線網(wǎng)等）環(huán)境。該XML數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式及各節(jié)點(diǎn)元素定義如下所述。

4.1 XML數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式

該XML數(shù)據(jù)格式將地質(zhì)資料空間信息按“點(diǎn)、線、面、貼圖”四類特征進(jìn)行統(tǒng)一化描述和細(xì)粒度劃分，并按照數(shù)據(jù)倉－數(shù)據(jù)集－數(shù)據(jù)庫－數(shù)據(jù)層四級(jí)分類體系進(jìn)行了有限劃分和映射，形成金字塔狀目錄結(jié)構(gòu)樹，以便符合公眾對(duì)地質(zhì)資料信息的記錄習(xí)慣和使用習(xí)慣。其中，一個(gè)數(shù)據(jù)倉可對(duì)應(yīng)多個(gè)數(shù)據(jù)集（如地質(zhì)資料按地域劃分），一個(gè)數(shù)據(jù)集可對(duì)應(yīng)多個(gè)數(shù)據(jù)庫（如地質(zhì)資料按專業(yè)分類），一個(gè)數(shù)據(jù)庫可對(duì)應(yīng)多個(gè)圖層（如地質(zhì)資料按比例尺分級(jí)），每個(gè)圖層可同時(shí)容納任意多個(gè)點(diǎn)、線、面和貼圖要素，而每個(gè)圖形要素可按獨(dú)立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，從而擺脫了GIS傳統(tǒng)觀念的束縛，充分體現(xiàn)了多元異構(gòu)思想。例如圖1為經(jīng)XML數(shù)據(jù)格式描述的地質(zhì)資料目錄數(shù)據(jù)庫在WEB應(yīng)用系統(tǒng)上的展示，左側(cè)為具有四層分類體系的地質(zhì)資料目錄結(jié)構(gòu)樹，右側(cè)為圖層下某個(gè)點(diǎn)要素的屬性窗口。

4.2 XML數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)定義

數(shù)據(jù)格式中節(jié)點(diǎn)元素定義與OGC推薦的GML保持一致，并進(jìn)行了功能性擴(kuò)充，尤其體現(xiàn)在安全策略、幾何范圍、拓?fù)鋵傩缘确矫妗ａ槍?duì)每份地質(zhì)資料，XML格式定義提供了空間定位信息、可視化參數(shù)控制信息、資料描述或特征屬性信息，在吸收OGC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上擴(kuò)充了拓?fù)洌ㄈ鐖D元空間范圍、幾何中點(diǎn)、多邊形內(nèi)點(diǎn)、長度、周長、面積、行署區(qū)劃等）信息，以便支持XPATH軸遍歷和圖形要素空間約束過濾技術(shù)，此外還支持各類多媒體超鏈接以便支持非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。XML數(shù)據(jù)格式中各節(jié)點(diǎn)定義如下所示。

1）數(shù)據(jù)倉定義：按XML規(guī)定及要求，數(shù)據(jù)倉應(yīng)映射集群海量數(shù)據(jù)中心頂層架構(gòu)。在XML中用＜Dataware＞節(jié)點(diǎn)描述數(shù)據(jù)倉，并定義兩個(gè)節(jié)點(diǎn)元素＜name＞、＜description＞，分別用于表示數(shù)據(jù)倉的名稱以及該數(shù)據(jù)倉的描述信息，最后設(shè)置可視化控制參數(shù)控制數(shù)據(jù)倉的表現(xiàn)形式（顯示或隱藏、打開或關(guān)閉）。

2）數(shù)據(jù)集定義：數(shù)據(jù)集可用于映射專題資料包或按行政區(qū)劃、形成年代等劃分的資料種類。在XML中用＜Dataset＞節(jié)點(diǎn)描述數(shù)據(jù)集，并定義兩個(gè)節(jié)點(diǎn)元素，分別用于表示數(shù)據(jù)集的名稱以及該數(shù)據(jù)集的描述信息，最后設(shè)置可視化控制參數(shù)控制數(shù)據(jù)集的表現(xiàn)形式（顯示或隱藏、打開或關(guān)閉）。

3）數(shù)據(jù)庫定義：數(shù)據(jù)庫可用于映射按專業(yè)類別或依不同比例尺劃分的數(shù)據(jù)類型。在XML中用＜Database＞節(jié)點(diǎn)描述數(shù)據(jù)庫，并定義兩個(gè)節(jié)點(diǎn)元素，分別用于表示數(shù)據(jù)庫的名稱以及該數(shù)據(jù)庫的描述信息，最后設(shè)置可視化控制參數(shù)控制數(shù)據(jù)庫的表現(xiàn)形式（顯示或隱藏、打開或關(guān)閉）。

