（计算机系统结构专业论文）地震信息共享和可视化平台研究.pdf

摘要 近几年来，地震灾害频繁发生，由于地震灾害具有突发性强，破坏力大等特 点，因此提高预报的准确性变得越来越重要，地震领域内存在着长期以来采集的 大量数据，这些数据对于提高预报能力具有重要的意义，而如何有效的管理和展 示这些数据是本文的研究重点。 首先本文设计了一个地震信息资源共享及可视化平台框架，用于地震相关数 据共享和可视化。其次本文构造了地震观测本体，对地震观测活动当中的各种概 念实现了无歧义的表达。本体中还包含地震观测数据分类与地震机构的模型，实 现了对地震观测数据与地震机构的系统性分类。然后，本文采用自定义的本体模 型作为地震信息系统数据格式标准。开发了针对该数据格式的数据操作服务。最 后设计并实现了多种地震数据共享平台所包括的服务，其中包括数据适配服务、 g i s 服务、资源获取服务等内容。 最后，本文介绍了天津市地震局应用的项目背景，以及地震信息资源共享平 台模型转化为实际应用项目的过程，并通过实例讲解的方式，对系统运行的效果 进行了描述。 关键词：地震信息资源，共享，本体，w e b 服务 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，t h ef r e q u e n to c c u r r e n c eo ft h ee a r t h q u a k ed i s a s t e r , a st h es u d d e n a n dt h es t r o n go ft h ee a r t h q u a k e ，t h e r e f o r ei m p r o v et h ea c c u r a c yo ff o r e c a s t i n gi s b e c o m i n gi n c r e a s i n g l yi m p o r t a n t ，t h ef i e l do fe a r t h q u a k eh a s c o l l e c t e dal a r g ea m o u n t o fd a t a ，t h e s ed a t af o ri m p r o v i n gt h ef o r e c a s t i n gc a p a b i l i t yo fg r e a ts i g n i f i c a n c e ，a n d h o we f f e c t i v e l yt h em a n a g e m e n ta n dd i s p l a yo ft h e s ed a t ai st h ef o c u so f t h i sa r t i c l e i nt h i sp a p e r , d e s i g nt h es h a r i n go fi n f o r m a t i o nr e s o u r c e sa n dv i s u a l i z a t i o n p l a t f o r mf r a m e w o r ka n do n t o l o g ym o d e lo fs e i s m i cd a t a , p l a t f o r md e s i g nb a s e d o n t h el a y e r , w i t hd a t av i s u a l i z a t i o n , p l a t f o r ms e r v i c e sa n do n t o l o g ym o d e l i n ga st h ec o r e m o d u l e d a t av i s u a l i z a t i o n ，t h ep a p e ra c h i e v e db yc a l l i n gt h ei n t e r f a c e ，t h e r ew i l lb ea v a r i e t yo ff o r m a t so fd o c u m e n t sa n dd a t af i l e sc o m b i n e dw i t h t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h e e a r t h q u a k ea r e a so fd i f f e r e n tt y p e so fd a t ad i s p l a y e do nt h ev i s u a l i z a t i o np l a t f o r m ； p l a t f o r ms e r v i c e s ，t h ep l a t f o r m o ft h ef i e l da n a l y s i so fv a r i o u sr e s o u r c e s ，i n a c c o r d a n c ew i t ht h eo n t o l o g ym o d e lo ft h ee a r t h q u a k e ，d e s i g na n dr e a l i z a t i o no fa w i d er a n g eo fd a t aa n ds e r v i c e st e m p l a t e i no r d e rt or e a l i z ed a t as h a r i n ga m o n gh e t e r o g e n e o u se a r t h q u a k ed a t a ，t h ep a p e r c o n s t r u c t e dae a r