張樹君，肖 健，王輝山，王青平，林巖釗，吳楠楠，鄭 韻，王遹其，王 旭

（1.福建省地震局，福建 福州350000）

地震應(yīng)急專題圖是指地震發(fā)生后，為政府部門實(shí)施應(yīng)急救援行動(dòng)提供的準(zhǔn)確直觀、方便易用的專題地圖。它綜合表達(dá)了地震災(zāi)區(qū)的地形地貌、人口分布、水庫(kù)、交通道路、學(xué)校和醫(yī)院等重要信息[1]。與普通地圖相比，地震應(yīng)急專題圖既能表示震區(qū)各種要素的分布現(xiàn)狀，又能直觀展示地震應(yīng)急救援過程中各要素的動(dòng)態(tài)變化和發(fā)展規(guī)律，如地震后救援力量動(dòng)態(tài)變化、救災(zāi)物資分布、地質(zhì)災(zāi)害變化等，在地震救援過程中發(fā)揮著重要作用。

目前，常用的地震應(yīng)急專題圖制作方法是通過ArcGIS軟件人工配置好MXD模板，地震發(fā)生后將評(píng)估系統(tǒng)生成的地震影響場(chǎng)添加到專題圖模板圖層，從而產(chǎn)出不同圖幅的專題圖件[2]。該方法要求操作人員既具有基本制圖知識(shí)，又具備熟練使用 ArcGIS 等軟件的能力，而普通工作人員很難高效準(zhǔn)確地完成各類地震應(yīng)急專題圖件的制作，更為重要的是這種出圖方法的時(shí)效性較差，無(wú)法滿足當(dāng)前地震應(yīng)急工作的需求。

本文首先制作了一套適用于地震應(yīng)急救援的地震應(yīng)急專題圖模板；再利用ArcGIS Engine平臺(tái)，采用C#語(yǔ)言進(jìn)行二次開發(fā)，建立脫離專業(yè)GIS制圖軟件的地震應(yīng)急專題圖產(chǎn)出平臺(tái)即地震應(yīng)急自動(dòng)成圖系統(tǒng)[3]；最后將制作好的模板錄入自動(dòng)成圖系統(tǒng)，根據(jù)地震應(yīng)急工作的具體需求產(chǎn)出相應(yīng)的專題圖。

1 ArcGIS Engine平臺(tái)

ArcGIS Engine是ESRI公司為開發(fā)嵌入式GIS和獨(dú)立運(yùn)行的GIS桌面端應(yīng)用程序而推出的二次開發(fā)組件庫(kù)。技術(shù)人員可通過該組件庫(kù)向現(xiàn)有應(yīng)用軟件系統(tǒng)添加各種GIS制圖功能或構(gòu)建自定義制圖與GIS解決方案[4]。ArcGIS Engine 平臺(tái)包括3個(gè)關(guān)鍵部分，即控件、工具條和對(duì)象庫(kù)?？丶荊IS用戶界面的組成部分，通過嵌入方式應(yīng)用到程序中，如地圖控件（Map-Control）、布局控件（Page Lay-out Control）等；工具條是GIS工具的集合，系統(tǒng)應(yīng)用該工具條進(jìn)行地理信息的交互，如平移、縮放等；對(duì)象庫(kù)是幾何圖形、GIS數(shù)據(jù)源和Geodatabase等一系列ArcObjects組件的集合。ArcGIS Engine平臺(tái)提供了ArcGIS應(yīng)用的核心功能以及基于Java、.NET和C的API，能實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)部署[5]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)是制圖的基礎(chǔ)，圖件是數(shù)據(jù)的再現(xiàn)，地震應(yīng)急專題圖就是對(duì)地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)直觀、形象的展示。因此，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量是科學(xué)、美觀制圖的前提。

