地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)電子地圖系統(tǒng)建設(shè)
——以廬山地質(zhì)公園數(shù)據(jù)庫和河北省地質(zhì)遺跡WEBGIS系統(tǒng)為例

趙 汀, 趙 遜, 田嬌榮, 宋江寧, 王愛民, 王 川

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037;

2)廬山風(fēng)景名勝管理局, 江西廬山 332900;

3)河北省水文四隊(duì), 河北滄州 061000

地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)電子地圖系統(tǒng)建設(shè)
——以廬山地質(zhì)公園數(shù)據(jù)庫和河北省地質(zhì)遺跡WEBGIS系統(tǒng)為例

趙 汀1), 趙 遜1), 田嬌榮2), 宋江寧2), 王愛民3), 王 川3)

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037;

2)廬山風(fēng)景名勝管理局, 江西廬山 332900;

3)河北省水文四隊(duì), 河北滄州 061000

筆者在建設(shè)廬山世界地質(zhì)公園數(shù)據(jù)庫和河北地質(zhì)遺跡網(wǎng)絡(luò)電子地圖(WEBGIS)過程中提出了建設(shè)地質(zhì)遺跡網(wǎng)絡(luò)大百科全書(WIKI維客)的概念, 實(shí)現(xiàn)了人人參與、協(xié)同維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)門戶建設(shè), 同時(shí)技術(shù)上開發(fā)了基于MAPGIS-IMS和FLASH的兩種WEBGIS技術(shù), 吸收并用二者的優(yōu)點(diǎn), 綜合了遙感和GIS技術(shù), 為政府機(jī)構(gòu)和游客提供信息服務(wù), 為科學(xué)家提供寶貴的地質(zhì)資料。

地質(zhì)遺跡; 地理信息系統(tǒng); WEBGIS; 維客; 數(shù)據(jù)庫

地質(zhì)遺跡是一種資源, 保護(hù)下來既可以供人們研究, 也可以通過適度開發(fā)成為人們參觀、開展科普教育的基地。世界不少國(guó)家把地質(zhì)遺跡比較集中的區(qū)域建成地質(zhì)公園, 形成保護(hù)與開發(fā)的良性循環(huán)。 只有在各市、縣、省乃至全國(guó)對(duì)其地質(zhì)遺跡的分布、數(shù)量、類型、特征、環(huán)境保護(hù)、開發(fā)程度有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)情況下, 政府才可以做出保護(hù)規(guī)劃以及指導(dǎo)開發(fā), 指導(dǎo)企業(yè)投資, 人們也可以了解地質(zhì)特征、提高科學(xué)素質(zhì), 科技人員可以作為研究的資料來源。

趙遜等(2002)在世界地質(zhì)公園工作指南中明確指出地球科學(xué)研究和科學(xué)普及在地質(zhì)公園建設(shè)中的重要意義, 并強(qiáng)調(diào)指出地質(zhì)科學(xué)是地質(zhì)公園建立的基礎(chǔ)。因此, 搜集整理地質(zhì)遺跡特征及其演化過程,開發(fā)數(shù)據(jù)庫軟件并發(fā)布對(duì)于科學(xué)地認(rèn)識(shí)其中各種地質(zhì)-地貌景觀的成因及其意義、未來的地質(zhì)公園建設(shè)以及向普通大眾普及相關(guān)的各種科學(xué)知識(shí)都有著重要的意義。本文介紹了作者開發(fā)的廬山數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和河北省電子地圖系統(tǒng)的主要框架。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

web發(fā)布的系統(tǒng)具有交互性強(qiáng)、更新快捷、方便等優(yōu)點(diǎn), 基于MAPGIS-IMS的河北地質(zhì)遺跡系統(tǒng)采用Browse/Server 體系結(jié)構(gòu), 在邏輯上分為三層: 客戶機(jī)、應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器(圖 1)。并在GIS軟件支持下開發(fā)出系統(tǒng)應(yīng)用查詢分析模型(蔣泰等, 2004)?？蛻魴C(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)結(jié)果的顯示和用戶請(qǐng)求的提交, IIS-Web服務(wù)器負(fù)責(zé)相應(yīng)和處理用戶的HTML請(qǐng)求, 而MAPGIS-IMS地圖應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)響應(yīng)用戶的地圖請(qǐng)求。所有的地圖數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序都放在服務(wù)器端, 客戶端只是提出請(qǐng)求, 所有的響應(yīng)都在服務(wù)器端完成, 只需在服務(wù)器端進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)即可。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)Fig. 1 System architecture