t h q u a k ed a t ao n t o l o g y e a r t h q u a k ed a t ao n t o l o g yd e s c r i b e dt h e e a r t h q u a k ed a t as o r t i n gm o d e ls y s t e m a t i c a l l yw h i c hp r o v i d e df o u n d a t i o n f o rt h e i m p l e m e n t a t i o no fe s t a b l i s h i n gt h ee a r t h q u a k eo b s e r v a t i o nm e t a d a t ac r i t e r i o ni nt h e n e x ts t 印 f i n a l l y , t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ea p p l i c a t i o no ft i a n j i ns e i s m o l o g i c a lb u r e a u , t h ep r o j e c tb a c k g r o u n d ，a sw e l la ss e i s m i ci n f o r m a t i o nr e s o u r c e ss h a r i n gp l a t f o r m m o d e li n t oap r a c t i c a la p p l i c a t i o no fp r o j e c tp r o c e s sa n do nt h ew a yb ye x a m p l e ，t h e e f f e c to fr u n n i n go nt h es y s t e ma r ed e s c r i b e d k e yw o r d s ：e a r t h q u a k ei n f o r m a t i o n , r e s o u r c e ss h a r i n g ，o n t o l o g y , w e bs e r v i c e s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得鑫洼苤鲎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：础。欢签字同期：上彳年6 月2 同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盘鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤洼盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：瞄。哦 y 签字日期：2 0 07 年i 月2 日 翩虢1 叫忠 导师签名： 彳 、 夕o i ：、 签字r 期：2 缈7 年月2 一日 第一章背景介绍和问题提出 第一章背景介绍和问题提出 地震灾害事件频发带来的巨大损失，使得我国必须增强预报的准确性。地震 领域聚集着海量的资源和丰富的数据；可视化技术的不断发展，使得数据可以更 加形象化的展示。本章节结合地震领域数据共享和可视化的特点，讨论本文研究 前景，并给出论文的问题提出和论文组织情况。 1 1 研究背景 进入二十一世纪以来，国家越来越重视对于地震领域的开发建设，兴建了一 大批地震工程项目，这些项目涉及台站行政管理、地震灾害预测、地震监测等各 个方面，这些项目的开展极大的提高了地震领域监测预报的能力。随着项目建设 的深入开展，业务领域的逐步拓宽，地震系统建设出现了越来越多的业务独立， 数据重叠的“信息孤岛”，这不符合地震领域数据共享、业务协同、资源优化配置 的要求。 为了解决地震领域当中所出现的这些问题，需要将数据共享相关技术应用到 地震领域。随着w e b 服务、本体、语义网等设计数据共享的技术的出现，有越 来越多的方法可以辅助完成领域内的数据共享，但是这些方法并非针对某一个特 定的领域，其往往具有大而全的特性，很难针对某一特殊领域的问题提供特定的 解决方法。因此依赖现有的技术很难解决目前地震领域存在的问题。 总的说来当前我国地震领域应用系统主要包括如下几方面特点： 地震应用跨领域 由于地震的信息化建设往往涉及到经济，文化等各个方面，因此其多数系统 为跨领域建设，然而不同的领域之间对于数据的表示方式不尽相同，经常出现相 同概念表达不同含义或者同一含义使用不同的表达方式等现象，即语义异构。因 此如何解决不同领域的语义异构问题，是地震数据共享的重要问题之一。 数据格式复杂 目前地震领域的应用系统中存储了大量的信息资源，其中主要的存储方式包 括数据库，x m l 文件，文本文件等，存储方式不同的数据，需要提供不同的接 口实现对数据存取；对于同一种存储方式的数据，由于字段的不同，x m l s c h e m a 的不同等，也使得它们之间不能进行统一的存取，这些缺点直接导致数 第一章背景介绍和问题提出 据集成困难。 地震信息化数据格式不统一 地震领域的信息化建设是地震建设的一个重要方面，但是经过对于不同台站 的调查发现，不同地域的地震信息化建设往往依据当地台站的数据存储格式进行 数据的展示，缺乏统一的标准存储展示。这就在很大程度上降低了信息化的可用 性和针对性，并且由于不同的系统采用不同的数据格式和数据存储标准，会极大 的增加信息系统的成本，同时也难以满足地震专业人员的要求。 数据归属复杂 数据共享的目的是使得用户可以各取所需。但前提是用户对所数据具有访问 权限。