李　君，李樹云

(內(nèi)蒙古喬泰國土勘測技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

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基于Web的滑坡變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

李君，李樹云

(內(nèi)蒙古喬泰國土勘測技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

應用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設計開發(fā)了基于Web的滑坡變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，面向不同的用戶，實現(xiàn)了以B/S方式對滑坡變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的管理和監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、上傳、下載、圖形化顯示、實時發(fā)布等功能。介紹了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計、功能和實現(xiàn)，詳細闡述了系統(tǒng)的應用情況，彌補了傳統(tǒng)滑坡變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源單一、數(shù)據(jù)顯示方式不夠完善、不易對外發(fā)布的不足。

滑坡變形監(jiān)測；數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；Web

滑坡是一種地質(zhì)自然災害，它直接威脅到國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生命財產(chǎn)的安全，因此，滑坡變形監(jiān)測預警預報工作顯得尤為重要，而監(jiān)測數(shù)據(jù)管理是預報是否準確的基礎。變形監(jiān)測數(shù)據(jù)具有很強的實時性，要使預警預報準確，必須及時地獲取變形監(jiān)測數(shù)據(jù)并將預測結(jié)果以多種顯示方式向公眾發(fā)布。然而現(xiàn)階段變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)大多為桌面版，數(shù)據(jù)來源單一、不易向公眾發(fā)布、數(shù)據(jù)顯示方式不夠完善，有的只是單純顯示數(shù)據(jù)，不能全面地反映變形情況。此外，系統(tǒng)的實現(xiàn)大多采用Access數(shù)據(jù)庫和C++編程語言，雖然Access數(shù)據(jù)庫容易操作，但它是一種小型數(shù)據(jù)庫，當變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫過大時，它就會出現(xiàn)問題；C++語言雖然執(zhí)行效率高，但用于數(shù)據(jù)庫開發(fā)比較費時，且不易與Web結(jié)合，因此，有必要開發(fā)一套基于Web的數(shù)據(jù)顯示方式多樣、能夠處理大

型數(shù)據(jù)的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。為此，根據(jù)滑坡變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的特點，采用先進的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，以面向?qū)ο蟾呒壵Z言Visual C#作為編程語言，以目前主流的SQL Server 2008作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，以B/S方式設計和開發(fā)了一套基于Web的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，提高了數(shù)據(jù)管理的效率，為預警預報工作奠定了基礎。

一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計與實現(xiàn)

1. 總體結(jié)構(gòu)設計

根據(jù)基于Web的滑坡變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的內(nèi)容與特點，系統(tǒng)由系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)庫管理、圖形化顯示、GIS顯示和監(jiān)測報告管理5個模塊組成，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　滑坡變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2. 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設計

滑坡變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫用于存儲滑坡區(qū)域基本信息、滑坡體基本信息、滑坡體的地質(zhì)參數(shù)、監(jiān)測點坐標信息和監(jiān)測點變形信息等，是數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的基礎。因此，合理的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，不僅可以減輕系統(tǒng)的負擔，提高系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的高效分析，而且可以方便用戶的查詢，助其快速地作出正確的判斷。為此，根據(jù)滑坡體變形監(jiān)測的內(nèi)容和管理的需要，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計主要由以下數(shù)據(jù)表構(gòu)成：

1) 區(qū)域基本信息表：包括區(qū)域ID、區(qū)域名、區(qū)域所在概略緯度和經(jīng)度字段。其中，區(qū)域ID由兩位字符組成，區(qū)域ID為主鍵，區(qū)域名可以是滑坡體所在的縣名稱。

2) 滑坡基本信息表：包括滑坡ID、區(qū)域ID、滑坡名稱、滑坡所在概略緯度和經(jīng)度、數(shù)據(jù)處理時所采用的中央經(jīng)度、滑坡面積、負責人姓名、手機號、辦公號、E-mail地址、測量單位、危險級別、穩(wěn)定性等級和備注字段。其中，滑坡ID由4位字符組成，前2位字符為滑坡所在的區(qū)域ID，后2位為滑坡體的編號；滑坡ID為主鍵；危險等級和穩(wěn)定性等級可以表明滑坡體的安全狀況。

3) 監(jiān)測點坐標信息表：包括點位ID、滑坡ID、監(jiān)測點名、監(jiān)測點的經(jīng)緯度坐標(B，L)、監(jiān)測點的空間直角坐標(X，Y，Z)、監(jiān)測點的高斯平面坐標(x，y)、監(jiān)測點的大地高(H)、監(jiān)測點的測量時間和備注字段。點位ID由6位字符組成，前4位為監(jiān)測點所在的滑坡ID，后2位為監(jiān)測點的編號。點位ID為主鍵。

4) 監(jiān)測點變形信息表：包括監(jiān)測點ID、監(jiān)測點的高斯平面坐標變化量、監(jiān)測點的大地高變化量、監(jiān)測點的測量時間字段。變形量的計算方法是以監(jiān)測點的第1期觀測數(shù)據(jù)為基準，以后每期的觀測數(shù)據(jù)都與第1期的相減。監(jiān)測點ID和監(jiān)測點的測量時間一起構(gòu)成主鍵。

