藍(lán) 俊，高 薇，伍 威

(江西省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急中心，江西南昌 330025)

0 前言

地質(zhì)災(zāi)害信息管理在防災(zāi)減災(zāi)工作中占據(jù)著重要的地位。世界各國都非常重視地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的收集以及數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與建設(shè)等問題的研究。國外對地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫的研究起步較早，研究比較成熟。與之相比，國內(nèi)在這方面的研究則相對欠缺［1-3］。

通過對江西省地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，收集了大量地質(zhì)災(zāi)害類、礦山復(fù)綠類、移民搬遷類、專業(yè)監(jiān)測類以及水利氣象數(shù)據(jù)，但是這些成果數(shù)據(jù)存儲的格式、形式都不同，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集中存儲和地質(zhì)環(huán)境信息資源互聯(lián)互通。因此需要整合現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害避災(zāi)移民搬遷數(shù)據(jù)和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)，建設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與國土、氣象、水利等相關(guān)部門的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享。一個(gè)成功的地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)，在很大程度上取決于是否設(shè)計(jì)和建立了標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、功能完善的時(shí)空數(shù)據(jù)庫。因此，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與建設(shè)無疑具有十分重要的意義［4］。

本文結(jié)合江西省地質(zhì)災(zāi)害業(yè)務(wù)需求分析。并結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)情況，自行定制一套合適的數(shù)據(jù)建庫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使其能夠按照統(tǒng)一要求進(jìn)行建庫及入庫。以江西省地質(zhì)災(zāi)害為研究對象，詳細(xì)討論了地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程，從數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論和方法的角度介紹了地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法。

1 地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計(jì)

1.1 地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本要求

江西省地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)可分為:概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)和建設(shè)數(shù)據(jù)庫時(shí)應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)要求［5-6］:(1)遵循最小冗余度原則，對大量的數(shù)據(jù)體要用非冗余結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義;(2)在插入、修改和刪除數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、相互之間的關(guān)系和從屬性應(yīng)保持不變;(3)數(shù)據(jù)庫要具有獨(dú)立性，數(shù)據(jù)存放盡可能地獨(dú)立于使用它的應(yīng)用程序;(4)要具有不斷擴(kuò)充和更新的能力。

1.2 地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫建設(shè)內(nèi)容

江西省地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫建設(shè)的目標(biāo)是整合江西省已有地質(zhì)災(zāi)害類、礦山復(fù)綠類、移民搬遷類、專業(yè)監(jiān)測類以及水利氣象數(shù)據(jù)，集成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，構(gòu)建江西省地質(zhì)災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)成果數(shù)據(jù)庫，建設(shè)覆蓋全省的地質(zhì)災(zāi)害信息網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)庫包含內(nèi)容主要有“地質(zhì)災(zāi)害成果數(shù)據(jù)庫”、“專業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫”、“氣象水利數(shù)據(jù)庫”及“空間數(shù)據(jù)庫”。

●地質(zhì)災(zāi)害成果數(shù)據(jù)庫主要存放地質(zhì)災(zāi)害類相關(guān)數(shù)據(jù)。涵蓋基礎(chǔ)調(diào)查類數(shù)據(jù)、群測群防類數(shù)據(jù)、應(yīng)急值守類數(shù)據(jù)、應(yīng)急調(diào)查類數(shù)據(jù)及防治規(guī)劃類數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能正常運(yùn)行所必須的其他類數(shù)據(jù)。

●專業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫存放監(jiān)測設(shè)備傳輸過來的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

●氣象水利數(shù)據(jù)庫專門存放與氣象水利部門對接傳輸回來的氣象數(shù)據(jù)。

●空間數(shù)據(jù)庫專門存放系統(tǒng)所需要的空間圖層的數(shù)據(jù)庫。

1.3 地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠信息的分類編碼

編碼是給每一種地理要素分配一個(gè)唯一的標(biāo)識符，從而更好的實(shí)現(xiàn)災(zāi)害信息標(biāo)準(zhǔn)化存儲和信息資源的互聯(lián)互通［7］。在編碼的過程中要遵循兼容性:對于國家已經(jīng)頒布實(shí)施的應(yīng)直接引用，充分引用有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及江西省頒布的地方標(biāo)準(zhǔn);完整性和可擴(kuò)充性:編碼結(jié)構(gòu)應(yīng)留有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)充余地，以便在必要時(shí)擴(kuò)充新的類別代碼且不影響已有的分類和代碼。前者標(biāo)志了災(zāi)害體所在行政區(qū)的具體位置，便于按行政區(qū)查詢;后者標(biāo)志了災(zāi)害體本身的類型等屬性信息，便于按災(zāi)害體屬性信息條件查詢。