如圖1所示，在數(shù)據(jù)入庫(kù)前，先對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，再進(jìn)行重分類與編碼，通過對(duì)其空間屬性、表格屬性以及拓?fù)潢P(guān)系的檢查，將符合條件的數(shù)據(jù)輸入應(yīng)急數(shù)據(jù)庫(kù)。現(xiàn)有地震應(yīng)急數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)大致分為空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)（圖2）。

在進(jìn)行空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，建立公里格網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)和配套數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)通過Oracle10g進(jìn)行存儲(chǔ)，空間數(shù)據(jù)庫(kù)采用ArcSDE數(shù)據(jù)庫(kù)引擎[6]。ArcSDE可提供高效率的空間和非空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)；還有密碼保護(hù)功能，確保數(shù)據(jù)的保密性。公里格網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用影像金字塔存儲(chǔ)機(jī)制，對(duì)于一個(gè)柵格數(shù)據(jù)子庫(kù)建立多個(gè)柵格目錄，在每個(gè)柵格目錄下存儲(chǔ)相同格式和相同比例尺的影像數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的訪問效率。

圖2 地震應(yīng)急數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)構(gòu)成圖

圖1 數(shù)據(jù)入庫(kù)流程圖

在進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，采用 Oracle 10g 大型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)?？蛻舳藨?yīng)用程序執(zhí)行與用戶的交互活動(dòng)，接收用戶信息，并向服務(wù)器端發(fā)送請(qǐng)求；服務(wù)器端負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)信息和各種操作數(shù)據(jù)活動(dòng)，建立統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)表、模型數(shù)據(jù)表等屬性數(shù)據(jù)表和系統(tǒng)維護(hù)數(shù)據(jù)表。屬性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)主要包括表和索引數(shù)據(jù)量估算以及物理存儲(chǔ)參數(shù)的設(shè)置。表和索引數(shù)據(jù)量估算是根據(jù)其記錄長(zhǎng)度以及估算的最大記錄數(shù)確定的，估算中考慮了數(shù)據(jù)塊的頭開銷和記錄以及字段的頭開銷。數(shù)據(jù)表根據(jù)上述數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)，定義劃分具體的表和視圖、外鍵約束、存儲(chǔ)過程、觸發(fā)器、索引、序列等具體的物理實(shí)體。

2.2 技術(shù)框架設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的地震應(yīng)急自動(dòng)成圖系統(tǒng)采用C/S技術(shù)架構(gòu)，基于地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)建而成，實(shí)現(xiàn)了地震應(yīng)急專題圖的分階段自動(dòng)成圖和輸出[7]。系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn) Windows 應(yīng)用程序、更為高效的系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制以及更為安全的客戶端權(quán)限控制，從而保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)的Web Service進(jìn)行應(yīng)用功能組件封裝，可對(duì)外兼容服務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的功能與數(shù)據(jù)集成[8]。系統(tǒng)中各功能模板均為相對(duì)獨(dú)立的組件，其開發(fā)和部署都保持相對(duì)的獨(dú)立性，支持不同技術(shù)平臺(tái)的開發(fā)和部署。因此，系統(tǒng)是一個(gè)“高內(nèi)聚、松耦合”的架構(gòu)，各Web 服務(wù)組件通過定義良好的接口，向外部提供服務(wù)。這種基于服務(wù)組件的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)良好的重用性和擴(kuò)展性。

