張春峰，王小兵，賈新會(huì)

(中國電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安　710065)

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水電工程地質(zhì)信息管理系統(tǒng)研究

張春峰，王小兵，賈新會(huì)

(中國電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安710065)

摘要：針對(duì)水利水電工程地質(zhì)數(shù)據(jù)具有數(shù)量龐大、分布不均勻、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、更新頻繁等特性，為了便于地質(zhì)信息的規(guī)范存儲(chǔ)、管理和高效應(yīng)用，遵從傳統(tǒng)地質(zhì)分類表格的規(guī)定，符合現(xiàn)行工程地質(zhì)作業(yè)指導(dǎo)文件的相關(guān)規(guī)定，采用水平分類和垂直分類的樹形層次結(jié)構(gòu)來組織地質(zhì)數(shù)據(jù)，以工程名稱、工程階段、工程部位和專業(yè)內(nèi)容為主線構(gòu)建地質(zhì)信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)信息的規(guī)范存儲(chǔ)和有效管理，而且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫信息的資源共享，為工程決策提供及時(shí)有效的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)為工程地質(zhì)數(shù)據(jù)信息提供科學(xué)有效的管理平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：水電工程;工程地質(zhì);地質(zhì)數(shù)據(jù)庫;信息管理;信息化

0前言

隨著中國水利水電工程建設(shè)的快速發(fā)展，地質(zhì)行業(yè)廣泛開展水電工程地質(zhì)勘察，產(chǎn)生了大量的工程地質(zhì)資料、數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是中國社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，保管好、利用好是每個(gè)地質(zhì)行業(yè)工作者的職責(zé)，但由于這些地質(zhì)數(shù)據(jù)的有效性是無限的且增長過于劇烈，以至于出現(xiàn)“資料數(shù)據(jù)爆炸性增長”的現(xiàn)象[1]。傳統(tǒng)的紙質(zhì)文檔不利于管理、查詢和利用，不便于數(shù)據(jù)更新和維護(hù)，所以如何有效地存儲(chǔ)、管理、并充分利用這些海量數(shù)據(jù)，便成了國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)者和工作者共同關(guān)心的問題[2-6]。與國外相比，中國地質(zhì)數(shù)據(jù)庫管理工作還只是剛剛起步，主要存在以下幾個(gè)問題[7-9]：① 尚有相當(dāng)數(shù)量寶貴的地質(zhì)數(shù)據(jù)和資料沒有建立數(shù)據(jù)庫；② 已建設(shè)的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)環(huán)境基本上屬于應(yīng)用數(shù)據(jù)庫范圍，建設(shè)方式大多數(shù)是簡(jiǎn)單的利用現(xiàn)成的商業(yè)化軟件來裝載數(shù)據(jù)，很少進(jìn)行高層次的二次開發(fā)和利用[10]；③ 大量的地質(zhì)數(shù)據(jù)分布在不同系統(tǒng)、不同地區(qū)、不同部門，由于缺乏數(shù)據(jù)交換機(jī)制，數(shù)據(jù)需要重復(fù)多次采集與輸入，信息及時(shí)反饋難、共享差，產(chǎn)生“信息孤島”[11-13]，造成地質(zhì)數(shù)據(jù)資源的極大浪費(fèi)。盡管如此，許多地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的建立和應(yīng)用已經(jīng)取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。所以，實(shí)現(xiàn)工程地質(zhì)資料的數(shù)字化，建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，研制相應(yīng)的應(yīng)用管理系統(tǒng)，對(duì)實(shí)現(xiàn)水電工程地質(zhì)資料的科學(xué)管理、綜合分析、直觀顯示、有效傳輸和網(wǎng)絡(luò)共享，對(duì)水電工程地質(zhì)界獲得及時(shí)、實(shí)用和有效的相關(guān)地質(zhì)信息至關(guān)重要[14-15]。根據(jù)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院發(fā)展需求研制開發(fā)了工程地質(zhì)信息管理系統(tǒng)，旨在加快本院工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的信息化系統(tǒng)建設(shè)。

1地質(zhì)信息管理系統(tǒng)

地質(zhì)信息管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)[5-6]，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)以工程地質(zhì)工作實(shí)際需要為出發(fā)點(diǎn)，采用水平分類和垂直分級(jí)共同組成樹形層次結(jié)構(gòu)來組織地質(zhì)數(shù)據(jù)，既體現(xiàn)了工程需要，也考慮了實(shí)際工作流程的應(yīng)用方便。地質(zhì)數(shù)據(jù)庫是管理地質(zhì)信息和實(shí)現(xiàn)三維可視化的基礎(chǔ)[14]，包括工程資源管理模塊和文件管理模塊，該軟件涵蓋地質(zhì)、勘探、物探和試驗(yàn)等資料的管理系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)庫中可以對(duì)不同工程、不同階段、不同工程部位的對(duì)象進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)，有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理和維護(hù)。系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)思路及應(yīng)用流程如圖1、系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及應(yīng)用流程圖