在以上各表中，各字段值的類型與字節(jié)寬度均按照實際所需的最佳值確定。

3. 系統(tǒng)的實現(xiàn)

系統(tǒng)采用B/S開發(fā)模式。服務器端采用Windows XP操作系統(tǒng)，IIS 5.1 Web服務器，SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫；客戶端采用Windows XP操作系統(tǒng)，Internet Explorer 8.0瀏覽器；開發(fā)環(huán)境為Visual Studio 2010；開發(fā)工具為ASP.NET 3.5、SQL Server 2008和 DreamWeaver CS3；開發(fā)語言為Visual C#。變形監(jiān)測數(shù)據(jù)集中存儲在性能較高的數(shù)據(jù)庫服務器上，客戶端只需安裝Web瀏覽器即可操作數(shù)據(jù)。瀏覽器向Web服務器發(fā)出頁面請求，Web服務器接受請求并將數(shù)據(jù)庫操作請求發(fā)給數(shù)據(jù)庫服務器，數(shù)據(jù)庫服務器接受請求并通過ADO.NET訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)包括如下功能。

(1) 系統(tǒng)管理功能

可以添加用戶、修改用戶資料、設置用戶權(quán)限和管理用戶站內(nèi)信等。

(2) 數(shù)據(jù)庫管理功能

1) 數(shù)據(jù)查詢：包括區(qū)域數(shù)據(jù)查詢、滑坡數(shù)據(jù)查詢、監(jiān)測點坐標數(shù)據(jù)查詢及監(jiān)測點變形數(shù)據(jù)查詢。當用戶選擇相關(guān)關(guān)鍵詞后，系統(tǒng)就能動態(tài)顯示符合要求的數(shù)據(jù)。

2) 數(shù)據(jù)添加：包括區(qū)域數(shù)據(jù)添加、滑坡數(shù)據(jù)添加、監(jiān)測點坐標數(shù)據(jù)添加和監(jiān)測點變形數(shù)據(jù)添加，設置有手工添加和自動添加兩種方式。手工添加直接在頁面的相應空格中填入數(shù)據(jù)值，實現(xiàn)逐點添加；自動添加則將文本數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)自動導入數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)多點自動添加。添加數(shù)據(jù)時動態(tài)顯示已添加的數(shù)據(jù)和添加后數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)。添加之前將要添加的數(shù)據(jù)按照預定的格式存儲在記事本中，隨后便可將數(shù)據(jù)導入到數(shù)據(jù)庫中。

3) 數(shù)據(jù)修改：包括區(qū)域數(shù)據(jù)修改、滑坡數(shù)據(jù)修改、監(jiān)測點坐標數(shù)據(jù)修改和監(jiān)測點變形數(shù)據(jù)修改。根據(jù)查詢所要修改的區(qū)域數(shù)據(jù)、滑坡數(shù)據(jù)、監(jiān)測點坐標數(shù)據(jù)或監(jiān)測點變形數(shù)據(jù)，對相應數(shù)據(jù)進行修改。

4) 數(shù)據(jù)刪除：與數(shù)據(jù)修改功能相似，對數(shù)據(jù)查詢后再進行刪除，刪除前須經(jīng)確認，然后才能操作，確保準確無誤。

5) 數(shù)據(jù)備份：將數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)備份在指定的路徑中，防止數(shù)據(jù)意外丟失。

6) 數(shù)據(jù)導出：用戶可以下載自己權(quán)限范圍之內(nèi)的所需數(shù)據(jù)。

(3) 圖形化顯示功能

1) 變形K線圖顯示：根據(jù)監(jiān)測點變形信息表中的數(shù)據(jù)描繪出類似于股票中的K線圖，以供技術(shù)人員或管理人員分析監(jiān)測點的變形情況。

2) 變形曲線圖顯示：根據(jù)所選擇的滑坡名，描繪出該滑坡上的所有監(jiān)測點的分布圖，并且根據(jù)監(jiān)測點的變形量將相鄰兩期監(jiān)測點變形后所在的方位用帶箭頭的直線連接起來形成變形曲線圖，供技術(shù)人員或管理人員分析監(jiān)測點和滑坡的變形情況。

3) 變形曲面圖和等高線圖顯示：根據(jù)所選擇的滑坡名和某一觀測時間下該滑坡下的所有監(jiān)測點的變形量，利用內(nèi)插方法描繪出區(qū)域變形曲面圖和變形等高線圖，供技術(shù)人員或管理人員分析整個區(qū)域的變形情況。

4) 監(jiān)測點分布圖顯示：根據(jù)所選擇的滑坡名，描繪出該滑坡上所有監(jiān)測點的坐標分布圖，供技術(shù)人員或管理人員查詢監(jiān)測點分布情況。