2 主要研究?jī)?nèi)容

地質(zhì)公園是地質(zhì)科學(xué)研究的寶庫, 社會(huì)大眾科普教育的基地, 地質(zhì)公園數(shù)據(jù)庫有以下六個(gè)特點(diǎn):

其科學(xué)性決定了數(shù)據(jù)庫必須有豐富的科學(xué)內(nèi)容,知識(shí)結(jié)構(gòu)要清晰, 所有的功能模塊都圍繞著地質(zhì)科學(xué)來建設(shè), 因?yàn)榈刭|(zhì)遺跡的形成是多種地質(zhì)因素共同作用的結(jié)果, 要覆蓋地質(zhì)科學(xué)的不同領(lǐng)域, 由淺入深、由點(diǎn)到面將地質(zhì)現(xiàn)象完整解析;

獨(dú)特的社會(huì)性決定了數(shù)據(jù)庫的開放性和共享性,因特網(wǎng)是最好的信息發(fā)布平臺(tái), 不僅在中國(guó)擁有上億的網(wǎng)民, 而且在全世界有超過10億的用戶, 每天通過網(wǎng)絡(luò)傳播的信息充斥了大家的生活, 可以說人們的生活已經(jīng)離不開因特網(wǎng), 網(wǎng)絡(luò)成了人們尋找旅游目的地的最好平臺(tái)。

直觀性和美觀性, 結(jié)合遙感影像等地理信息數(shù)據(jù)直觀的表述地質(zhì)遺跡點(diǎn)的空間位置和空間關(guān)系;要符合大眾的審美視覺要求, 在圖片處理方面注意美學(xué)效果, 重視利用多媒體的強(qiáng)大視覺沖擊效果。

可靠性, 要求系統(tǒng)在發(fā)生故障或用戶輸入數(shù)據(jù)不合理的情況下有較高的抗干擾性和排除故障的能力。

易維護(hù)性, 本系統(tǒng)的操作人員一般是非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員。因此, 要求系統(tǒng)界面簡(jiǎn)潔清晰、生動(dòng)直觀, 還要有較高的響應(yīng)速度; 系統(tǒng)的維護(hù)升級(jí)要簡(jiǎn)單易行, 歷史和現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確下載和上載, 為旅游者, 地質(zhì)專家和旅游管理者提供有力的動(dòng)態(tài)性和現(xiàn)實(shí)性的信息支持。

安全性, 系統(tǒng)應(yīng)對(duì)用戶的登陸權(quán)。管理任務(wù)操作權(quán)和數(shù)據(jù)庫訪問權(quán)限等方面有高度的控制能力,杜絕對(duì)數(shù)據(jù)的非法操作。

2.1 廬山地質(zhì)公園數(shù)據(jù)庫主要內(nèi)容

正是基于這樣的一種理念, 廬山世界地質(zhì)公園數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱系統(tǒng))在廬山風(fēng)景管理局的支持下建立起來了(網(wǎng)址為: http://www.iugsbj.org/lushan/),廬山地質(zhì)公園數(shù)據(jù)庫是一部廬山地質(zhì)科學(xué)的大百科全書, 覆蓋了冰川地貌學(xué)、地層、構(gòu)造、生態(tài)學(xué)等多個(gè)學(xué)科, 其中冰川地貌學(xué)是廬山的特色, 作為系統(tǒng)的重點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用了最新的WEB2.0技術(shù),結(jié)合遙感和電子地圖技術(shù), 向社會(huì)大眾發(fā)布廬山世界地質(zhì)公園相關(guān)的地質(zhì)遺跡的成因、地質(zhì)背景、構(gòu)造演化、空間分布等多方面的知識(shí), 幫助人們提高地質(zhì)科學(xué)認(rèn)知水平?，F(xiàn)在數(shù)據(jù)已經(jīng)完成中文版(圖3)和英文版(圖4)的開發(fā)。

