徐德馨，李定國，李黎，官善友

(武漢市測繪研究院，湖北武漢 430022)

1 引言

武漢地區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件較復(fù)雜，存在的不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害類型主要有巖溶地面塌陷、滑坡、崩塌、軟土地面沉降、河流沖蝕塌岸等。其中尤以巖溶地面塌陷、滑坡、崩塌、軟土壓縮變形等地質(zhì)災(zāi)害影響最大，破壞性最強(qiáng)［1～2］。武漢市礦產(chǎn)資源以建材類和冶金輔助原料類等非金屬礦為主，礦產(chǎn)資源開發(fā)利用曾經(jīng)為全市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了較大的貢獻(xiàn)，但為實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建設(shè)山水園林型城市、國家級森林城市的需要，一批在開采區(qū)域上與此目標(biāo)的總體要求和部署有較大沖突的礦產(chǎn)開發(fā)地，逐漸被禁采，持證礦山數(shù)量從2005年底的272家銳減到目前的47家，減少了73%［3］。

近年來，武漢市處在大建設(shè)、大發(fā)展時期，工程建設(shè)誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和礦產(chǎn)資源環(huán)境破壞事故時有發(fā)生，為了加強(qiáng)對地質(zhì)災(zāi)害防治、監(jiān)管以及礦產(chǎn)資源保護(hù)，武漢市政府批準(zhǔn)建立“武漢市地質(zhì)災(zāi)害與礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)”(以下簡稱“系統(tǒng)”)。

國內(nèi)多個城市開展了地質(zhì)災(zāi)害或礦產(chǎn)資源的信息系統(tǒng)建設(shè)［4～10］，但由于歸口管理或多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)管理復(fù)雜度的原因，進(jìn)行整合管理的很少見。

2 系統(tǒng)研究

“系統(tǒng)”基于WebGIS技術(shù)、RIA技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，以城市地質(zhì)災(zāi)害、礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)信息化管理與分析為目標(biāo)，利用GIS強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理和分析功能，建立城市地質(zhì)災(zāi)害、礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫;以查詢、統(tǒng)計、分析為核心，開發(fā)基于GIS技術(shù)的城市地質(zhì)災(zāi)害、礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在同一平臺上對城市地質(zhì)災(zāi)害、礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)信息的存儲、檢索、更新、管理、分析與評價、顯示與圖件生成等功能，為城市地質(zhì)災(zāi)害、礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)信息化、實(shí)時動態(tài)跟蹤、提高分析評價精度和效率以及運(yùn)行管理能力提供高新技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害、礦產(chǎn)資源信息科學(xué)高效地管理與應(yīng)用，如圖1所示。

圖1 武漢市地質(zhì)災(zāi)害與礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)界面

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

(1)系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)采用瀏覽器/服務(wù)器(Browser/server，簡稱B/S)模式，客戶機(jī)和服務(wù)器之間通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來進(jìn)行通訊。數(shù)據(jù)服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲、管理所有基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)，為客戶端提供數(shù)據(jù)服務(wù)?？蛻舳素?fù)責(zé)收集用戶的業(yè)務(wù)請求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)表述功能。系統(tǒng)以微軟公司的開發(fā)工具Visual Studio 2010、富客戶端開發(fā)工具Silverlight為基礎(chǔ)，結(jié)合Esri公司的ArcGIS server為Silverlight提供的API等，構(gòu)成整個開發(fā)的軟件平臺層。系統(tǒng)總體框架如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

(2)數(shù)據(jù)的組織

系統(tǒng)數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)專業(yè)屬性可分為如下4類，如表1所示。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)內(nèi)容及說明列表 表1

各類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計是非常重要的內(nèi)容，是數(shù)據(jù)模型和系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)的核心，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計關(guān)系到整個系統(tǒng)的成敗，本系統(tǒng)中包含了多種數(shù)據(jù)類型，既有矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)等空間數(shù)據(jù)也有地災(zāi)礦產(chǎn)相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)(doc、pdf、dwg、jpg);既有成點(diǎn)狀分布的礦產(chǎn)空間數(shù)據(jù)，也有成塊狀分布的地災(zāi)評估分區(qū)數(shù)據(jù)，也有高分辨率的航空航天正射影像(DOM)數(shù)據(jù)，更有表現(xiàn)力直觀的街景影像數(shù)據(jù)，這些異構(gòu)數(shù)據(jù)的高效組織與無縫整合是系統(tǒng)成功建設(shè)的關(guān)鍵。