(4) GIS顯示功能

1) 滑坡區(qū)域總圖GIS顯示：由區(qū)域?qū)?、滑坡層和監(jiān)測點層3個圖層組成，可實現(xiàn)放大、縮小、屬性查詢等功能。

2) 典型滑坡地質(zhì)構(gòu)造圖GIS顯示：由滑坡不同的地質(zhì)構(gòu)造層組成，可實現(xiàn)放大、縮小、屬性查詢等功能。

(5) 監(jiān)測報告管理功能

技術(shù)人員可以將數(shù)據(jù)處理結(jié)果編制成報告并對公眾發(fā)布，管理人員可以修改報告，普通用戶可以下載報告。

二、系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)及應用

1. 系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

(1) 數(shù)據(jù)庫管理功能實現(xiàn)

在服務器端主程序中定義了Connection類、Select類、Insert類、Update類和Delete類，分別含有數(shù)據(jù)庫連接方法、查詢數(shù)據(jù)方法、添加數(shù)據(jù)方法、修改數(shù)據(jù)方法和刪除數(shù)據(jù)方法。當用戶觸發(fā)不同的事件時，就會調(diào)用不同類中的相應方法。以添加滑坡體數(shù)據(jù)為例，當用戶觸發(fā)添加滑坡體事件時，就會調(diào)用Connection類中的GetConn()方法，該方法請求與數(shù)據(jù)庫連接，當連接成功時就會接著調(diào)用Insert類中的InsertLandSlide()方法，該方法向數(shù)據(jù)庫中添加相應的滑坡體數(shù)據(jù)。

(2) 圖形化顯示功能實現(xiàn)

在服務器端主程序中定義了變形K線圖控件、變形曲線圖控件、變形曲面圖控件、變形等高線圖控件和監(jiān)測點分布圖控件，每一個控件都含有一個數(shù)據(jù)接口，當將相應的數(shù)據(jù)賦給控件時，控件就會將此數(shù)據(jù)以圖形化顯示出來。以變形K線圖顯示為例，當用戶觸發(fā)查看秭歸縣八字門滑坡體下的ZG10號點的變形K線圖事件時，就會將該點名賦給變形K線圖控件，接著控件調(diào)用Select類中的SelectDeformation( )方法查詢該點每期觀測的變形量并將其以類似于股票K線圖的形式顯示出來。

2. 系統(tǒng)的應用示例

系統(tǒng)實現(xiàn)后，以某年三峽庫區(qū)滑坡體實測數(shù)據(jù)為測試數(shù)據(jù)，查詢秭歸縣白水河滑坡體的變形情況，系統(tǒng)主要應用情況如下：

1) 查詢滑坡體某監(jiān)測點的變形量。圖2所示為白水河滑坡體上ZG91號監(jiān)測點的變形情況，從圖中可方便看出該點在不同測量時間下的變形量。

圖2　ZG91號點變形數(shù)據(jù)

2) 監(jiān)測點變形情況圖形化顯示。圖3所示為白水河滑坡體上ZG91號監(jiān)測點H、X和Y方向的變形K線圖，從圖中可看出下午1:05時出現(xiàn)的H方向最大變形量約為1.5 cm，最小變形量約為-1.1 cm，變形量均值約為-0.6 cm。

3) 滑坡體變形情況圖形化顯示，包括變形曲線圖、變形曲面圖和變形等高線圖，變形曲面圖和曲線圖分別如圖4和圖5所示，從圖中可看出白水河滑坡體的總體變形情況。

圖3　ZG91號點變形K線圖

圖4　白水河滑坡變形曲面

圖5　白水河滑坡變形曲線

三、結(jié)　論

基于Web的滑坡變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是適應信息化測繪的需要，結(jié)合滑坡變形監(jiān)測實際情況進行設計和開發(fā)的，具有較高的實用價值。

1) 以B/S的方式實現(xiàn)了對變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的管理和訪問，增加了數(shù)據(jù)的來源，加快了信息的發(fā)布，提高了數(shù)據(jù)管理的效率。

2) 提供了變形K線圖、變形曲線圖、變形曲面圖、變形等高線圖等多種數(shù)據(jù)顯示方式，彌補了傳統(tǒng)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示方式的不足。

3) 系統(tǒng)應用了先進的ADO.NET數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)的有機結(jié)合，使SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫和Visual C#語言的優(yōu)勢得到了最大的發(fā)揮，值得類似系統(tǒng)借鑒。

4) 應用測試表明該系統(tǒng)功能完善，使用方便，計算準確，數(shù)據(jù)成果可靠。

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Design and Realization of Data Management System for Landslide Deformation Monitoring Based on Web

LI Jun，LI Shuyun

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0164.

2016-03-10

李君(1959—),男，高級工程師，研究方向為大地測量(地震方向)及工程測量。E-mail:jtzbc@imu.edu.cn

P208

B

0494-0911(2016)05-0092-04

引文格式： 李君，李樹云. 基于Web的滑坡變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].測繪通報，2016(5)：92-95.