地質(zhì)遺跡信息系統設計與實(shí)現論文
摘要：河南省地域廣闊，境內華北地臺、秦嶺褶皺帶和大別地塊構成了河南省獨特的地質(zhì)結構，形成了河南省復雜多樣的地質(zhì)地貌和豐富的地質(zhì)遺跡資源。為了實(shí)現對河南省地質(zhì)遺跡的信息化管理，本文對基于GIS技術(shù)的河南省地質(zhì)遺跡信息系統設計與實(shí)現進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；河南��；地質(zhì)遺跡信息系統；設計
1系統關(guān)鍵技術(shù)和工具
1.1網(wǎng)絡(luò )GIS技術(shù)
系統應用了ArcGISforServer平臺提供的網(wǎng)絡(luò )GIS服務(wù)。ArcGISforServer是基于SOA架構的GIS服務(wù)器，通過(guò)它可以跨企業(yè)或跨互聯(lián)網(wǎng)以服務(wù)形式共享二三維地圖、地址定位器、空間數據庫和地理處理工具等GIS資源，并允許多種客戶(hù)端（如Web端、移動(dòng)端、桌面端等）使用這些資源創(chuàng )建GIS應用[1]。網(wǎng)絡(luò )GIS技術(shù)可以實(shí)現空間數據管理、空間可視化（制圖）、在線(xiàn)編輯空間分析和地理處理、實(shí)時(shí)數據處理分析、以地圖為核心的內容管理等方面的應用，并且能夠為用戶(hù)提供豐富的Web服務(wù)。
1.2三維場(chǎng)景管理與可視化技術(shù)
隨著(zhù)GIS理論和技術(shù)的不斷發(fā)展，空間場(chǎng)景獲取的精度越來(lái)越高，數據量也呈TB級增長(cháng)趨勢。針對如此大規模的海量三維場(chǎng)景數據，三維場(chǎng)景渲染系統的處理能力也需要成倍的增長(cháng)。當前串行化三維場(chǎng)景渲染已不能滿(mǎn)足當前大規模三維場(chǎng)景渲染的高效化、實(shí)時(shí)化需求。本次設計充分利用多核硬件的并行化處理能力，同時(shí)針對大規模三維場(chǎng)景數據特點(diǎn)，從三維場(chǎng)景可視化流程上進(jìn)行分析，對可視化過(guò)程中的任務(wù)進(jìn)行有效分解，將傳統的三維可視化渲染流程分解為場(chǎng)景更新、數據加載和場(chǎng)景渲染三個(gè)主要的并行化模塊，以主線(xiàn)程、數據加載模塊和場(chǎng)景渲染模塊來(lái)進(jìn)行實(shí)現，結合可視對象查找機制，構成三維場(chǎng)景繪制的整個(gè)過(guò)程。
1.3MVC設計模式
MVC（ModelViewController）是一個(gè)設計模式，它強制性使應用程序的輸入、處理和輸出分開(kāi)[2]。使用MVC應用程序被分成三個(gè)核心部件：模型、視圖、控制器。MVC中的M是指數據模型，V是指用戶(hù)界面，C則是控制器。它們各自處理自己的任務(wù)。系統開(kāi)發(fā)采用SSH框架實(shí)現MVC模式。SSH是struts+spring+hibernate的一個(gè)集成框架，是目前較流行的一種Web應用程序開(kāi)源框架。
1.4數據庫建模工具
在數據庫建模的過(guò)程中，運用PowerDesigner進(jìn)行數據庫設計，此設計工具不但能讓人直觀(guān)的理解模型，而且可以充分的利用數據庫技術(shù)，對數據庫進(jìn)行優(yōu)化設計。PowerDesigner是Sybase公司的CASE工具集，使用它可以方便地對管理信息系統進(jìn)行分析設計，它幾乎包括了數據庫模型設計過(guò)程所需的全部功能。使用PowerDesigner工具來(lái)建立系統數據庫模型，可以使程序員很好的理解業(yè)務(wù)流程并掌握系統架構者的架構思想，因此可以更好地滿(mǎn)足客戶(hù)的功能需求。
1.5第三方控件
此系統中使用了不少第三方控件，如ExtJS中的Ext表格控件、Fu－sionCharts等。其中，krpano是一種基于flash的三維全景播放器，它不僅體積小巧、靈活，而且性能良好，作為一款跨平臺的'AdobeFlash播放器，它是當今世界上最流行的互動(dòng)三維全景播放器[3]。Krpano擁有許多獨特性能，比如，可以通過(guò)調整“魚(yú)眼”視角來(lái)使用戶(hù)看到更大視野，可以實(shí)現對巨幅全景的支持（比如數十億像素的全景圖片）。另外，它還支持腳本控制，擁有豐富的插件可供選擇，而且用戶(hù)還可以根據需要開(kāi)發(fā)自己的插件。
2系統設計
2.1設計概述