1.1系統(tǒng)功能和特點(diǎn)

地質(zhì)信息管理系統(tǒng)不僅具備傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理、查詢統(tǒng)計(jì)、分析和存儲(chǔ)等功能[5]，而且具有為地質(zhì)三維建模和分析輸出數(shù)據(jù)格式，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)一次性輸入、多次應(yīng)用，大大提高日常工作效率。開發(fā)過程考慮了地質(zhì)人員的工作性質(zhì)實(shí)現(xiàn)了離線和在線2種工作模式進(jìn)行入庫和管理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的分布式訪問，其中離線操作方式方便野外地質(zhì)人員在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和勘探數(shù)據(jù)及時(shí)入庫，可以正常使用數(shù)據(jù)庫查詢、統(tǒng)計(jì)和成果輸出等基本功能，有效地對(duì)地質(zhì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行管理；在線模式下管理員通過用戶管理和角色管理賦予相應(yīng)的工程和數(shù)據(jù)庫操作權(quán)限來操作，有效地保證了數(shù)據(jù)的正確性和完整性，滿足前方現(xiàn)場(chǎng)新采集數(shù)據(jù)向后方服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的更新。

圖2　地質(zhì)信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2系統(tǒng)模塊基本操作

圖3　工程地質(zhì)數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)界面圖

地質(zhì)信息管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、錄入、成果輸出、系統(tǒng)、程序 5 個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊內(nèi)包含數(shù)量不等的圖標(biāo)命令(圖3)，具體功能設(shè)計(jì)上既服從實(shí)際地質(zhì)工作流程，也打破了專業(yè)分工的制約。

(1) 數(shù)據(jù)庫：包括連接、在線/離線2個(gè)圖標(biāo)命令，前者定義登錄方式，即在線登錄中心數(shù)據(jù)庫還是離線登錄本機(jī)數(shù)據(jù)庫；后者定義數(shù)據(jù)傳遞方式，即在線上傳到服務(wù)器端、還是離線從其他離線數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入。

(2) 錄入：包括工程、工程階段和工程部位3個(gè)圖標(biāo)，分別用于創(chuàng)建新的工程、選擇工程階段、創(chuàng)建新的工程部位，構(gòu)成數(shù)據(jù)管理器的目錄和骨架。

(3) 成果輸出：該系統(tǒng)可以輸出常用圖件及表格，鉆孔柱狀圖、節(jié)理統(tǒng)計(jì)圖、鉆孔平硐坑井統(tǒng)計(jì)表格等。

(4) 系統(tǒng)：包括參數(shù)定義、角色管理、用戶管理3個(gè)圖標(biāo)，其中參數(shù)定義是對(duì)每個(gè)工程的相關(guān)術(shù)語進(jìn)行統(tǒng)一定義與管理。比如，同一地層的名稱必須唯一，由授權(quán)用戶定義，無權(quán)限的用戶只能選擇定義的結(jié)果。角色管理包括創(chuàng)建新角色、選擇現(xiàn)有角色編輯和刪除角色，根據(jù)流程創(chuàng)建或選擇一個(gè)角色并授權(quán)其應(yīng)具備的權(quán)限；用戶管理包括創(chuàng)建新用戶、選擇一個(gè)用戶進(jìn)行編輯、刪除、鎖定或者解鎖用戶以及修改當(dāng)前用戶密碼，在編輯一個(gè)用戶時(shí)，可以分配其角色并賦予相應(yīng)工程的操作權(quán)限，一個(gè)用戶也可以擁有多個(gè)不同的“角色”。

(5) 程序：窗口管理和退出系統(tǒng)，前者通過進(jìn)行界面右側(cè)瀏覽器的顯示/隱藏設(shè)置，顧名思義，后者是退出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

其中系統(tǒng)模塊所包括的角色管理和用戶管理是對(duì)不同用戶數(shù)據(jù)庫操作權(quán)限進(jìn)行管理，該系統(tǒng)在在線工作模式下可以實(shí)現(xiàn)角色管理和用戶管理2項(xiàng)權(quán)限管理功能，對(duì)不同用戶的操作權(quán)限進(jìn)行控制。

