闕澤勝

(廣東省核工業(yè)地質(zhì)局輻射環(huán)境監(jiān)測中心， 廣東 廣州， 510800)

0 引言

上世紀80年代進行了全國環(huán)境天然放射性水平調(diào)查并建立數(shù)據(jù)庫，對全國放射性數(shù)據(jù)的有效管理起到重要作用[1]。

當前國內(nèi)外放射性監(jiān)測數(shù)據(jù)管理主要用MAPGIS、ARCGIS軟件平臺[2-3]。廣東省從2013年開始進行新一輪全省放射性地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作，采用最新輻射環(huán)境監(jiān)測方法和技術(shù)重新進行測量，于2016年完成了調(diào)查入庫工作，綜合應用數(shù)據(jù)庫、GIS、RS和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，建設(shè)了廣東省放射性地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了對放射性地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的不同來源、不同層次、不同比例尺、不同類型和海量級數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和高效管理[4]。

該系統(tǒng)具有功能齊全、通用性強、系統(tǒng)穩(wěn)定、運行效率高、制圖智能化、界面友好美觀等優(yōu)點。廣東省在全國率先完成新一輪省級放射性水平普查，并完成信息系統(tǒng)建設(shè)，對其他各省具有重要借鑒意義。

1 監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)設(shè)計

1.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)概況

廣東省放射性地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)是廣東省放射性地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評價研究課題的重要組成部分。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)分為放射性地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、輔助數(shù)據(jù)(背景地理信息數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)字典)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)4大類，共6個子庫。環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫的主體，根據(jù)廣東省放射性地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評價項目，環(huán)境監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)包括： ①監(jiān)測方法及儀器設(shè)備數(shù)據(jù)； ②陸地γ輻射劑量率數(shù)據(jù)； ③ 就地γ能譜測量數(shù)據(jù)； ④土壤、巖石、水體和底泥中放射性核素含量數(shù)據(jù)。入庫的監(jiān)測數(shù)據(jù)包括：陸地γ輻射劑量率監(jiān)測點數(shù)據(jù)1 637個，就地γ能譜監(jiān)測點數(shù)據(jù)732，土壤、巖石、水體、底泥等監(jiān)測數(shù)據(jù)896個。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計為C/S結(jié)構(gòu)(即客戶端-服務(wù)端系統(tǒng)架構(gòu))，開發(fā)環(huán)境VisualStudio 2010和ArcGIS Engine10.2，開發(fā)語言為C#，數(shù)據(jù)庫及中間件使用Oracle 11G Enterprise和ArcSDE 10.2。為減小功能界面和邏輯實現(xiàn)的耦合，最大程度實現(xiàn)代碼的共用和統(tǒng)一維護，所有子系統(tǒng)和功能模塊都采用分層設(shè)計實現(xiàn)的原則。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)層、開發(fā)平臺層、邏輯層及功能界面層。數(shù)據(jù)層主要包括放射性環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、表格數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)通過Oracle 11G Enterprise進行底層存儲和管理，并借助ArcSDE中間件與開發(fā)平臺層實現(xiàn)無縫對接。

開發(fā)平臺層主要基于ArcGIS Engine 10.2和Visual Studio 2010以及Matlab、R語言等進行功能模塊和應用系統(tǒng)的開發(fā)。同時采用Dev Express作為系統(tǒng)界面庫實現(xiàn)工具。

邏輯實現(xiàn)層主要實現(xiàn)各應用系統(tǒng)功能所需的功能邏輯實現(xiàn)代碼，并以動態(tài)鏈接庫的方式供各應用系統(tǒng)的功能界面調(diào)用。邏輯實現(xiàn)層根據(jù)功能需求的不同，分為ArcGIS Engine的功能模塊、數(shù)據(jù)處理和分析模塊以及系統(tǒng)公共模塊。

最上層為系統(tǒng)功能界面層，為最終面向用戶的交互層，主要包括面向不同類用戶的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、單指標分析、多指標分析、應急預警、專題制圖以及系統(tǒng)管理等，系統(tǒng)通過用戶交互接受各功能所需的參數(shù)輸入，并將結(jié)果進行展示，最終完成所有功能需求。