廬山世界地質(zhì)公園網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是建立在Internet和Intranet技術(shù)基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)電子信息服務(wù)基礎(chǔ)平臺(tái), 開發(fā)語言為C#, 后臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用Access,系統(tǒng)采用 Browse/Server 體系結(jié)構(gòu)。并且系統(tǒng)基于美國(guó) ETM 衛(wèi)星遙感影像平臺(tái)支持下開發(fā)出廬山數(shù)字遙感地圖系統(tǒng), 結(jié)合了遙感影像和電子地圖的優(yōu)點(diǎn), 非常直觀的提供了快速高精度的地圖服務(wù)(圖5)。系統(tǒng)應(yīng)用前臺(tái)服務(wù)和后臺(tái)維護(hù)?？蛻舳瞬粌H是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)結(jié)果的顯示和用戶請(qǐng)求的提交, 而且也可以通過后臺(tái)程序?qū)?shù)據(jù)庫進(jìn)行維護(hù), 維護(hù)系統(tǒng)是需要權(quán)限的認(rèn)證, 權(quán)限分為管理員和普通人員兩級(jí),管理員可以管理普通人員的權(quán)限, 所有的響應(yīng)都在服務(wù)器端完成。

一方面是要建立一個(gè)基于 Web2.0技術(shù)的地質(zhì)公園管理信息系統(tǒng), 在地質(zhì)遺跡管理、科學(xué)普及的基礎(chǔ)上, 運(yùn)用大量豐富翔實(shí)的地質(zhì)知識(shí)庫支持地質(zhì)遺跡管理部門提供資源的科學(xué)調(diào)度與管理, 并在同時(shí)提高公眾關(guān)于地質(zhì)遺跡重要性的意識(shí), 以及用來支持公眾教育。

另一方面, 系統(tǒng)設(shè)計(jì)面向方便地質(zhì)科學(xué)數(shù)據(jù)的及時(shí)共享的目標(biāo), 力求為地質(zhì)科學(xué)家提供一個(gè)科學(xué)研究的平臺(tái)。

主要功能包括:

基于Internet/Intranet的數(shù)據(jù)分類瀏覽、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)維護(hù), 開發(fā)通用的電子地圖導(dǎo)航操作功能模塊, 支持基于WEB的地圖瀏覽、移動(dòng)、放大、縮小功能;

地質(zhì)遺跡點(diǎn)屬性信息管理, 包括地質(zhì)背景描述、地質(zhì)屬性信息編輯、刪除等管理功能;

查詢模塊, 提供功能強(qiáng)大的模糊查詢功能。

2.2 河北省地質(zhì)遺跡WEBGIS電子地圖系統(tǒng)

河北省地質(zhì)遺跡資源豐富, 多種地貌類型齊全、排列有序, 太行山區(qū)有太古代變質(zhì)巖構(gòu)造侵蝕高中山、元古代嶂石巖地貌、碳酸鹽巖峽谷峰林地貌, 古生代巖溶洞穴; 燕山區(qū)有丹霞地貌、花崗巖高中山山岳地貌; 東南部有沖積、洪積、湖積形成的平原洼淀; 濱海區(qū)灘涂、島嶼組成的海成地貌等。多種多樣的地貌形態(tài), 為河北省塑造出多姿多彩的旅游地質(zhì)資源。正是地質(zhì)背景地貌特征清楚地分劃出了河北旅游資源, 特別是地學(xué)旅游資源的區(qū)域特色和組合特征: 西部的太行山以其山前大斷裂為界中低山地區(qū)域的峽谷層狀地貌和喀斯特地貌為主要景觀帶又因太古界, 元古界和古生界巖石性質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境的差異面劃分為三個(gè)亞帶, 地太行元古界峽谷層狀地質(zhì)景觀亞帶, 中太行太古界變質(zhì)巖峰叢景觀帶, 太行東麓元古－古生界巖溶景觀亞帶北部燕山(含壩上)山脈景觀帶, 也可以巖性不同分三亞帶燕山花崗巖峰叢景觀亞帶; 壩上火山巖景觀帶; 丹霞地貌景觀帶, 廣大平原和沿海帶屬東亞裂谷的一部分, 主要是一些平原湖沼水景和沿?cái)嗔褞Х植嫉臏厝? 濱海海蝕和海積形成的砂岸帶和巖岸區(qū)有一些地質(zhì)景觀多集中于秦皇島地區(qū)(肖桂珍, 2007)。

