農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評價信息系統(tǒng)的設(shè)計與
加入技術(shù)交流群
2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計
為滿足珠江三角洲農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查、評價的實際需要，PAESEIS系統(tǒng)共包括數(shù)據(jù)管理、基礎(chǔ)分析、生態(tài)地球化學(xué)評價、生態(tài)地球化學(xué)預(yù)警預(yù)測、信息發(fā)布和系統(tǒng)管理六大功能模塊[3-5]，如圖1所示。
（1）數(shù)據(jù)管理：是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的日常管理維護、數(shù)據(jù)的錄入編輯和導(dǎo)入導(dǎo)出等操作以及元數(shù)據(jù)的管理維護，其主要管理對象是生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)、測試分析數(shù)據(jù)、成果數(shù)據(jù)和質(zhì)量監(jiān)控數(shù)據(jù)等。
（2）基礎(chǔ)分析：系統(tǒng)的核心子功能之一，是生態(tài)地球化學(xué)評價和生態(tài)地球化學(xué)預(yù)警預(yù)測的基礎(chǔ)，主要包括數(shù)據(jù)編輯、查詢檢索、空間統(tǒng)計與分析、專題制圖、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)預(yù)處理、多元統(tǒng)計分析、異常提取與分析等。
（3）生態(tài)地球化學(xué)評價：是系統(tǒng)的核心功能之一，主要實現(xiàn)評價目標(biāo)明確、方法模型成熟的生態(tài)地球化學(xué)評價，主要包括：珠江水系生態(tài)地球化學(xué)評價、農(nóng)田生態(tài)地球化學(xué)評價、城市生態(tài)地球化學(xué)評價、淺海生態(tài)地球化學(xué)評價和典型地區(qū)持久性有機污染物（POPs）探測與風(fēng)險性評估。
（4）生態(tài)地球化學(xué)預(yù)警預(yù)測：主要實現(xiàn)珠三角生態(tài)地球化學(xué)的預(yù)警、預(yù)測功能。主要功能包括：根據(jù)已有數(shù)據(jù)實現(xiàn)土壤中金屬污染在5～10年的土壤元素含量變化預(yù)測；實現(xiàn)非點源污染的預(yù)警評價；實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全預(yù)警。
（5）信息發(fā)布：利用政務(wù)內(nèi)網(wǎng)或Internet網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)部分成果的網(wǎng)上發(fā)布，系統(tǒng)通過用戶授權(quán)方式實現(xiàn)不同用戶服務(wù)的差異性，普通用戶可瀏覽系統(tǒng)提供的公開性資料，授權(quán)用戶根據(jù)權(quán)限的不同可以瀏覽綜合成果、信息處理服務(wù)和數(shù)據(jù)下載服務(wù)。
（6）系統(tǒng)管理：主要是功能和數(shù)據(jù)的安全，主要功能包括日志管理、用戶管理、角色管理和權(quán)限管理等。
3 系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn)
系統(tǒng)采用C/S與B/S混合模式的體系結(jié)構(gòu)。信息發(fā)布模塊采用B/S模式，方便各類用戶在線查詢和下載；其他功能模塊采用C/S模式系統(tǒng)，在高速局域網(wǎng)環(huán)境下表現(xiàn)為桌面應(yīng)用程序。系統(tǒng)采用大型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫Oracle集中管理空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，采用大型組件式地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺MAPGIS 7.0和Microsoft.NET開發(fā)平臺C#語言進行開發(fā)。
4 關(guān)鍵問題研究
4.1 數(shù)據(jù)組織與存儲
系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源廣泛、類型眾多，如何有效組織和管理大量的異構(gòu)、多源、多比例尺、多時段的數(shù)據(jù)成為系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一。
為此，系統(tǒng)選用Oracle作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，MAPGIS 7.0作為空間數(shù)據(jù)引擎，統(tǒng)一管理空間與非空間數(shù)據(jù)。這種存儲管理方式有利于屬性數(shù)據(jù)在空間地圖顯示上的實時動態(tài)更新，同時提供了空間數(shù)據(jù)多用戶并發(fā)訪問和共享機制，此外還大大拓展了空間數(shù)據(jù)的容量，使海量空間數(shù)據(jù)可以存放到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中。空間數(shù)據(jù)則采用“縱向分層”的管理模式，便于空間數(shù)據(jù)的管理與分析；同時，在橫向（平面）上對空間數(shù)據(jù)采用無縫拼接地圖庫（“分幅”）的模式進行管理，即可以按圖幅、行政區(qū)劃分及任意多邊形為單位來管理數(shù)據(jù)。
4.2 GIS數(shù)據(jù)加載與顯示
