劉曉丹, 趙迎春, 丁 磊

(國家海洋局 北海海洋工程勘察研究院, 山東 青島 266033)

信息的來源是數(shù)據(jù), 數(shù)據(jù)是未加工過的原始資料, 它是對客觀世界的表示, 而信息是數(shù)據(jù)內(nèi)涵的意義, 是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解譯[1]。經(jīng)過多年的資料積累,我國已擁有大量珍貴的海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息, 包括海洋基礎(chǔ)地理、海洋地球物理、航空與衛(wèi)星遙感、海洋資源、海洋水文、海洋生物化學(xué)等內(nèi)容, 數(shù)據(jù)量大,數(shù)據(jù)類型多樣。海洋數(shù)據(jù)來源多樣, 包括常規(guī)海洋調(diào)查資料, 國家海洋專項(xiàng)調(diào)查、海洋工程項(xiàng)目等獲取的調(diào)查資料, 通過大量的海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料, 我們掌握了越來越多的海洋信息, 為人類開發(fā)利用、保護(hù)海洋提供了科學(xué)依據(jù)。目前, 大部分的海洋調(diào)查資料主要以兩種形式保存: 一種是原始觀測結(jié)果以及數(shù)據(jù)來源和時間等, 它們被保存在不同的介質(zhì)中; 另一種是這些原始資料的數(shù)字化形式, 并記錄了相關(guān)的項(xiàng)目和觀測手段等, 它們以文檔的形式存放[2]。

當(dāng)前國內(nèi)積累的海量海洋調(diào)查資料以傳統(tǒng)的資料管理服務(wù)保障模式越來越不能適應(yīng)海洋信息化發(fā)展的需要, 管理不便, 不易查找, 容易損壞和遺失。海洋資料不僅是各項(xiàng)海洋工作的基礎(chǔ)性信息資源,更是反映海洋工作歷史的重要依據(jù)。海洋資料極為寶貴, 來之不易, 一旦丟失, 將難以重新獲取。

隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展, 國內(nèi)在檔案圖書資料管理行業(yè)掀起了以圖書資料數(shù)據(jù)庫建設(shè)和管理服務(wù)軟件開發(fā)為核心的信息化建設(shè)高潮。全球沉船數(shù)據(jù)庫、水深數(shù)據(jù)庫(英國海道測量局)的相繼創(chuàng)立大大促進(jìn)了航海圖書的發(fā)展;美國國家海洋大氣管理局掃描矢量化數(shù)萬份非常有價值的歷史海洋資料, 并經(jīng)過圖形處理、海量信息管理技術(shù)處理, 實(shí)現(xiàn)了歷史資料的網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)。基于前人的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù), 海洋調(diào)查資料信息管理系統(tǒng)項(xiàng)目的建設(shè)將實(shí)現(xiàn)海洋調(diào)查資料的數(shù)據(jù)庫管理和網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)。

海洋調(diào)查資料信息管理系統(tǒng)是立足于我國海洋調(diào)查資料信息管理的實(shí)際需求開發(fā)的實(shí)用化平臺。實(shí)現(xiàn)對海洋調(diào)查資料的數(shù)字化存儲、數(shù)據(jù)庫管理、規(guī)范化操作、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù), 在軟件方面提升海洋資料信息對海洋經(jīng)濟(jì)、海洋科學(xué)研究以及各類海上突發(fā)事件的應(yīng)急保障能力。

1 海洋調(diào)查資料信息管理系統(tǒng)組成與功能

1.1 海洋調(diào)查資料的特征

海洋調(diào)查資料主要包括影像資料、數(shù)據(jù)資料(原始資料及成果資料)、文檔資料等。由于海洋調(diào)查涉及的要素多, 包括海洋水文調(diào)查、海洋氣象調(diào)查、海水化學(xué)要素調(diào)查、海洋聲光要素調(diào)查、海洋地質(zhì)地球物理調(diào)查、海洋生物調(diào)查資料等, 因此海洋調(diào)查資料時空特征明顯, 具有數(shù)據(jù)格式多樣化、數(shù)據(jù)量龐大的特征。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)