參照《全國“礦山復(fù)綠”行動(dòng)方案》及江西省礦山復(fù)綠行動(dòng)對礦山環(huán)境調(diào)查表、礦山基礎(chǔ)檔案表和遙感解譯卡表的字段定義和說明(圖1)，對礦山復(fù)綠類數(shù)據(jù)字段進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)定義。

圖1 災(zāi)害點(diǎn)編號規(guī)則Fig.1 The numbering rules of disasters point

參照《全國“礦山復(fù)綠”行動(dòng)方案》及江西省礦山復(fù)綠行動(dòng)對礦山環(huán)境調(diào)查表、礦山基礎(chǔ)檔案表和遙感解譯卡表的字段定義和說明，礦山統(tǒng)一編碼由10位ASCⅡ碼構(gòu)成(圖2)。分為2級，第一級為行政區(qū)劃國標(biāo)代碼共6位(含省市、地區(qū)、縣區(qū)3級);第二級為礦山點(diǎn)順序編號共4位。

圖2 礦山復(fù)綠統(tǒng)一編號規(guī)則Fig.2 The numbering rules of green mine

2 地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將需求分析階段得到的用戶需求及數(shù)據(jù)需求抽象為開發(fā)人員及用戶能理解的概念模型的過程，它是數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［8］。通過對現(xiàn)實(shí)世界的抽象、概況和聚集，最后得到系統(tǒng)的實(shí)體-關(guān)系圖，即E-R圖。通過需求分析，對江西省地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查表的數(shù)據(jù)抽象，得到地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠的E-R圖。地質(zhì)災(zāi)害信息一體化E-R模型如圖3所示。

2.2 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的E-R圖轉(zhuǎn)成為與選用DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)，該過程與選用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)密切相關(guān)［9］。地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫是空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化集合，是空間數(shù)據(jù)以數(shù)字形式組織的數(shù)據(jù)集合。根據(jù)項(xiàng)目的建設(shè)需求，其主要數(shù)據(jù)信息為空間數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。圖4展示地質(zhì)災(zāi)害信息一體化數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.2.1 空間數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)是屬性和圖像數(shù)據(jù)采集、處理的主要依據(jù)，江西省地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫的宏觀定義為:(1)坐標(biāo)系統(tǒng):空間數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)系類型選用大地坐標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系。(2)投影類型:以高斯-克呂格投影作為統(tǒng)一的投影格式。(3)坐標(biāo)單位:以米作為統(tǒng)一的坐標(biāo)單位。(4)比例尺:1∶100000。(5)數(shù)據(jù)格式:空間數(shù)據(jù)庫中的矢量數(shù)據(jù)格式采用MapGIS的.map格式存儲。其它的非.map格式的矢量數(shù)據(jù)都統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成.map文件格式。屬性數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一采用SQL Server的.mdb格式存放。

空間數(shù)據(jù)庫主要由地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠專題圖組成。涵蓋三大類:地質(zhì)災(zāi)害專題圖、礦山復(fù)綠專題圖以及地質(zhì)災(zāi)害避災(zāi)移民搬遷專題圖。各類專題圖來源為矢量數(shù)據(jù)形式，通過MapGIS基礎(chǔ)平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理、投影轉(zhuǎn)換等操作，使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可發(fā)布的地理空間數(shù)據(jù)庫形式在空間數(shù)據(jù)庫中組織存儲，再基于MapGIS互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布?？臻g數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)表如表1和表2所示。

圖3 地質(zhì)災(zāi)害信息一體化E-R模型示意圖Fig.3 The E-R model of gedogical hazard information intergration

表1 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)Table 1 Spatial database design

表2 空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)表Table 2 The structure table of spatial database