由于數(shù)據(jù)種類繁多、圖形數(shù)據(jù)多樣，多種圖形數(shù)據(jù)在集成顯示時，對于不同的顯示順序、比例尺等，會產(chǎn)生局部或全部遮蓋等問題。為便于用戶理解、突出專題、體現(xiàn)層次，必須對每類數(shù)據(jù)的顯示順序、比例尺等進行控制，鄧吉秋等在研究長株潭區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)評價系統(tǒng)時，提出了圖層顯示的原則和比例尺控制的原則[6]，具體如下：點、線、面三類數(shù)據(jù)的顯示原則有：(1)整體上從上層至底層依次為點、線、面、柵格；(2)同類數(shù)據(jù)中的不同種數(shù)據(jù)根據(jù)重要性或自然跨越性確定順序(如公路處于河流的上層)；(3)同種數(shù)據(jù)的不同級別（或比例尺）數(shù)據(jù)根據(jù)重要性或自然跨越性確定順序(如縣級行政區(qū)處于市州行政區(qū)的上層)；(4)特殊數(shù)據(jù)的順序特殊處理，如坐標(biāo)網(wǎng)格可以處于最頂層。比例尺的控制原則有：(1)小數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)比大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)具有更廣的比例尺范圍；(2)同種數(shù)據(jù)大級別數(shù)據(jù)比小級別數(shù)據(jù)具有更廣的比例尺范圍。
4.3 評價模型實現(xiàn)
由于專業(yè)評價應(yīng)用種類繁多、評價方法多樣，如何實現(xiàn)和管理評價模型成為系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一。
評價模型的核心是數(shù)學(xué)計算公式，在系統(tǒng)中表現(xiàn)為具體的算法，按照一定規(guī)則的算法組合就可以實現(xiàn)特定的評價模型。本系統(tǒng)的評價模型采用如下4種不同的方法建立：
(1)直接實現(xiàn)計算過程：對于簡單的評價模型(如土壤環(huán)境質(zhì)量評價的單項污染指數(shù)法)，在實現(xiàn)時只需調(diào)用 GIS組件的功能訪問圖形與屬性數(shù)據(jù)，利用有關(guān)計算公式對數(shù)據(jù)進行計算就可以得到評價結(jié)果。
(2)導(dǎo)入第三方組件：主要針對評價過程復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，如涉及到矩陣或者微積分運算的數(shù)學(xué)模型，用 C#實現(xiàn)起來很復(fù)雜，則考慮采用第三組件組建實現(xiàn)。具體實現(xiàn)方法如下：將已經(jīng)實現(xiàn)該模型的第三方組件編譯成動態(tài)鏈接庫（DLL）文件，然后通過 C#加載到其開發(fā)平臺下進行調(diào)用， 從而實現(xiàn)其評價功能。
(3)用戶基于接口開發(fā)：對于部分用戶需要但系統(tǒng)沒有實現(xiàn)的部分評價模型，用戶可以自主開發(fā)。系統(tǒng)對用戶開放相關(guān)的開發(fā)接口，用戶只需要實現(xiàn)相關(guān)接口，并將其編譯成動態(tài)鏈接庫（DLL）文件，系統(tǒng)加載后就可以實現(xiàn)相關(guān)評價功能。
(4)用戶自定義組合算法流程實現(xiàn)：系統(tǒng)提供一些輔助性的工具，供用戶根據(jù)需要進行組合應(yīng)用。這些工具既包括GIS所特有的數(shù)據(jù)分析、空間分析、專題制圖等，也包括評價過程中常用的統(tǒng)計分析方法和數(shù)學(xué)計算公式。
目前，該系統(tǒng)已經(jīng)成功運行，并在珠江三角洲農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)的調(diào)查評價工作中發(fā)揮了重要作用。它不僅可以為珠江三角洲農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)數(shù)據(jù)的高效存儲和科學(xué)管理提供先進、實用的綜合數(shù)據(jù)管理平臺，還可以為相關(guān)專家和領(lǐng)導(dǎo)提供農(nóng)業(yè)地質(zhì)方面的數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析、綜合評價、預(yù)測預(yù)警和輔助決策的功能強大、穩(wěn)定易用的信息系統(tǒng)支撐平臺。該系統(tǒng)的應(yīng)用大大提升了農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查的數(shù)據(jù)處理效率和成果應(yīng)用水平。
參考文獻
[1] 于磊，張柏，張樹清.基于GIS的三江平原生態(tài)環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量評價研究[J].土壤通報，2004，35（5）：529-532.
[2] 梁宇君，唐斌，蔡子華，等.GIS支持下生態(tài)環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量評價方法探索[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，35（6）：28-31.
[3] 譚漢松，陳紅玲，田黨清，等.基于GIS的長株潭生態(tài)評價系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2007，17（1）：145-147.
[4] 郭虎.成都市生態(tài)地球化學(xué)信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[D]. 成都：成都理工大學(xué)，2004.
[5] 李建寧.長春市生態(tài)地球化學(xué)信息系統(tǒng)的設(shè)計與建立[D].長春：吉林大學(xué)，2007.
[6] 鄧吉秋，吳塹虹，劉合桃.長株潭區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)評價系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].計算機工程，2007，33(22)：269-271.本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/187107.htm
評論