1.2.1 海洋調(diào)查資料數(shù)據(jù)文件命名規(guī)則

數(shù)據(jù)庫建設(shè)中使用國家編碼、參數(shù)編碼、資料源代碼等多種編碼類型, 實(shí)體數(shù)據(jù)資料編號具有唯一、簡潔合理、規(guī)范性特點(diǎn)。以《海洋調(diào)查規(guī)范》為依據(jù), 按照專業(yè)性、可操作性等原則對所屬資料實(shí)施編碼。文件名以“D”開始, 包括船代碼和時間信息, 擴(kuò)展名為數(shù)據(jù)文件類型代碼, 形式為:DYYYYMMDDXXN.CCC(D為海洋調(diào)查資料標(biāo)識;YYYY為調(diào)查觀測年份; MM為調(diào)查觀測月份; DD為調(diào)查觀測開始日期; XX為調(diào)查船代碼)。

1.2.2 海洋調(diào)查資料元數(shù)據(jù)的規(guī)定

該規(guī)定以《海洋調(diào)查規(guī)范》為依據(jù), 在海洋調(diào)查資料元數(shù)據(jù)信息生成過程中, 以Excel電子表格生成原數(shù)據(jù)信息, 表格包括兩列, 一列為元數(shù)據(jù)屬性信息名稱, 一列為元數(shù)據(jù)屬性信息的內(nèi)容。海洋調(diào)查元數(shù)據(jù)內(nèi)容包括4個元數(shù)據(jù)子集, 分別為標(biāo)識信息、航次信息、調(diào)查項(xiàng)目信息和資料匯交與服務(wù)信息, 上述元數(shù)據(jù)構(gòu)成了海洋調(diào)查資料系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。

1.2.3 海洋調(diào)查資料數(shù)據(jù)著錄規(guī)則

該規(guī)則規(guī)定了海洋調(diào)查資料元數(shù)據(jù)的中文名稱、英文簡稱、定義、性質(zhì)/條件、數(shù)據(jù)類型、值域和最大出現(xiàn)次數(shù)等。

1.2.4 海洋調(diào)查資料管理規(guī)范

以《國家海洋局關(guān)于施行海洋資料管理暫行規(guī)定的通知》為依據(jù), 規(guī)定海洋調(diào)查資料管理工作業(yè)務(wù)要求。

1.3 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

海洋調(diào)查資料信息管理系統(tǒng)是建立采用組件式技術(shù)、SSH框架與ArcGIS server服務(wù)平臺結(jié)合進(jìn)行開發(fā), 實(shí)現(xiàn)對調(diào)查資料信息的自動采集存儲、人工編輯、查詢、顯示等基本操作功能, 并最終形成完整的海洋調(diào)查資料庫體系, 方便管理、保存和應(yīng)用, 為海洋資料的管理和應(yīng)用提供一個安全、高效的信息化平臺。當(dāng)代海洋學(xué)問題的提出和解決常常要求多學(xué)科多部門之間的協(xié)作。因此, 空間信息的共享與互操作、分析與綜合在對于海洋學(xué)問題的綜合研究中便顯得日益重要[3]。

1.4 系統(tǒng)開發(fā)

1.4.1 總體框架

海洋調(diào)查資料信息管理系統(tǒng)的總體建設(shè)框架利用分層原理, 采用 SSH(Struts、Spring、Hibernate)框架, SSH框架是一種新型的、輕量型的J2EE架構(gòu),是目前比較流行的J2EE框架。首先, 用面向?qū)ο蟮姆治龇椒ǜ鶕?jù)需求提出一系列的模型, 將這些模型實(shí)現(xiàn)為基本的Java對象, 然后編寫基本的DAO(Data Access Object)接口, 并給出Hibernate的DAO實(shí)現(xiàn),采用hibernate架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的DAO來實(shí)現(xiàn)java類與數(shù)據(jù)庫之間的轉(zhuǎn)換和訪問, 最后由 Spring完成業(yè)務(wù)邏輯。海洋調(diào)查資料信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源劃分為用戶界面層、服務(wù)界面層、中間組件層、數(shù)據(jù)層、支持層和設(shè)施層, 如圖 1。平臺開發(fā)基于 Java語言,Java程序可以發(fā)布多種操作系統(tǒng)上, 例如 windows系列, Unix系統(tǒng), linux系統(tǒng)等。

