基于MAS的達(dá)州地質(zhì)災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

摘 要: 將地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與三維可視化及地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，建立了基于網(wǎng)絡(luò)三維地理信息系統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、災(zāi)害數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合呈現(xiàn)。通過(guò)中國(guó)移動(dòng)MAS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)災(zāi)害信息的自動(dòng)查看和報(bào)警，為地質(zhì)災(zāi)害指揮決策提供科學(xué)支持。

　　我國(guó)是世界上地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)之一。地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警和防治管理的核心是基于遙感技術(shù)RS(Remote Sensing)、地理信息系統(tǒng)GIS（Geography Information System)和全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning System)及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分布于不同部門(mén)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的多源空間數(shù)據(jù)、時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)的高效管理、共享、綜合分析和利用，為地質(zhì)災(zāi)害防治工作服務(wù)，為各級(jí)政府部門(mén)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警和防治管理部門(mén)及其決策人員、科學(xué)研究和社會(huì)公眾服務(wù)。

　　達(dá)州市位于四川省東北部，大巴山南麓。達(dá)州市地勢(shì)東北高(大巴山區(qū))，西南低(盆地丘陵區(qū))。山地占幅員面積的70.70%、丘陵占28.10%、平地占1.20%。達(dá)州市河流主要屬長(zhǎng)江支流的嘉陵江水系。達(dá)州市地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)主要集中分布在東北部大巴山中山峽谷地帶、西南部低山深丘地帶、東南部華鎣山以及人類(lèi)工程活動(dòng)的集中區(qū)域。截止2008年底，經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)全市范圍內(nèi)共計(jì)1 781處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，其中滑坡1 555處，崩塌147處、不穩(wěn)定斜坡49處、塌陷29處，其他災(zāi)害7處。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危害程度的大小，以全市7個(gè)縣（市、區(qū)）歷年防災(zāi)預(yù)案和已開(kāi)展的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃成果確定的重大地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)（隱患）點(diǎn)為基礎(chǔ)，結(jié)合市國(guó)土資源局歷年調(diào)查了解的重大地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)危害情況和2008年汛期檢查情況，確定9個(gè)主要地質(zhì)災(zāi)害危害點(diǎn)納入市級(jí)地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)預(yù)案，并就其發(fā)展變化趁勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。

　　InfoEarth iTelluro是一款高效、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)三維地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，為地質(zhì)災(zāi)害防治管理、決策和信息發(fā)布提供了統(tǒng)一的解決方案和平臺(tái)技術(shù)?！斑_(dá)州市地質(zhì)災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)工程”基于iTelluro技術(shù)和短信服務(wù)器(MAS)技術(shù)，結(jié)合專業(yè)監(jiān)測(cè)、群測(cè)群防、視頻監(jiān)測(cè)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了面向達(dá)州地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警的三維GIS平臺(tái)。達(dá)州地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了達(dá)州地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)、MAS 短信系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)縫集成，取得了良好效果。

1 InfoEarth iTelluro體系結(jié)構(gòu)

　　InfoEarth iTelluro由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）研制開(kāi)發(fā)，是面向地學(xué)領(lǐng)域的一款網(wǎng)絡(luò)三維地理信息可視化平臺(tái)，它采用面向Internet的分布式計(jì)算技術(shù)和三維可視化技術(shù)，支持跨區(qū)域、跨網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜大型網(wǎng)絡(luò)三維應(yīng)用系統(tǒng)集成，為地質(zhì)災(zāi)害防治管理、決策和信息發(fā)布提供了統(tǒng)一的解決方案和平臺(tái)技術(shù)。

　　InfoEarth iTelluro基于主流技術(shù)平臺(tái).NET開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品開(kāi)放性好、架構(gòu)靈活、三維功能和GIS功能強(qiáng)大、支持TB級(jí)海量、多源(包括DEM、DOM、DLG、三維模型數(shù)據(jù)和其他專題數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)一體化管理和快速三維實(shí)時(shí)漫游功能，支持三維空間查詢、分析和運(yùn)算，可與常規(guī)GIS軟件集成，提供全球范圍基礎(chǔ)影像資料，可方便快速構(gòu)建三維空間信息服務(wù)系統(tǒng)，亦可快速在二維GIS系統(tǒng)完成向三維的擴(kuò)展。

　　InfoEarth iTelluro的三維客戶端GlobeEngine采用全組件化開(kāi)發(fā),通過(guò)應(yīng)用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的組件化技術(shù)，使得GlobeEngine可以嵌入任意客戶端，與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)無(wú)縫集成；甚至可以實(shí)現(xiàn)嵌入瀏覽器，作為Web應(yīng)用程序的一部分。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1開(kāi)發(fā)環(huán)境

　　本系統(tǒng)基于iTelluro三維GIS平臺(tái)，以Microsoft.Net 2.0為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，選用C#語(yǔ)言，Web服務(wù)器采用IIS，在線數(shù)據(jù)通信部分在.Net平臺(tái)使用C/S模式開(kāi)發(fā)；系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)選用Microsoft SQL Server 2005 Express，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在PostgreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中。

　　2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　整個(gè)系統(tǒng)包括客戶端、服務(wù)器端和數(shù)據(jù)庫(kù)3個(gè)部分，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　客戶端是整個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分,它將服務(wù)器端通過(guò)http協(xié)議返回的空間數(shù)據(jù)(遙感影像和DEM、行政區(qū)劃、災(zāi)害數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理等)展示給用戶。

　　服務(wù)器端基于Web服務(wù),由.net和ASP.net開(kāi)發(fā)，通過(guò)http協(xié)議向客戶端提供功能和數(shù)據(jù)，通過(guò)iTelluro Server向系統(tǒng)服務(wù)器端提供空間數(shù)據(jù)服務(wù)、分析及查詢服務(wù)。

　　系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)選用SQL Server 2005 Express。三維空間數(shù)據(jù)采用iTelluro自有的三維數(shù)據(jù)引擎保存。iTelluro基于改進(jìn)的橢球四叉樹(shù)空間索引DHEQT(Distributed Hash Table based Ellipsoidal Quadtrees)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)10 TB數(shù)據(jù)的高效存取和索引(已在三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警指揮系統(tǒng)中成功應(yīng)用),為海量空間數(shù)據(jù)及大尺寸圖像在網(wǎng)絡(luò)上快速瀏覽提供保障[5]。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和其他通過(guò)文件形式保存的數(shù)據(jù)不做改變，通過(guò)適配器模式，應(yīng)用相應(yīng)的調(diào)用接口進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。

　　2.3 系統(tǒng)功能模塊

　　系統(tǒng)包括三維地理信息、災(zāi)害數(shù)據(jù)管理、信息瀏覽查詢、短信報(bào)警及用戶身份權(quán)限認(rèn)證五大功能模塊,如圖2所示。

　　(1) 三維地理信息模塊。包括基本的GIS功能：對(duì)各類(lèi)影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)及標(biāo)注圖層進(jìn)行管理，地圖的放大縮小、漫游，距離量測(cè)、面積量測(cè)和體積量測(cè)，POI信息點(diǎn)查詢定位，飛行和定位路線的錄制，坡度、坡向信息以及地形坡面分析。

　　系統(tǒng)集成了基礎(chǔ)地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)、防治規(guī)劃等數(shù)據(jù)，以上數(shù)據(jù)分別來(lái)自WMS、ArcIMS等數(shù)據(jù)源，可為地質(zhì)災(zāi)害防治管理、決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，圖3為加載了災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖的系統(tǒng)運(yùn)行界面。