2.2.2 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫主要由江西省礦山復(fù)綠和江西省地質(zhì)災(zāi)害避災(zāi)移民搬遷工程數(shù)據(jù)庫建設(shè)所涵蓋的成果數(shù)據(jù)庫組成。根據(jù)對業(yè)務(wù)和現(xiàn)有數(shù)據(jù)的分析，包含基本表44張。下面得到轉(zhuǎn)換后的部分地質(zhì)災(zāi)害業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)系模型，關(guān)系的碼用實(shí)下劃線標(biāo)出，外鍵用虛下劃線標(biāo)出。

●地質(zhì)災(zāi)害主表(統(tǒng)一編號，名稱，地理位置，經(jīng)度，緯度，死亡人數(shù)，……);

●地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)調(diào)查表(統(tǒng)一編號，審核狀態(tài)，名稱，野外編號，室內(nèi)編號，斜坡類型，……);

●群測群防避災(zāi)明白卡(統(tǒng)一編號，名稱，野外編號，災(zāi)害類型，規(guī)模，誘發(fā)因素，……);

●礦山復(fù)綠檔案表(編號，礦山名稱，市，縣，鄉(xiāng)鎮(zhèn)，地質(zhì)形態(tài)，……);

●防治規(guī)劃基本信息表(統(tǒng)一編號，災(zāi)點(diǎn)名稱，災(zāi)害類型，穩(wěn)定性易發(fā)性，潛在規(guī)模面積，潛在規(guī)模體積，……);

●地質(zhì)災(zāi)害多媒體信息表(統(tǒng)一編號，媒體類型，媒體名稱，文件名稱，圖片，視頻，……);

上述的各個(gè)業(yè)務(wù)屬性表中，各個(gè)子表通過“統(tǒng)一編號”主鍵來實(shí)現(xiàn)相互之間的連接。如果將所有的地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)存儲在一個(gè)表中，數(shù)據(jù)的冗余度會很大，在進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計(jì)分析等操作時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行速度會很慢;通過對屬性表的分解，將原來的一個(gè)關(guān)系表分解為若干內(nèi)容不同的關(guān)系表，在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫查詢和更新時(shí)效率更高而且符合數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的要求。

圖4 地質(zhì)災(zāi)害信息一體化—邏輯聯(lián)系圖Fig.4 The logic relation diagram of geological hazard information intergration

2.3 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的過程。根據(jù)以上數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，江西省地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)表包括地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)調(diào)查表、應(yīng)急指揮中心信息表、地質(zhì)災(zāi)害多媒體信息表、群測群防避災(zāi)明白卡、礦山復(fù)綠檔案表等44種表結(jié)構(gòu)。

3 數(shù)據(jù)庫功能和應(yīng)用

江西省地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)運(yùn)用SQL Server數(shù)據(jù)庫，充分利用數(shù)據(jù)融合及集成管理技術(shù)、空間分析及查詢技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，建立多功能為一體的數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)。江西省地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫的建設(shè)是為地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)提供更好的服務(wù)。要使系統(tǒng)始終保持?jǐn)?shù)據(jù)的時(shí)效性，就需要數(shù)據(jù)庫具備信息管理功能，信息管理是地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫的外在表現(xiàn)，也是用戶使用數(shù)據(jù)庫的界面［10］。其主要功能模塊有:地質(zhì)災(zāi)害模塊、避災(zāi)移民搬遷模塊、礦山復(fù)綠模塊、信息可視化與GIS功能模塊。系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定，能夠清晰地反映江西省地質(zhì)災(zāi)害和礦山夏綠數(shù)據(jù)信息。運(yùn)行效果如圖5。

3.1 地質(zhì)災(zāi)害模塊

圖5 江西省地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)運(yùn)行示意圖Fig.5 The sample chart of Jiangxi provincial geological hazard and green mine database management system

專門對地質(zhì)災(zāi)害類數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理的模塊，涵蓋地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)調(diào)查信息、群測群防信息、監(jiān)測預(yù)警信息、應(yīng)急值守信息、應(yīng)急處置信息及法規(guī)制度信息的綜合管理。

3.2 避災(zāi)移民搬遷模塊

可以利用信息管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫中的已有避災(zāi)移民搬遷類數(shù)據(jù)進(jìn)行方便靈活準(zhǔn)確地修改，對所需要的新信息進(jìn)行方便地插入以及對不需要的信息進(jìn)行刪除。

3.3 礦山復(fù)綠模塊

專門對礦山復(fù)綠類數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理的模塊，涵蓋對礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)的采集、錄入、查詢、導(dǎo)入和統(tǒng)計(jì)。