圖1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖

1.3 系統(tǒng)功能設(shè)計

監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)根據(jù)廣東省放射性地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評價項目功能需求，即包括原始數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)預處理、專題統(tǒng)計、異常分析與評價、空間查詢與分析、應急預警分析和專題制圖與成果展示，開發(fā)設(shè)計了系統(tǒng)功能模塊，包括數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)預處理、分析評價、專題制圖、成果展示、輔助決策、站點監(jiān)測和安全管理共8個模塊，登入界面(如圖2)設(shè)置雙賬號模式以保證系統(tǒng)安全。根據(jù)監(jiān)測要素建立了包括陸地γ輻射劑量率、就地γ能譜，以及水體、底泥、土壤、巖石等樣品子庫。同時，參考相關(guān)標準規(guī)范，結(jié)合廣東省實際情況，對諸如土壤類型、行政區(qū)編碼、水體類型、建筑物類型、道路類型等進行了較系統(tǒng)、全面、科學的命名，建立了相應的數(shù)據(jù)字典和元數(shù)據(jù)規(guī)范。

圖2 系統(tǒng)功能界面

2 監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)的應用

利用本系統(tǒng)，進行了數(shù)據(jù)檢查、預處理、統(tǒng)計分析等應用，編制了廣東省放射性地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評價項目的專題圖件成果[4]。具體應用如下。

2.1 廣東省放射性地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)等值線及分層設(shè)色圖

在作等值線時，先對放射性地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)空間插值，繪制等值線。最后在專題制圖模塊進行相應專題圖要素設(shè)置，對空間插值珊格分層設(shè)色，疊加等值線，以及設(shè)置相應基礎(chǔ)地圖要素，如圖名、圖例、比例尺等，最后輸出為相應比例尺布局的專題圖件。作為一個應用實例，圖3給出了利用本系統(tǒng)制作的廣東省某核素等值線及分層設(shè)色圖。

2.2 廣東省放射性地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的三維空間示意圖

三維空間圖利用插值珊格圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以監(jiān)測數(shù)據(jù)為Z變量，主要利用視域分析判別程序，在三維視圖平臺展示。以原野γ輻射劑量率監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，部分展示區(qū)域效果如圖4所示。

2.3 廣東省放射性地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)暈圈及異常點的提取

系統(tǒng)提供了監(jiān)測數(shù)據(jù)暈圈和異常點的提取展示功能。通過計算廣東省放射性地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測樣本的均值、標準差，將大于等于3倍均值的點定義為異常點或超高本底點。以監(jiān)測數(shù)據(jù)插值珊格為基礎(chǔ)，將介于均值加1倍標準差與均值加2倍標準差范圍內(nèi)的區(qū)域定義為偏高本底暈區(qū)；將介于均值加2倍標準差與均值加3倍標準差范圍內(nèi)的區(qū)域定義為高本底暈區(qū)；將大于均值加3倍標準差的區(qū)域定義為超高本底暈區(qū)。

圖3 廣東省某核素等值線及分層設(shè)色圖

圖4 廣東省部分區(qū)域原野γ輻射劑量率三維空間示意圖

2.4 其他應用軟件

對放射性地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)入庫，系統(tǒng)提供了多種檢查工具，以保證數(shù)據(jù)標準化入庫，避免人為因素引起的誤差和錯誤輸入。提供了基于地理空間位置的檢查，避免輸入坐標錯誤。開發(fā)了統(tǒng)計分析功能，對地面γ能譜、環(huán)境天然貫穿水平監(jiān)測中現(xiàn)場采集的2組20個監(jiān)測點數(shù)據(jù)提供了格拉斯法則檢驗，并生成均值、標準差、極值等統(tǒng)計量。為使系統(tǒng)更具通用性和可擴展性，本系統(tǒng)提供了通用分析功能，如根據(jù)表格提供的坐標數(shù)據(jù)繪制點位圖層，根據(jù)多變量數(shù)據(jù)進行因子分析、聚類分析和相關(guān)分析。

3 結(jié)語

通過采用C/S結(jié)構(gòu)，基于Oracle 11G、ArcGIS Server10.2、ArcSDE 10.2、Windows2008 Server等軟件平臺，設(shè)計開發(fā)了一套較符合廣東省放射性地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評價項目工作需要的信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了對全省放射性地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和高效管理。

廣東省放射性地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)的建立，為全省放射性地質(zhì)環(huán)境調(diào)查做了一項基礎(chǔ)工作，它的應用必將對全省放射性地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理起著有益的作用。