1.3角色管理

圖4　角色管理名稱定義及描述管理界面圖

根據(jù)實(shí)際工程需要由系統(tǒng)管理員創(chuàng)建角色，也可以對(duì)已經(jīng)存在的角色進(jìn)行編輯或刪除等操作，不同角色具有不同數(shù)據(jù)庫操作權(quán)限，管理員通過配置這個(gè)權(quán)限，控制其訪問功能菜單的行為。

角色管理采用流程式操作，用戶根據(jù)需要可以勾選任意一個(gè)選項(xiàng)，但允許用戶(管理員)進(jìn)行的操作方式存在差別。在對(duì)話框中可以對(duì)已有的角色名稱和描述進(jìn)行修改(圖4)，還可以在表單管理界面對(duì)訪問權(quán)限進(jìn)行設(shè)置(圖5)。目前該信息管理系統(tǒng)包含基本信息、鉆孔數(shù)據(jù)、平硐數(shù)據(jù)、地質(zhì)點(diǎn)數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)、物探數(shù)據(jù)、地應(yīng)力、文件管理和系統(tǒng)設(shè)置共9個(gè)表單文件，鑒于數(shù)據(jù)庫涉及到多個(gè)專業(yè)方向，如物探、地質(zhì)、測(cè)試等，具有角色管理權(quán)限的用戶可以通過對(duì)用戶設(shè)置專業(yè)需要的表單并賦予相應(yīng)的只讀、讀寫和拒絕訪問的權(quán)限實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)的不同用戶的數(shù)據(jù)庫操作權(quán)限。地質(zhì)專業(yè)根據(jù)實(shí)際需要角色分配及描述見表1。

1.4用戶管理

系統(tǒng)管理員可以在用戶管理中創(chuàng)建一個(gè)新用戶、選擇一個(gè)用戶編輯、刪除和鎖定/解鎖用戶以及修改當(dāng)前用戶密碼等操作。

圖5　角色管理表單文件管理界面圖

分配角色權(quán)限描述系統(tǒng)管理員對(duì)地質(zhì)信息管理系統(tǒng)具有一切權(quán)限地質(zhì)工程師具有地質(zhì)專業(yè)數(shù)據(jù)錄入、修改、成果輸出、查詢與統(tǒng)計(jì)、二維圖件輸出和系統(tǒng)設(shè)置查看等操作。項(xiàng)目主任對(duì)項(xiàng)目具有文件管理、參數(shù)定義、導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫編輯修改和工程信息查看等操作。分院副總工對(duì)項(xiàng)目具有數(shù)據(jù)編輯修改、參數(shù)定義和信息查看等操作。西北院總工具有查看項(xiàng)目基本信息和成果輸出權(quán)限。工程參考工程參考角色只能對(duì)分院其他項(xiàng)目具有只讀功能,不能修改。一般用于初期數(shù)據(jù)庫建立過程中參考數(shù)據(jù)錄入的方式

在用戶管理中選擇一個(gè)用戶賦予相應(yīng)的角色，給予該用戶可操作的工程。此外，用戶還有一定的工程訪問權(quán)限，管理員可以通過配置用戶的工程控制其訪問工程的行為。當(dāng)用戶需要在線使用中心數(shù)據(jù)庫，需要對(duì)用戶設(shè)置一定的權(quán)限，程序通過添加和編輯角色等功能實(shí)現(xiàn)。

用戶管理采用流程式對(duì)話框，創(chuàng)建或者編輯用戶權(quán)限時(shí)可根據(jù)工號(hào)、姓名等關(guān)鍵字進(jìn)行操作(圖 6)。管理員根據(jù)實(shí)際需要在已創(chuàng)建角色和工程列表中勾選相應(yīng)的角色和工程賦予所創(chuàng)建或選定的用戶(圖7)，允許該用戶對(duì)指定工程在角色權(quán)限范圍之內(nèi)進(jìn)行操作。

圖6　用戶管理-用戶信息對(duì)話框圖

圖7　用戶管理操作對(duì)話框-角色配置圖

2結(jié)語

(1) 根據(jù)水電工程地質(zhì)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和實(shí)際工程需要，采用C/S和B/S兩種開發(fā)模式，研制開發(fā)了地質(zhì)信息管理系統(tǒng)，形成了規(guī)范通用的地質(zhì)數(shù)據(jù)分類方法，實(shí)現(xiàn)了工程地質(zhì)資料與地質(zhì)數(shù)據(jù)的數(shù)字化存儲(chǔ)和計(jì)算機(jī)信息化管理。支持離線和在線2種工作方式，離線模式確保地質(zhì)工作者在斷開網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下亦能正常使用系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)操作，進(jìn)而保證了地質(zhì)工作的高效性；在線模式增強(qiáng)了系統(tǒng)在水電工程地質(zhì)應(yīng)用的健壯性和實(shí)用性，不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫信息的資源共享，而且提高了大量地質(zhì)數(shù)據(jù)的數(shù)字化存儲(chǔ)、管理及分布式訪問效能。

