王發(fā)浩 宋頡

摘?要：基于史料記載的明清時期山東省蝗災信息，應用GIS和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，構(gòu)建明清時期山東省蝗災數(shù)據(jù)庫平臺。數(shù)據(jù)庫平臺依托底層web應用服務器提供的地圖、業(yè)務數(shù)據(jù)服務接口，實現(xiàn)蝗災數(shù)據(jù)庫的可視化展示。該數(shù)據(jù)庫平臺具備蝗災事件詳細信息查詢和分時段統(tǒng)計功能，并提供蝗災數(shù)據(jù)的可視化展示功能，可為山東省縣域尺度上蝗災時空演變規(guī)律研究和未來蝗災發(fā)展趨勢預測提供數(shù)據(jù)支撐和平臺借鑒。

關(guān)鍵詞：蝗災;GIS，明清時期;數(shù)據(jù)庫平臺;可視化展示

1 緒論

蝗災（飛蝗）、水災、旱災，并稱中國古代三大自然災害，其中又以蝗災尤甚。史料中常以“蝗”、“蝗損稼”、“飛蝗害稼”等描述蝗災的發(fā)生狀況，蝗災作為一種生物自然災害，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害極大[1]。位于太行山脈以東的山東地區(qū)自古以來都是中國蝗災的多發(fā)區(qū)域。近些年來，受全球氣候變化的影響，山東省旱澇事件頻發(fā)，蝗災發(fā)生概率呈顯著增加趨勢[2]。目前，長時間序列的蝗災研究多以史料復原的蝗災發(fā)生時間序列為基礎(chǔ)，建立完整的歷史時期蝗災數(shù)據(jù)庫，對研究歷史時期蝗災時空演變，指導未來蝗災預防工作具有重要意義。因此，本文以史料記載的蝗災記錄為基礎(chǔ)，構(gòu)建明清時期山東省蝗災數(shù)據(jù)庫平臺。

2 數(shù)據(jù)來源

2.1 蝗災記錄來源

明清時期山東省蝗災記錄主要來源于《山東歷代自然災害志》、《山東省自然災害史》等整編史料。這些史料中的蝗災記錄多整合自各州府志、縣志中記載的蝗災信息。在對史料中的蝗災記錄整合后，去除重復記錄。同時，參考李剛[3]等利用文字描述蝗災輕重確定等級的方法，將蝗災記錄劃分為輕災、中災、大災、重災四個等級。

2.2 地圖數(shù)據(jù)來源

本研究選用清末（1910年）山東省縣級行政區(qū)劃作為標準地圖，地圖數(shù)據(jù)來自中國歷史地理信息系統(tǒng)（CHGIS）。在考證歷史時期山東縣域行政區(qū)劃變革后，校正蝗災記錄的地點信息，使之與行政區(qū)劃相匹配。

3 蝗災數(shù)據(jù)庫平臺設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 需求分析

目前，國內(nèi)外學者在歷史時期自然災害數(shù)據(jù)庫平臺建設(shè)方面進行了大量工作[4-5]。然而，這些數(shù)據(jù)庫多在宏觀尺度上對多種自然災害建庫統(tǒng)計，時空分辨率較低，對自然災害的時空變化規(guī)律展示能力弱。針對特定自然災害的高時空分辨率的數(shù)據(jù)庫平臺仍然較少，鑒于此，本研究旨在構(gòu)建集蝗災數(shù)據(jù)的查詢、匯總、統(tǒng)計、分析功能于一體，展示蝗災數(shù)據(jù)時空變化規(guī)律的數(shù)據(jù)庫平臺。同時，數(shù)據(jù)庫平臺還應具備一定的數(shù)據(jù)更新和應用擴展功能。

3.2 平臺總體設(shè)計

明清時期山東省蝗災數(shù)據(jù)庫平臺主要由三部分組成，包括前端部分、后臺部分、數(shù)據(jù)庫。依托底層web應用服務器和山東省明清時期蝗災數(shù)據(jù)庫，并基于阿里云服務器提供的地圖服務和業(yè)務數(shù)據(jù)服務接口，蝗災數(shù)據(jù)庫平臺實現(xiàn)用戶端的可視化展示。

山東省明清蝗災數(shù)據(jù)庫采用PostgreSQL框架，這是一種對象-關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ORDBMS），支持大部分SQL標準，并且提供包括復雜查詢、外鍵、觸發(fā)器等現(xiàn)代特性。