4）數(shù)據(jù)層定義：數(shù)據(jù)層可用于映射圖元要素邏輯類別如礦種、歸屬單位等。在XML中用＜Layer＞節(jié)點(diǎn)描述數(shù)據(jù)層，并定義兩個(gè)節(jié)點(diǎn)元素，分別用于表示數(shù)據(jù)層的名稱以及該數(shù)據(jù)層的描述信息，最后設(shè)置可視化控制參數(shù)控制數(shù)據(jù)層的表現(xiàn)形式（顯示或隱藏、打開或關(guān)閉）。并增加權(quán)限控制參數(shù)，用于控制用戶對(duì)該圖層的讀寫權(quán)限。

5）點(diǎn)要素定義：首先抽取地質(zhì)資料數(shù)據(jù)點(diǎn)文件的共性描述特征（如：點(diǎn)文件屬性表中的字段號(hào)、字段名、經(jīng)緯度坐標(biāo)信息等），并制作點(diǎn)元素子圖集，然后在XML數(shù)據(jù)中描述點(diǎn)要素節(jié)點(diǎn)。用節(jié)點(diǎn)元素＜mane＞描述點(diǎn)要素屬性表中的字段號(hào)，＜field＞描述點(diǎn)要素屬性表中字段名稱，＜Point＞描述點(diǎn)要素的子圖號(hào)，＜coordinates＞描述該點(diǎn)要素的十進(jìn)制經(jīng)緯度坐標(biāo)，＜LatLonBox＞描述該點(diǎn)要素子圖的位置和范圍。并增加權(quán)限控制參數(shù)，用于控制用戶對(duì)該點(diǎn)要素的操作權(quán)限。

6）線要素定義：首先抽取地質(zhì)資料數(shù)據(jù)線文件的共性描述特征（如：線文件屬性表中的字段序號(hào)、字段名、線中各點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)信息等），然后在XML數(shù)據(jù)中描述線要素節(jié)點(diǎn)。用節(jié)點(diǎn)元素＜mane＞描述線要素屬性表中的字段序號(hào)以及線元素中點(diǎn)坐標(biāo)信息，＜field＞描述線要素屬性表中字段名稱，＜LineString＞描述線的寬度、透明度以及顏色，＜coordinates＞描述該線要素各點(diǎn)的十進(jìn)制經(jīng)緯度坐標(biāo)流，＜LatLonBox＞描述線的位置和范圍。并增加權(quán)限控制參數(shù)，用于控制用戶對(duì)該線要素的操作權(quán)限。

7）面要素定義：首先抽取面文件的共性描述特征（如：面文件屬性表中的字段號(hào)、字段名、以及面文件邊界點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)信息等，然后在XML數(shù)據(jù)中描述面要素節(jié)點(diǎn)。用節(jié)點(diǎn)元素＜mane＞描述面要素屬性表中的字段序號(hào)以及面元素的最佳內(nèi)點(diǎn)坐標(biāo)信息，＜field＞描述面要素屬性表中字段名稱、＜LinearRing＞元素描述邊界線寬、邊界線透明度、邊界線顏色、面透明度以及面的顏色，＜coordinates＞描述各邊界線上點(diǎn)的十進(jìn)制經(jīng)緯度坐標(biāo)信息，＜LatLonBox＞描述面要素位置和范圍、并增加權(quán)限控制參數(shù)，用于控制用戶對(duì)該面要素的操作權(quán)限。

8）貼圖要素定義：貼圖要素用于描述非結(jié)構(gòu)化的圖形要素，如GIF、JPG等格式圖件。在XML數(shù)據(jù)中描述貼圖要素，用＜name＞元素描述字段序號(hào)，＜field＞元素描述字段名稱，＜href＞元素描述貼圖要素的地址信息，＜LatLonBox＞元素描述貼圖要素的位置和范圍。

圖1 地質(zhì)資料目錄結(jié)構(gòu)樹及點(diǎn)要素屬性窗口

5 結(jié)束語

隨著地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)研究項(xiàng)目的深入，基于WEB的地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)必將成為公益性地質(zhì)資料服務(wù)的新模式，而傳統(tǒng)的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)格式需進(jìn)行統(tǒng)一化結(jié)構(gòu)描述，轉(zhuǎn)換成輕量級(jí)XML格式數(shù)據(jù)，以適應(yīng)節(jié)點(diǎn)群之間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸與交換。

［1］國土資源部.［2010］113號(hào)文《推進(jìn)地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化工作方案》［G］.2010.

［2］鐘廣銳.基于OGC規(guī)范的WebGIS解決方案研究［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2007，23（31）：4－8.

［3］辛繼升.試論地質(zhì)資料管理與社會(huì)化服務(wù)［J］.國土資源情報(bào)，2008（11）：26－30.

［4］李雯，謝輔雯，鄒道明.XML數(shù)據(jù)交換技術(shù)的應(yīng)用與研究［J］.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2008（1）：30－34.

［5］李新通，何建邦.GIS互操作與OGC規(guī)范［J］.地理信息世界，2003，1（5）：15－18.