(2) 系統(tǒng)的角色管理和用戶管理有效地控制了用戶的權(quán)限，很好地處理了數(shù)據(jù)的同步以及不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作沖突，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水電工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫有效的管理，在實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)中提高了工作效率。

(3) 該系統(tǒng)不僅具備傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的功能，而且可以為地質(zhì)三維建模和分析提供數(shù)據(jù)來源，能夠很方便快捷地應(yīng)用于建立三維地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)一次性輸入，多次應(yīng)用，為數(shù)字水電建設(shè)、綜合地質(zhì)研究、企業(yè)信息化建設(shè)等提供統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的安全數(shù)據(jù)平臺(tái)支持。

參考文獻(xiàn):

[1]劉燦娟,毛先成,陳振.綜合地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].地質(zhì)找礦論叢,2011,(01)：112-116.

[2]郭偉娜.基于Web Service的綜合地質(zhì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].長沙：中南大學(xué),2010.

[3]劉勇.地下洞室圍巖地質(zhì)編錄方法[J].西北水電,2008,(03)：20-22.

[4]劉軍旗,周興志,吳沖龍,黃長青.水電工程地質(zhì)信息處理技術(shù)集成問題探討[J].人民長江,2008,39(12):.

[5]盧曉琴.基于智能客戶端技術(shù)的綜合地質(zhì)數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].長沙：中南大學(xué),2009,1-10.

[6]盧俊.“數(shù)字水電”工程地質(zhì)信息統(tǒng)計(jì)分析模塊研發(fā)[D].武漢：中國地質(zhì)大學(xué),2008.

[7]粟曦維,何鵬,吳賽鋼,郝健.建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的地質(zhì)綜合信息系統(tǒng)[J].四川建筑,2006, 26(5):60-61.

[8]徐世武,劉秀珍.淺談數(shù)字國土工程建設(shè)[J].地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2002,(03)：324-325.

[9]尚武.中國地質(zhì)信息服務(wù)體系的現(xiàn)狀、差距及對(duì)策[J].中國地質(zhì),2007,34(4)：730-735.

[10]任佳.地質(zhì)礦產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫與空間數(shù)據(jù)庫的研究與開發(fā)[D].長沙：中南大學(xué)，2007.

[11]殷文彥,徐煒民.基于多重分類標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系模式異構(gòu)性的研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2007,24(1)：43-45，89.

[12]洪甘林,黎育紅.基于地理信息共享構(gòu)建的流域生態(tài)環(huán)境分布式評(píng)價(jià)系統(tǒng)[J].水利水電技術(shù),2007,38(3)：14-16.

[13]李慶忠,王棟.關(guān)于語義網(wǎng)格環(huán)境中異構(gòu)數(shù)據(jù)資源整合的研究[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,42(2):38-44.

[14]劉軍旗,昊沖龍,黃長青,等.工程地質(zhì)共用信息系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].人民長江,2007,38(1):138-140.

[15]韓密.數(shù)據(jù)倉庫在水利水電工程勘察信息化中的研究與應(yīng)用[D].武漢：中國地質(zhì)大學(xué),2009.

Study on Geological Information Management System of Hydropower Engineering

ZHANG Chunfeng, WANG Xiaobing, JIA Xinhui

(Northwest Engineering Corporation Limited, Xi'an710065,China)

Abstract:Aiming at the geological data of water resources and hydropower engineering which feature large quantity, uneven distribution, complicated structure and frequent updating, the tree structure of horizontal classification and vertical classification is applied to manage the geological data and build the geological information management system with project name, development phase, project component and dedicated contents as the main line to conveniently and properly store, manage and efficiently apply the geological data, follow regulation of the conventional geological classification forms, and satisfy relevant regulations of the engineering geological guidance documents. This system realizes not only the proper storage and effective management of the geological data but also the resource sharing of the data base information, providing the engineering decision-making with prompt and effective data support as well as the scientific and effective management platform for the engineering geological information data.

Key words:hydropower engineering; engineering geology; geological data base; information management; informationization

中圖分類號(hào)：TV221;TP311.52

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.01.004

作者簡(jiǎn)介：張春峰(1985- )，男,河南省睢縣人，助理工程師，主要從事地質(zhì)勘察、地質(zhì)三維建模和地質(zhì)數(shù)據(jù)庫研究與應(yīng)用，并參加三維激光掃描等工作.

收稿日期：2015-03-03

文章編號(hào)：1006—2610(2016)01—0014—04