1.4.2 系統(tǒng)主要功能

海洋調(diào)查資料信息管理系統(tǒng)包括海洋調(diào)查資料管理系統(tǒng)、海洋調(diào)查檔案管理系統(tǒng)、海洋調(diào)查資料檔案和資料服務(wù)網(wǎng)站、海洋資料信息管理系統(tǒng)應(yīng)用工具等 5個較為獨(dú)立的系統(tǒng), 每個系統(tǒng)由相互關(guān)聯(lián)的功能模塊構(gòu)成, 并充分考慮平臺與已有業(yè)務(wù)系統(tǒng)或待開發(fā)系統(tǒng)的接口(圖2)。在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(B /S)模式。

1.4.2.1 海洋調(diào)查資料管理系統(tǒng)提供對各種海洋調(diào)查信息資料的收集整理、標(biāo)準(zhǔn)化、編目、入庫、更新、數(shù)據(jù)庫維護(hù)、提供服務(wù)、輸出等功能。

1.4.2.2 海洋調(diào)查資料檔案管理系統(tǒng)功能包括立卷歸檔、管理、查詢等。本系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)海洋調(diào)查資料檔案的圖形圖像可視化。

1.4.2.3 海洋調(diào)查資料信息服務(wù)網(wǎng)站面向客戶, 提供注冊、檢索、借閱、下載, 以及海洋調(diào)查資料信息發(fā)布等功能。

1.4.2.4 海洋調(diào)查資料管理系統(tǒng)平臺應(yīng)用工具是服務(wù)于系統(tǒng)管理人員的開發(fā)工具, 包括權(quán)限管理、審核、日志管理、數(shù)據(jù)庫管理等功能, 保障平臺運(yùn)行安全。

1.4.3 系統(tǒng)與ArcGIS Server服務(wù)平臺結(jié)合

本系統(tǒng)主要使用ArcGIS Server服務(wù)平臺中地圖服務(wù),地圖服務(wù)是基于 ArcGIS Server部署的分布式系統(tǒng), 其中包括服務(wù)器對象管理器(SOM)以及服務(wù)器對象容器(SOC)。服務(wù)器對象管理器主要在地圖服務(wù)的管理、啟動和關(guān)閉以及地圖服務(wù)的運(yùn)行服務(wù)器(SOC)的添加、刪除及負(fù)載均衡方面起著專門的作用。服務(wù)器對象容器的主要負(fù)責(zé)運(yùn)行地圖服務(wù)并處理應(yīng)用層提交的請求, 因此實(shí)現(xiàn) SOC的動態(tài)增減是實(shí)現(xiàn)分布式地圖服務(wù)服務(wù)器系統(tǒng)的基礎(chǔ)[4]。本系統(tǒng)主要讀取部分系統(tǒng)中使用到的圖像信息。

首先對地圖服務(wù)的運(yùn)行服務(wù)器(SOC)進(jìn)行操作,以系統(tǒng)管理員身份連接到服務(wù)器, 連接成功后,獲得服務(wù)器上運(yùn)行的管理服務(wù)器對象(SOM), 通過管理服務(wù)器添加、刪除服務(wù)對象容器(SOC)。

圖1 海洋資料信息管理系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig. 1 The total construction of information administrative system for ocean data module

圖2 海洋資料信息管理系統(tǒng)功能框圖Fig. 2 The function module of information administrative system for ocean data module