3.4 信息可視化與GIS功能

可以將數(shù)據(jù)庫中的信息以文字地圖圖片(像)等形式加以顯示，并為用戶提供放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、復(fù)位、移動(dòng)和導(dǎo)航欄等功能;對地質(zhì)災(zāi)害類空間數(shù)據(jù)、專題圖數(shù)據(jù)、各類成果圖件及POI點(diǎn)信息在三維地球上進(jìn)行疊加顯示的集成操作模塊，能夠快捷直觀的在三維球上查看各類專業(yè)數(shù)據(jù)，大大增強(qiáng)了信息的表現(xiàn)能力。

4 結(jié)論

地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫的建設(shè)對防災(zāi)減災(zāi)具有十分重要的作用。通過數(shù)據(jù)庫建設(shè)以實(shí)現(xiàn)江西省地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠信息的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。本文系統(tǒng)的介紹了江西省地質(zhì)災(zāi)害和礦山復(fù)綠數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與建設(shè)方法，最終設(shè)計(jì)和建立了標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、功能完善的地質(zhì)災(zāi)害時(shí)空數(shù)據(jù)庫。目前，該數(shù)據(jù)庫已經(jīng)在江西省的地質(zhì)災(zāi)害信息管理以及防災(zāi)減災(zāi)決策中發(fā)揮著積極作用。

［1］李媛，曲雪妍，楊旭東，等.中國地質(zhì)災(zāi)害時(shí)空分布規(guī)律及防范重點(diǎn)［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2013，24(4):71-78.LI Yuan，QU Xueyan，YANG Xudong，et al.The spatial and temporal distribution of China geo-hazard and key prevention area［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2013，24(4):71-78.

［2］彭穎霞，何貞銘，占遼芳，等.基于GIS的省級地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.測繪與空間地理信息，2011，34(3):157-161.PENG Yingxia，HE Zhenming，ZHAN Liaofang，et al.Design and implementation of provincial geological hazard database based on GIS［J］.Geomatics ＆ Spatial Informarmion Technology，2011，34(3):157-161.

［3］全國地質(zhì)環(huán)境信息化建設(shè)總體設(shè)計(jì)［Z］.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，2012.The geologicalenvironmentalinformation construction overall design ［Z］. Website ofChina Geological Environmental Monitoring Institute，2012.

［4］李月臣，趙純勇，劉春霞，等.重慶市地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與建設(shè)［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2007，18(1):115-119.LI Yuechen，ZHAO Chunyong，LIU Chunxia，et al.Design and construction of geological hazard database in Chongqing city［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2007，18(1):115-119.

［5］常青，楊希，從常奎，等.ArcGIS在礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)中的應(yīng)用［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2014，25(1):131-134.CHANG Qing，YANG Xi，CONG Changkui，etal.Application of ArcGIS in mining geological environment protection and recovery ［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2014，25(1):131-134.

［6］吳爽.貴州省關(guān)嶺縣地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫建設(shè)［D］.成都理工大學(xué)，2013.WU Shuang.Geological hazard database construction of Guanling county in Guizhou province［D］.Chengdu Polytechnic University，2013.

［7］廖野翔，占遼芳，彭穎霞，等.基于GIS的省級地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.測繪與空間地理信息，2011，34(4):147-152.LIAO Yexiang，ZHAN Liaofang，PENG Yingxia，et al.Design and implementation of provincial geological hazard database based on GIS ［J］. Geomatics＆ Spatial Informarmion Technology，2011，34(4):147-152.

［8］王珊.薩師煊.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論(第四版)［M］.北京:高等教育出版社，2006.WANG Shan，SA Shixuan.Introduction to Database System(The fourth edition)［M］.Beijing:Higher Education Press，2006.

［9］王小東.基于 GIS的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)［J］.河南理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2007，26(3):250-253.WANG Xiaodong.Design of geo-hazards database based on GIS［J］.Journal of Henan Polytechnic University:(Natural Science Edition，2007，26(3):250-253.

［10］胡寶榮.基于 MAPGIS的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫建設(shè)［J］.四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2008，28(3):236-238.HU Baorong. On construction ofgeologicalhazard database based on mapgis［J］.Acta Geologica Sichuan，2008，28(3):236-238.