河北省地質(zhì)遺跡 WEBGIS電子地圖系統(tǒng)(圖6)(簡(jiǎn)稱河北地質(zhì)遺跡系統(tǒng))建立在 WEBGIS網(wǎng)絡(luò)電子地圖服務(wù)基礎(chǔ)上, 開發(fā)語言為 C#。系統(tǒng)采用Browse/ Server 體系結(jié)構(gòu)。并在MAPGIS軟件支持下開發(fā)出系統(tǒng)應(yīng)用分析模型以及決策模型。客戶機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)結(jié)果的顯示和用戶請(qǐng)求的提交, MAPGISIMS地圖應(yīng)用服務(wù)器和Web服務(wù)器負(fù)責(zé)相應(yīng)和處理用戶的請(qǐng)求, 而數(shù)據(jù)服務(wù)器負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)。所有的地圖數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序都放在服務(wù)器端, 客戶端只是提出請(qǐng)求, 所有的響應(yīng)都在服務(wù)器端完成, 只需在服務(wù)器端進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)即可。

一方面是要建立一個(gè)基于WEBGIS的河北省地質(zhì)公園管理信息系統(tǒng), 在地質(zhì)遺跡管理、科學(xué)普及的基礎(chǔ)上, 運(yùn)用 GIS技術(shù)為地質(zhì)遺跡管理部門提供資源的科學(xué)調(diào)度與管理, 并在同時(shí)提高公眾關(guān)于地質(zhì)遺跡重要性的意識(shí), 以及用來支持公眾教育。

另一方面, 系統(tǒng)設(shè)計(jì)面向方便地質(zhì)科學(xué)數(shù)據(jù)的及時(shí)共享的目標(biāo), 力求為地質(zhì)科學(xué)家提供一個(gè)科學(xué)研究的平臺(tái)。

主要功能包括:

基于 Internet/WEB的地圖顯示, 開發(fā)通用的地圖導(dǎo)航操作功能模塊, 支持基于WEB的地圖瀏覽、移動(dòng)、放大、縮小功能(圖7);

圖2 河北地質(zhì)遺跡系統(tǒng)WEBGIS人機(jī)界面設(shè)計(jì)圖Fig. 2 GUI layout of WEBGIS system for geoheritages in Hebei

圖3 廬山世界地質(zhì)公園數(shù)據(jù)庫中文版Fig. 3 Chinese version of Lushan Global Geopark online database

圖4 廬山世界地質(zhì)公園數(shù)據(jù)庫英文版Fig. 4 English version of Lushan Global Geopark online database

圖5 基于遙感數(shù)字地圖的WEBGISFig. 5 WEBGIS system based on remote sensing images

圖6 系統(tǒng)歡迎界面Fig. 6 Welcome interface

圖7 查詢?cè)敿?xì)信息窗口Fig. 7 Interface for query of detailed information

地質(zhì)遺跡點(diǎn)屬性信息管理, 包括空間位置錄入、地質(zhì)屬性信息編輯、刪除等管理功能;

查詢模塊, 提供功能強(qiáng)大的查詢功能, 包括按鼠標(biāo)選擇區(qū)域查詢、關(guān)鍵字模糊查詢等功能; 旅游相關(guān)信息管理查詢。

根據(jù)美觀大方、樸素典雅和方便使用的設(shè)計(jì)原則, 利用 GIS軟件提供的二次開發(fā)語言來進(jìn)行界面開發(fā)。系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)如圖2所示。

陳英玉, 龔明權(quán), 張自森. 2009. 青海省互助北山國(guó)家地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡及其綜合評(píng)價(jià)[J]. 地球?qū)W報(bào), 30(3): 339-344.

龔明權(quán), 馬寅生, 田明中, 陳英玉. 2009. 黃河壺口瀑布國(guó)家地質(zhì)公園旅游資源評(píng)價(jià)[J]. 地球?qū)W報(bào), 30(3): 325-338.

黃杏元, 馬勁松, 湯勤. 2007. 地理信息系統(tǒng)概論. 高等教育出版社.

蔣泰, 鄧一星. 2004. 基于MapGIS-IMS的WebGIS應(yīng)用研究[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究, 21(12): 152-155.