圖3 技術(shù)框架圖

如圖3所示，按照多層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，系統(tǒng)可分為基礎(chǔ)設(shè)施層、信息資源庫(kù)層、軟件基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)服務(wù)層、用戶層以及安全保障和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系?；A(chǔ)設(shè)施層為系統(tǒng)建設(shè)的軟硬件設(shè)施，主要包括進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理、存儲(chǔ)等操作所需的各類服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及輸入輸出設(shè)備等，是系統(tǒng)開發(fā)的前期底層基礎(chǔ)建設(shè)。信息資源庫(kù)層即多種數(shù)據(jù)庫(kù)，是數(shù)據(jù)的管理核心，主要包括地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、配套數(shù)據(jù)庫(kù)、公里格網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)和系統(tǒng)運(yùn)維管理庫(kù)。軟件基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)層主要提供系統(tǒng)運(yùn)行所必須的各類軟件，包括ArcGIS Engine開發(fā)組件、DotNET運(yùn)行框架以及 Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)等[9]。應(yīng)用支撐層主要為系統(tǒng)提供應(yīng)用支撐的各類功能模塊，包括通信與數(shù)據(jù)中間件、輸出結(jié)果調(diào)整接口、地震應(yīng)急專用圖例、專用態(tài)勢(shì)圖、空間信息域劃分以及空間數(shù)據(jù)組織等。

2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的主要功能包括自動(dòng)化成圖模塊、專題圖分類管理模塊、專題圖模板管理模塊和專題圖輸出模塊。

1）自動(dòng)化成圖模塊：先通過專業(yè)化制圖軟件對(duì)獲取的數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)組織、預(yù)處理和檢查，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)化展示、專題圖圖幅整飾（圖例、指北針、比例尺、圖廓等）以及專題圖版式定義等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)專題化成圖。

2）專題圖分類管理模塊：負(fù)責(zé)添加、刪除、修改專題圖分類，并根據(jù)操作生成專題圖分類樹。通過該功能可調(diào)用專題圖模板制作功能，根據(jù)各專題圖的分類制作模板。

3）專題圖模板管理模塊：負(fù)責(zé)專題圖模板的新建、修改、刪除等功能。

4）專題圖輸出模塊：地震發(fā)生后，將通過系統(tǒng)生產(chǎn)兩類專題圖，根據(jù)地震專題圖成圖規(guī)范，生產(chǎn)符合要求圖幅、輸出時(shí)間、專題圖內(nèi)容的圖件。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

按照用戶界面的設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)界面友好、直觀，采用Office 2007的風(fēng)格，包括框架、菜單操作方式、菜單表達(dá)方式、色彩等[10]。所有窗體中的按鈕以及其他控件（下拉框、文本框等）均采用左對(duì)齊方式，完全符合視覺流程和用戶使用心理。系統(tǒng)的主界面見圖4。

圖4 系統(tǒng)界面

通過系統(tǒng)界面可以看到，系統(tǒng)左側(cè)是專題圖模板管理區(qū)，右側(cè)是圖層管理區(qū)，上部是菜單欄。整個(gè)界面友好、美觀，操作性強(qiáng)，專業(yè)與非專業(yè)人員均能很好地接受和使用該系統(tǒng)。系統(tǒng)的菜單欄包括文件、插入、專題圖管理、輸出、系統(tǒng)和幫助等6個(gè)主菜單。各主菜單下面都有2、3級(jí)菜單，為菜單欄的具體功能菜單。

表1是通過該系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)出的地震應(yīng)急專題圖目錄。通過該系統(tǒng)可產(chǎn)出A1、A3、A4等不同幅面大小的圖件，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)定目標(biāo)。

表1 地震應(yīng)急專題圖目錄

4 結(jié) 語(yǔ)

本文主要是通過ArcGIS提供的二次開發(fā)功能，建立了一套脫離ArcGIS平臺(tái)的地震應(yīng)急自動(dòng)成圖系統(tǒng)，將用ArcMap預(yù)先制作好的 MXD 模板文件裝載到該系統(tǒng)中，再通過簡(jiǎn)單的人機(jī)交互，使得沒有 GIS 軟件專業(yè)知識(shí)背景的工作人員也能在地震發(fā)生后快速制作專題圖。通過該系統(tǒng)，福建省地震局實(shí)現(xiàn)了地震應(yīng)急自動(dòng)、科學(xué)、美觀出圖，滿足了當(dāng)前地震應(yīng)急工作的需求，為福建省地震應(yīng)急工作提供了扎實(shí)有效的圖件保障。

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