蝗災數(shù)據(jù)庫平臺的前端基礎(chǔ)框架主要采用Html、Css、JavaScript編寫，并以Jquery等成熟框架作為輔助，以此實現(xiàn)用戶界面的交互。平臺地圖功能使用Openlayers實現(xiàn)。OpenLayers 是WebGIS客戶端開發(fā)使用的JavaScript 類庫包，用于實現(xiàn)標準格式發(fā)布的地圖數(shù)據(jù)訪問。OpenLayers 除了可以實現(xiàn)放大、縮小、平移、等地圖瀏覽的基礎(chǔ)效果外，還可以進行線、面等要素選擇、圖層疊加等多種地理操作。此外，蝗災數(shù)據(jù)庫平臺后臺考慮應用功能的后續(xù)擴展，選用Python語言下的開源應用框架Django編寫，可為后續(xù)蝗災數(shù)據(jù)庫平臺應用、分析功能的擴展提供接口。

4 蝗災數(shù)據(jù)庫平臺功能實現(xiàn)

蝗災數(shù)據(jù)庫平臺主要實現(xiàn)如下功能：

4.1 基礎(chǔ)地圖展示功能

明清時期山東省蝗災數(shù)據(jù)庫平臺提供完整的地圖展示的功能，除展示山東省縣域矢量圖層之外，底圖還提供谷歌影像、天地圖影像、百度影像和高德影像等衛(wèi)星遙感影像。地圖展示平臺提供放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、定位、隱藏/展示比例尺、鷹眼地圖等基本地圖功能。

4.2 蝗災事件查詢功能

蝗災數(shù)據(jù)庫平臺提供蝗災數(shù)據(jù)的詳細信息查詢功能。通過點擊地圖平臺上的州縣，數(shù)據(jù)庫平臺向蝗災數(shù)據(jù)庫發(fā)送條件查詢請求，蝗災數(shù)據(jù)庫通過查表，向用戶返回該縣歷年蝗災事件的詳細信息，包括蝗災編號、蝗災發(fā)生地點、蝗災發(fā)生時間、蝗災等級、蝗災詳細內(nèi)容、蝗災數(shù)據(jù)出處。

4.3 蝗災事件統(tǒng)計展示功能

除蝗災詳細信息查詢功能外，蝗災數(shù)據(jù)庫平臺具備蝗災事件分縣統(tǒng)計功能，通過輸入限定的年份和時間段，蝗災數(shù)據(jù)庫平臺可實現(xiàn)不同時段各縣蝗災事件數(shù)量的統(tǒng)計，進而，將統(tǒng)計獲取的分縣蝗災量級信息，以專題圖的形式在數(shù)據(jù)庫平臺中可視化展示。

5 結(jié)語與展望

本文在收集明清時期山東省縣域蝗災數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計搭建了一套集蝗災數(shù)據(jù)展示、統(tǒng)計、分析于一體的數(shù)據(jù)庫平臺。該數(shù)據(jù)庫平臺實現(xiàn)了山東省明清時期縣域尺度上蝗災發(fā)生信息的定量統(tǒng)計和可視化展示，部分解決了山東省歷史時期蝗災資料收集和分析困難的問題，為山東省長時序蝗災研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和平臺支撐。

目前，山東省蝗災數(shù)據(jù)庫平臺尚處于開發(fā)調(diào)試階段。在后續(xù)開發(fā)過程中，除蝗災數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計和展示等功能外，蝗災數(shù)據(jù)庫平臺將增加地理空間分析功能，如聚類和熱點分析等。用戶可在平臺上將直接獲取不同時段山東省蝗災發(fā)生的空間重心和集聚特征。

參考文獻：

[1]蕭凌波.清代華北蝗災時空分布及其與水旱災害的關(guān)系[J].古地理學報，2018，20（06）：1113-1122.

[2]張學珍，鄭景云，方修琦，蕭凌波.1470～1949年山東蝗災的韻律性及其與氣候變化的關(guān)系[J].氣候與環(huán)境研究，2007（06）：788-794.

[3]李鋼，王乃昂，李卓侖.中國歷史蝗災動態(tài)的社會影響及生態(tài)環(huán)境意義[J].地理科學進展，2010，29（11）：1375-1384.

[4]王靜愛，史培軍，朱驪，陳晉，張遠明，王平.中國自然災害數(shù)據(jù)庫的建立與應用[J].北京師范大學學報（自然科學版），1995（01）：121-126.

[5]Zêzere J L，Pereira S，Tavares A O，etal.DISASTER：a GIS database on hydro-geomorphologic disasters in Portugal[J].Natural hazards，2014，72（2）：503-532.