肖桂珍. 2007 河北省地質(zhì)旅游資源形成背景和開發(fā)保護(hù)研究[M]. 北京: 地質(zhì)出版社.

趙汀, 趙遜. 2002. 歐洲地質(zhì)公園建設(shè)和意義[J]. 地球?qū)W報(bào), 23(5): 463-470.

趙汀, 趙遜. 2009. 地質(zhì)遺跡分類學(xué)及其應(yīng)用[J]. 地球?qū)W報(bào), 30(3): 309-324.

趙遜, 趙汀. 2009. 地質(zhì)公園發(fā)展與管理[J]. 地球?qū)W報(bào), 30(3): 301-308.

趙遜, 趙汀. 2002. 世界地質(zhì)公園工作指南發(fā)布及其意義[J]. 地質(zhì)論評(píng), 48(5): 517.

References:

ZHAO Xun, ZHAO Ting. 2002. Significance of establishing European Geopark[J]. Geological Journal, 23(5): 464-470.

XIAO Gui-zhen. 2007. The study of Geotourism resource geological background and pretection of Hebei province[M]. Beijing: Geological publishing house.

HUANG Xing-yuan, MA Jing-song, TANG Qing. 2007. Principle of Geography system[M]. High Education Publishing house.

JIANG Tai, DENG Yi-xing. 2004. WEBGIS application based on MapGIS-IMS[M]. Apllication research of computers, 21(12): 152-155.

ZHAO Ting, ZHAO Xun. 2009. Geoheritage Taxonomy and Application[J]. Acta Geoscientica Sinica, 30(3): 309-324.

ZHAO Xun, ZHAO Ting. 2009. Development and Management of Geopark[J]. Acta Geoscientica Sinica, 30(3): 301-308.

ZHAO Ting, ZHAO Xun. 2002. The Construction and Significance of European Geoparks[J]. Acta Geoscientica Sinica, 23(5): 463-470.

CHEN Ying-yu, GONG Ming-uan, ZHANG Zi-sen. 2009. Geocheritage Evaluation of the Huzhu Beishan Mountain National Geopark in Qinghai Province[J]. Acta Geoscientica Sinica, 30(3): 339-344.

GONG Ming-quan, MA Ying-sheng, TIAN Ming-zhong, CHENG Ying-yu. 2009. Tourism Resource Evaluation of the Hukou Waterfall National Geopark at the Yellow River[J]. Acta Geoscientica Sinica, 30(3): 325-338.

The Establishment of Geoheritage Database and WEBGIS System: Case Studies in Lushan Geopark and Hebei Geoheritages

ZHAO Ting1), ZHAO Xun1), TIAN Jiao-rong2), SONG Jiang-ning2), WANG Ai-min3), WANG Chuan3)

1) Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037;
2) Lushan Bureau of Scenic and Historic Interest Administration, Lushan, Jiangxi 332900;
3) No. 4 Hydrogeological Party of Hebei Province, Changzhou, Hebei 061000

In the process of the development of the database for Lushan Mountain Geopark and the WEBGIS system for Hebei geoheritages, the authors adhered to the principle that the database should be manipulated and viewed as a web-based encyclopedia (WIKI) system. On such a basis, people can simultaneously edit the database very easily. The system has created two WEBGIS services based on MAPGIS-IMS and FLASH. With the merits of the two techniques and the integration of remote sensing and GIS technologies, the system can provide information service for governments and tourists and supply geological background information to scientists.

geoheritage; GIS; WEBGIS; WIKI; database

P628.4; X321

A

1006-3021(2010)04-600-05

本文由科技部國(guó)家科學(xué)數(shù)據(jù)共享項(xiàng)目“地質(zhì)公園/遺跡數(shù)據(jù)庫建設(shè)”(項(xiàng)目編號(hào): A0207-3)、“廬山地質(zhì)遺跡數(shù)據(jù)庫建設(shè)項(xiàng)目”、“河北地質(zhì)遺跡WEBGIS數(shù)據(jù)庫建設(shè)”聯(lián)合資助。

2009-11-24; 改回日期: 2010-01-17。

趙汀, 男, 1975年生。博士。長(zhǎng)期從事地質(zhì)環(huán)境研究工作。E-mail: sportwell@vip.sina.com。