2.2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)基于“一張圖”的理念，構(gòu)建了基礎(chǔ)地理信息應(yīng)用平臺，集成了全市域的基礎(chǔ)地形圖、影像圖和地名地址、區(qū)劃、道路、水系等專題數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)了八大功能:①地圖縮放、平移、地圖標(biāo)繪、地圖打印等GIS通用功能;②距離量測、面積量算、空間定位、空間查詢等空間分析功能;③地質(zhì)災(zāi)害危險性評估工程展示、查詢、下載等;④地災(zāi)分布和防治規(guī)劃專題數(shù)據(jù)展示;⑤武漢市礦產(chǎn)資源分布及開發(fā)利用現(xiàn)狀展示和查詢;⑥礦產(chǎn)資源儲量的分類顯示，實(shí)現(xiàn)了查詢、統(tǒng)計、報表打印、輸出等功能;⑦礦山經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)分類顯示，查詢、統(tǒng)計等功能;⑧綜合疊加分析、分屏顯示等功能。功能示意見如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能展示示意圖

2.3 系統(tǒng)安全機(jī)制設(shè)計

由于目前網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的自由性、廣泛性以及黑客的無孔不入，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用面臨著各種安全威脅，如非授權(quán)訪問、信息泄露、病毒入侵、數(shù)據(jù)被篡改或丟失等。網(wǎng)絡(luò)的安全因素可以劃分到如物理層、網(wǎng)絡(luò)層、系統(tǒng)層、應(yīng)用層和安全管理等。

系統(tǒng)的安全設(shè)計從表2所示的幾個層次及方面綜合考慮。

系統(tǒng)安全設(shè)計主要內(nèi)容 表2

其中物理安全方面:關(guān)鍵服務(wù)器所在的機(jī)房應(yīng)該有鎖具保護(hù)以及其他防護(hù)措施，建立并執(zhí)行相應(yīng)的規(guī)章制度，杜絕非授權(quán)人員接觸關(guān)鍵設(shè)備，無人操作時應(yīng)當(dāng)將服務(wù)器鎖定，防止有意無意地操作傷害系統(tǒng)，日常應(yīng)當(dāng)將服務(wù)器的前面板鎖上，防止配件失竊;另外，數(shù)據(jù)服務(wù)器可以采用雙機(jī)熱備份的方式，具有任務(wù)分擔(dān)、故障自動切換功能，硬盤采用磁盤陣列或磁盤鏡像技術(shù)，UPS電源保證每日連續(xù)運(yùn)行，關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)有備件。要增加系統(tǒng)的物理安全，還可以采用冗余磁盤陣列柜技術(shù)(RAID)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器群集技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)安全涉及平臺的各個層面，按照網(wǎng)絡(luò)OSI的7層模型，網(wǎng)絡(luò)安全貫穿于整個7層模型。采用適當(dāng)?shù)陌踩w系設(shè)計和管理計劃，能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)安全對網(wǎng)絡(luò)性能的影響并降低管理費(fèi)用。網(wǎng)絡(luò)安全方面:結(jié)合防火墻技術(shù)和入侵檢測技術(shù)控制訪問權(quán)限;應(yīng)用安全掃描技術(shù)主動探測網(wǎng)絡(luò)安全漏洞，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全評估;應(yīng)用VPN技術(shù)保證外網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)中心合法連接的安全性。

數(shù)據(jù)安全方面:除了在底層的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、操作系統(tǒng)一級進(jìn)行必要的控制外，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身也必須采用相應(yīng)的安全措施，從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一級進(jìn)行安全控制;數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)常采用用戶身份鑒別、訪問控制、數(shù)據(jù)加密以及審計監(jiān)聽等手段保證數(shù)據(jù)庫的安全，防止未經(jīng)許可的人員竊取、篡改或者破壞數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，采用DBMS安全模型，如圖4所示。

圖4 DBMS安全模式

DBMS安全模型中，數(shù)據(jù)庫的表格、視圖可以看作是用戶要訪問的數(shù)據(jù)對象，每個對象有多種操作權(quán)限(例如:增加、刪除、修改、查詢)，這些權(quán)限被集中授予多個用戶角色，用戶屬于某個角色之后就擁有相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫對象的權(quán)限。用戶還可以單獨(dú)的被授予某些操作權(quán)限。用戶登錄時，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行身份識別，確認(rèn)了用戶的合法身份后，系統(tǒng)根據(jù)用戶的操作權(quán)限對該用戶的操作進(jìn)行訪問控制。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 在地質(zhì)災(zāi)害危險性評估、防治工作中的應(yīng)用