地圖服務(wù)的開發(fā)和發(fā)布, 先創(chuàng)建地圖服務(wù), 將來自數(shù)據(jù)層的地圖數(shù)據(jù)以 Web Service的形式發(fā)布,提供用戶訪問的地圖接口。詳細(xì)的步驟為: 連接指定的 SDE數(shù)據(jù)庫, 建立數(shù)據(jù)庫連接后, 選擇需要發(fā)布的地圖數(shù)據(jù)并添加到. mxd文件中, 連接服務(wù)器, 獲得管理服務(wù)器對象(SOM), 將. mxd文件發(fā)布為地圖服務(wù)。創(chuàng)建地圖服務(wù)后, 可對其狀態(tài)進(jìn)行配置, 實(shí)現(xiàn)服務(wù)的刪除、暫停、開啟等[5]。

1.4.4 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)采用分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng), 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由若干個站集合而成。這些站又稱為節(jié)點(diǎn), 它們在通訊網(wǎng)絡(luò)中聯(lián)接在一起, 每個節(jié)點(diǎn)都是一個獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng), 它們都擁有各自的數(shù)據(jù)庫、中央處理機(jī)、終端, 以及各自的局部數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。因此分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以看作是一系列集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的聯(lián)合。它們在邏輯上屬于同一系統(tǒng),但在物理結(jié)構(gòu)上是分布式的[6]。

在做好數(shù)據(jù)收集提取、轉(zhuǎn)換格式、統(tǒng)一編碼、質(zhì)量分析等工作的基礎(chǔ)上, 根據(jù)需求, 靈活運(yùn)用建庫理論, 通過海洋調(diào)查資料信息管理子系統(tǒng)校驗(yàn)的數(shù)據(jù)并導(dǎo)入庫內(nèi), 建成數(shù)據(jù)庫。海洋調(diào)查資料具有海量、電子數(shù)據(jù)與紙質(zhì)資料并存、元數(shù)據(jù)與實(shí)體數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、空間屬性數(shù)據(jù)與非空間屬性數(shù)據(jù)并存、數(shù)據(jù)格式類型多的特點(diǎn), 因此將海洋調(diào)查資料數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計為編目庫、資料數(shù)據(jù)庫和管理數(shù)據(jù)庫[7]。

海洋調(diào)查資料信息管理系統(tǒng)建設(shè)是今后相當(dāng)長時間內(nèi)很重要的基礎(chǔ)信息工程。其建設(shè)過程中需綜合利用國內(nèi)外的新理論、技術(shù)和方法。把數(shù)據(jù)庫管理引入到海洋資料信息管理系統(tǒng)中是一種著眼現(xiàn)在、面向未來的合理解決方案[8]。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)主要有: 分類實(shí)施編目, 系統(tǒng)自動智能化。

2.1 分類實(shí)施編目

依據(jù)海洋調(diào)查資料分類特征, 海洋調(diào)查資料入庫前需要進(jìn)行分類編碼, 依據(jù)分類編碼實(shí)現(xiàn)海量海洋調(diào)查資料數(shù)據(jù)的分類管理, 便于資料管理、查閱。

2.2 系統(tǒng)自動智能化技術(shù)

可以實(shí)現(xiàn)圖像初始信息的自動化采集, 自動生成網(wǎng)頁展示圖像, 自動把圖像的初始信息錄入到數(shù)據(jù)庫, 錄入人員只需把剩下的圖像信息完善即可,同樣文件資料也要實(shí)現(xiàn)自動化采集, 同時系統(tǒng)自動相隔一定時間, 對圖像和文件的存放位置自動輪詢,判斷有沒有新的圖文資料可采集處理, 自動智能化是本系統(tǒng)一大特點(diǎn)。

3 結(jié)語

海洋資料信息管理系統(tǒng)基于 J2EE架構(gòu)與ArcGIS server服務(wù)平臺結(jié)合開發(fā)的海洋資料信息管理系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計和開發(fā), 具有較強(qiáng)的適用性和可操作性, 該系統(tǒng)研發(fā)成功可有效提高海洋調(diào)查資料和檔案資料管理服務(wù)保障能力。為了使平臺發(fā)揮應(yīng)有的效益,要在進(jìn)一步的使用中針對平臺軟件不斷升級維護(hù)。

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