河南省地質(zhì)遺跡信息系統的建設主要為了滿(mǎn)足河南省地質(zhì)遺跡、地質(zhì)公園數據信息化管理，方便各級用戶(hù)快速的了解和維護地質(zhì)遺跡、地質(zhì)公園數據。本次信息系統的建設以GIS為基礎，在地質(zhì)環(huán)境信息化建設的基礎上，結合了無(wú)人機拍攝等先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了易于管理的地質(zhì)遺跡、地質(zhì)公園信息系統。本系統將全省的地質(zhì)遺跡、地質(zhì)公園、相關(guān)多媒體資料、720°全景數據進(jìn)行收集整理，對關(guān)系數據進(jìn)行建庫入庫，方便統一管理和后期更新。本系統的建設目的是要建設一個(gè)易于使用、管理的地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園信息系統平臺，以方便用戶(hù)對全省地質(zhì)遺跡、地質(zhì)公園信息快速查閱、維護、管理，同時(shí)可以為用戶(hù)提供部分地質(zhì)公園的720°全景展示，為用戶(hù)更加直觀(guān)、身臨其境的了解地質(zhì)公園現場(chǎng)提供平臺，并且為今后地質(zhì)環(huán)境信息化建設提供技術(shù)支撐。
2.2系統總體結構
河南省地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園信息系統基于SOA體系架構，采用B/S模式，以地理信息系統（GIS）為基礎，通過(guò)空間數據引擎將空間數據和非空間數據統一存儲于關(guān)系型數據庫中，建設面向各級用戶(hù)的地質(zhì)遺跡相關(guān)信息查詢(xún)平臺，實(shí)現各種類(lèi)型的數據資源和功能資源的統一組織和管理，在GIS支撐平臺基礎上，提供各類(lèi)WebService服務(wù)接口供各個(gè)應用系統調用，同時(shí)針對宣傳、服務(wù)和管理不同業(yè)務(wù)的需求，分別建設地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園信息展示子系統和地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園信息管理子系統[4]。整個(gè)地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園信息系統自下而上由產(chǎn)品與支撐、服務(wù)與邏輯、服務(wù)接口、客戶(hù)端組件、應用子系統五大部分組成。按照這五大部分，并考慮到系統面向的用戶(hù)，可把地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園信息系統平臺分為六層，即基礎設施層、數據中心層、服務(wù)層、客戶(hù)端組件層、應用層與用戶(hù)層。
2.3地質(zhì)遺跡720°全景拍攝方案設計
本系統在建設的過(guò)程中，為了使用戶(hù)能夠身臨其境的體驗河南省的地質(zhì)遺跡，采用720°全景拍攝技術(shù)對嵩山地質(zhì)公園13處地質(zhì)遺跡點(diǎn)和人文景點(diǎn)進(jìn)行了全景拍攝。全景拍攝具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：水平垂直各360°，全景720°視角，沒(méi)有任何視線(xiàn)盲點(diǎn)，想看哪里就看哪兒；全部是實(shí)景拍攝，真實(shí)立體，而且采用專(zhuān)業(yè)自改制高像素相機進(jìn)行拍攝，清晰度非常高；互動(dòng)性強，鼠標隨意拉動(dòng)觀(guān)看，嵌入地圖，行走漫游；內嵌內容豐富，視頻廣告、圖片、文字、語(yǔ)音、動(dòng)畫(huà)等；用戶(hù)感受“身臨其境，觸手可及”。全景拍攝對天氣條件有特殊的要求，為了保證拍攝效果，天氣必須為多云或晴朗天氣，無(wú)人機起飛處地面風(fēng)力小于4級風(fēng)，空氣能見(jiàn)度必須要好。
2.4數據庫建設
在本系統的業(yè)務(wù)數據庫包括行政區劃、地質(zhì)遺跡、地質(zhì)公園、多媒體資料、用戶(hù)信息等6大類(lèi)業(yè)務(wù)數據。下文對數據庫的邏輯模型、物理模型以及實(shí)體關(guān)系模型進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
2.4.1數據庫邏輯模型
地質(zhì)遺跡數據庫按邏輯劃分可分為結構化數據和非結構化數據，其中結構化數據主要用于完成系統的查詢(xún)統計業(yè)務(wù)，包括地質(zhì)遺跡、地質(zhì)公園基礎數據等，是系統內最重要的業(yè)務(wù)數據，此類(lèi)數據按照一定的關(guān)系模式存儲于Oracle數據庫中；非結構化數據主要是與基礎業(yè)務(wù)數據相關(guān)的資料數據，包括與地質(zhì)遺跡、地質(zhì)公園相關(guān)的視頻、文檔、圖片等，此類(lèi)數據保存在服務(wù)器的磁盤(pán)空間中，以WebService服務(wù)的形式供系統調用。
2.4.2數據庫物理模型
本系統設計所需的基礎元素包括地質(zhì)遺跡、地質(zhì)公園、行政區劃、多媒體資料以及用戶(hù)等[5]。數據結構不使用外鍵進(jìn)行強制關(guān)聯(lián)，而是采用松耦合式關(guān)聯(lián)，這樣可以有效提升數據的容錯性、可操作性和可維護性。另外，此系統中，數據之間的關(guān)聯(lián)全部在數據層面進(jìn)行，可以有效提升系統的可移植性。