系統(tǒng)收錄了2005年～2012年來的地質(zhì)災(zāi)害危險性評估項目資料 2 088個，在進(jìn)行新的地質(zhì)災(zāi)害危險性評估時可以參考系統(tǒng)中臨近項目的評估結(jié)果，起到事半功倍的作用，尤其對工期緊、要求高的項目具有十分重要的意義。根據(jù)不斷積累的地質(zhì)災(zāi)害危險性評估方案，系統(tǒng)可以顯示每一個工程的評估結(jié)果，根據(jù)這些評估結(jié)果可以制作武漢市地質(zhì)災(zāi)害危險性分區(qū)圖，隨著工程項目的增加，該專題圖件分區(qū)詳細(xì)程度會越來越高，越來越準(zhǔn)確，為制定地質(zhì)災(zāi)害防治方案提供了很寶貴的基礎(chǔ)資料和參考意見。

3.2 在礦產(chǎn)資源管理中的應(yīng)用

系統(tǒng)收錄了2012年2月完成的全市礦產(chǎn)資源分布及開發(fā)利用現(xiàn)狀圖核查修測工作的成果，武漢市全市的47家持證礦山，其礦產(chǎn)開采情況(現(xiàn)狀采剝面)及紅線范圍均在系統(tǒng)中顯示。根據(jù)現(xiàn)狀采剝面與礦山紅線范圍的空間分析，在系統(tǒng)里可以很清晰地顯示是否越界開采，可以查詢越界開采距離、面積等信息，在地圖上重點(diǎn)圈出、標(biāo)記，然后打印輸出，可方便快捷地進(jìn)行監(jiān)管，做到透明監(jiān)管和執(zhí)法，如圖5所示。

系統(tǒng)建成前，歷年礦產(chǎn)資源各類數(shù)據(jù)散落在不同的系統(tǒng)之中，沒有進(jìn)行整合和集中管理，礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)管理僅停留在簡單的數(shù)據(jù)管理階段，降低了管理的效率。系統(tǒng)建成后，結(jié)合地理信息技術(shù)、可視化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計、空間分析、報表定制、信息發(fā)布等功能，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)的實(shí)時、在線管理和動態(tài)更新維護(hù)，更好地為國土規(guī)劃、城市建設(shè)等提供服務(wù)。

圖5 礦山開發(fā)現(xiàn)狀與紅線范圍核查示意圖

3.3 在城市規(guī)劃與建設(shè)管理中的應(yīng)用

城市對資源的需求日益增大，對環(huán)境的影響日益加劇，系統(tǒng)為保證各項工程順利進(jìn)行，提供技術(shù)支撐和輔助決策，對武漢市城市建設(shè)、防災(zāi)減災(zāi)、保護(hù)資源起到重要的技術(shù)支撐作用。系統(tǒng)可以很好地把地質(zhì)災(zāi)害、礦產(chǎn)資源的成果集中管理，加強(qiáng)對“控制性詳細(xì)規(guī)劃”、“修建性詳細(xì)規(guī)劃”和“規(guī)劃項目選址”的支撐作用。

3.4 在武漢城市地質(zhì)調(diào)查工作中的基礎(chǔ)支撐作用

武漢城市地質(zhì)調(diào)查工作從2012年開始全面啟動各專項、專題建設(shè)，包括地質(zhì)災(zāi)害與礦產(chǎn)資源相關(guān)的工作，本系統(tǒng)成果為此次武漢城市地質(zhì)調(diào)查提供了大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，節(jié)約了大量經(jīng)費(fèi)和人力物力，為城市地質(zhì)調(diào)查相關(guān)工作更進(jìn)一步調(diào)查研究奠定了良好基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

(1)系統(tǒng)收集整理了武漢市多年來的地質(zhì)災(zāi)害與礦產(chǎn)資源信息，實(shí)現(xiàn)了信息化管理，為政府相關(guān)職能部門管理提供服務(wù)，更是為建立武漢市地質(zhì)災(zāi)害群防群治管理、礦產(chǎn)資源監(jiān)管等奠定了基礎(chǔ)。

(2)系統(tǒng)收集的大量地質(zhì)災(zāi)害危險性評估資料信息，為武漢市地質(zhì)災(zāi)害危險性相關(guān)研究課題以及武漢城市地質(zhì)調(diào)查工作提供了大量的地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)資料，成為相關(guān)科研和武漢城市地質(zhì)調(diào)查工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐源。

［1］ 王立．武漢地區(qū)巖土工程勘察統(tǒng)一技術(shù)措施［M］．武漢:武漢出版社，2010．

［2］ 官善友，彭漢發(fā)．論武漢市環(huán)境地質(zhì)問題［J］．工程勘察，2010(S1)．

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