2.4.3數據庫實(shí)體關(guān)系模型
本系統業(yè)務(wù)數據實(shí)體關(guān)系結構較為清晰，不存在實(shí)體之間多對多的復雜邏輯關(guān)系。其中，一項地質(zhì)遺跡記錄雖然包含多個(gè)多媒體資料，但是只屬于一個(gè)地質(zhì)遺跡類(lèi)型和一個(gè)行政區劃區域；同樣，一項地質(zhì)公園記錄雖然包含多個(gè)多媒體資料和地質(zhì)遺跡，但是只屬于一個(gè)行政區劃區域；一項用戶(hù)記錄只屬于一個(gè)行政區劃區域。
3系統實(shí)現
河南省地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園信息系統以GIS技術(shù)為基礎，取得了豐碩的成果。①收集了河南省全省的地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園數據及相關(guān)多媒體資料，包括大量的全景拍攝資料，并且統一將這些資料整理入庫。②開(kāi)發(fā)了河南省地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園信息展示子系統，通過(guò)Web端訪(fǎng)問(wèn)，實(shí)現了包括二三維電子地圖展示，全省地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園信息查詢(xún)統計、相關(guān)多媒體資料瀏覽下載、地質(zhì)公園720°全景漫游等功能。③開(kāi)發(fā)了河南省地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園信息管理子系統，通過(guò)Web端訪(fǎng)問(wèn)，實(shí)現對全省地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園的數據及相關(guān)多媒體資料的管理和維護工作，同時(shí)也實(shí)現了對系統用戶(hù)的相關(guān)管理和維護。④形成了項目實(shí)施過(guò)程中的成果文檔，包括需求說(shuō)明書(shū)、概要設計、詳細設計、用戶(hù)操作手冊、系統部署手冊等。整個(gè)系統的建設情況，已經(jīng)部分實(shí)現了預期的系統功能。
4結束語(yǔ)
本系列按系統理論方法，充分運用水文地質(zhì)學(xué)、環(huán)境地質(zhì)學(xué)、網(wǎng)絡(luò )工程、軟件工程、數據庫技術(shù)的理論知識，結合地理信息技術(shù)、三維數字地球、衛星遙感技術(shù)、大數據技術(shù)等高新技術(shù)，通過(guò)調研、反復論證研究、復雜的數據資源整合建設、軟硬件環(huán)境建設和大量的軟件開(kāi)發(fā)工作，河南省地質(zhì)遺跡地質(zhì)公園信息系統建設取得了較為豐碩的成果。但是，在整個(gè)系統建設的過(guò)程中仍舊存在著(zhù)一些問(wèn)題，包括數據資源整合與入庫問(wèn)題、數據資源共享機制問(wèn)題、地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡建設成果推廣應用問(wèn)題以及后續經(jīng)費問(wèn)題。這些問(wèn)題不僅需要開(kāi)發(fā)者進(jìn)行不斷的研究和改進(jìn)，而且需要相關(guān)部門(mén)提供必要的資金支持。
參考文獻
[1]裴偉霞，李曉亮，劉遠飛，李麗.基于WebGIS的地質(zhì)遺跡管理信息系統設計與實(shí)現———以關(guān)中城市群地質(zhì)遺跡為例[J].城市勘測，2014（02）：19~22.
[2]姜川.基于GIS的地質(zhì)項目落實(shí)跟蹤平臺的設計及應用[J].地礦測繪，2017，33（03）：11~13.
[3]儲皓.中國敦煌地質(zhì)公園管理信息系統的設計與實(shí)現[D].中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2015.
[4]霍光杰，李滿(mǎn)洲，王繼華.河南省地質(zhì)環(huán)境信息化工程建設報告，2018.
[5]羅興賢，高江錦，郭元輝，周智勇，周曉慶.基于.NET的地質(zhì)公園We－bGIS管理平臺構建[J].軟件導刊，2016，15（02）：66~68.
【地質(zhì)遺跡信息系統設計與實(shí)現論文】相關(guān)文章：
NET高職學(xué)生管理信息系統的設計與實(shí)現論文10-30
鄂倫春旗地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡的研究與評價(jià)優(yōu)秀論文05-13
酒店管理的設計與實(shí)現論文01-14
GIS設計與實(shí)現論文范例07-15
論文：短信平臺系統的設計與實(shí)現06-24
展館漫游系統設計與實(shí)現論文11-15
桂北地區地質(zhì)遺跡與民族文化資源的空間關(guān)系探討論文10-03
小議醫院檢驗信息系統的設計論文11-15