数据访问权限的复杂程度将极大的影响数据共享的难易程度。 我国地域 广阔，国家地震局下属有六大地震台网，其下又分别有不同大小，不同等级的观 测站等，而由于体制等原因，不同省市采集到的地震数据往往属于其所在地的地 震局，其他省市兄弟单位很难及时获得最新的数据，各个机构之间的数据缺乏统 一的安排和协调，因此数据共享必须考虑用户对数据访问权限的设置。 可视化程度低 数据共享之后，如何进行数据的展示也是目前存在的主要问题。由于地震采 集数据量大，格式复杂，需要根据统计学的方法进行数据的分析，将数据以图形 或者表格的形式进行展示，一方面可以提高资源利用率和数据使用效率，另一方 面可以对数据进行更加形象化的展示。 1 2 本文的主要工作 针对地震领域应用系统的特殊性，本文以地震数据共享为主要研究目标，在 原有的研究基础之上，进行了相关的研究与开发工作。 本文的主要工作具体如下： 构造了地震数据共享和可视化平台框架，用于地震相关数据的共享和可视 化。 构造了地震观测本体，对地震观测活动当中的各种概念实现了无歧义的表 达。本体中还包含地震观测数据分类与地震机构的模型，实现了对地震观测数据 与地震机构的系统性分类。 采用自定义的本体模型作为地震信息系统数据格式标准。开发了针对该数据 格式的数据操作服务，实现了地震信息系统、国际地震信息化标准、地震科学三 者的有机结合。 设计并实现了多种地震数据共享平台所包括的服务，其中包括数据适配服 第一章背景介绍和问题提出 务、g i s 服务、地理信息资源获取服务等内容。 1 3 论文的组织 本文共分为六章： 第一章：背景介绍和问题提出。概要性的描述本文的研究背景，需要解决的问 题，以及文章的主要内容。本章是全文内容的概述。 第二章：相关概念研究，介绍了地震数据共享领域和可视化领域相关技术与研究 现状。 第三章：地震可视化和数据共享平台框架。描述新的共享平台总体框架，介绍平 台之间的关系和各个层次之间的关系。 第四章：地震数据本体模型。详细介绍所构造的地震观测本体及其构造过程。 第五章：平台核心模块设计。描述了所实现的总体框架中的各个模块o 第六章：天津地震局平台应用。介绍了天津地震局项目中所实现的各种应用与实 现方法。 第七章：总结和展望。总结了本文的主要内容，并展望下一步工作的重点和方向。 第二章相关概念与研究 2 1 共享技术 2 1 1 数据集成 第二章相关概念与研究 数据集成 1 】【2 】是数据共享【3 j 的主要实现方式之一，能否合理的统一各种异构数 据源是数据集成所要解决的重要问题【4 】。这些异构的数据源主要来自于各种应用 系统，信息资源等。随着数据获取能力的提高，伴随着获取的数据量的逐渐增加， 数据共享已经成为了一个重要的问题【5 】。目前有许多用于解决数据共享的方法， 主要是要利用共享平台将各个异构的数据源统一的链接取来 6 】【7 1 ，为每一个数据 源提供注册的访问的功能，并且由平台对其进行统一的管理和配置。针对客户端， 平台将开放统一的接口供用户进行查询等操作【8 】。利用平台管理的方法，将物理 上毫无关系的数据源，在逻辑上实现统一的管理和配置，实现多系统的统一查询， 消除各个业务节点数据库在结构、环境、网络状况和具体的位置上的差异，实现 数据库物理上的独立，逻辑上的统一。 9 1 1 1 0 2 1 2 本体介绍 本体原本是一个哲学上的定义，经常被哲学家应用于事物的实质的描述 1 1 】 d 2 。后来知识工程的学者将这个词应用于获取某一领域的知识、概念等。在由蒂 姆伯纳斯李提出的语义网七层模型中本体处于第四层m 】【l4 1 。本体的目标是获取 某一领域的知识，收集对这些知识统一的理解，确认该领域内所公认的词汇，并 且对于这些词汇给予准确的定义【1 5 】0 6 1 。典型的本体通常会定义了类( c l a s s ) 、类之 间的关系( r e l a t i o n ) 以及具有推理能力的一组推理规贝1 j ( r u l e s ) 【竹1 8 】。本体经常被定 义为某一个领域的知识，用于描述某一领域中的知识概念，在计算机界，1 9 9 8 年s t u d e r 提出的本体的定义得到了广泛认可，该定义体现了本体的四层含义【1 9 】【 o 】： 分别是概念模型，明确，形式化，共享。 2 1 3x m l 与g m l x m l 的全称为可扩展标记语言，其利用标记来对所需要的信息进行标注，与 程序设计语言不同的是，标记语言并不能生成程序，而只是生成文档2 n 。1 9 9 8 年2 月，w 3 c 组织正式发布了x m l l 0 规范，并正式推荐使用。x m l 的设计目标 4 第二章相关概念与研究 w e b 的包括：可以被w e b 程序直接利用：可以服务于应用程序；具有较强的可读 性。 x m l 所定义的标准技术规范主要包括：文档类型定义，x m ls c h e m a ，可扩 展样式单语言，x m l 路径语言等。其中文档类型定义规定了x m l 文档中的各个 元素的概念以及元素之间的层次结构，元素所包含的属性的定义和关系等，文档 类型定义由元素的类型，元素所包含的属性的声明构成。x m ls c h e m a 描述了 x m l 文档的结构【2 2 】【2 3 1 。可以通过已经存在的x m ls c h e m a ，来验证某个x m l 文 档是否满足要求。如果符合的话，那么该x m l 文档被称为是有效的，否则它就 是非有效的。可以利用x m ls c h e m a 来确定x m l 的内容，层次，属性等，并且利 用x m ls c h e m a 验证已经生成好的x m l 是否满足需要【2 4 j 。 g m l 是由o g c ( o p e n g i sc o n s o r t i u m ) 提出的基于x m l 的的地理信息编码 规范，它不依赖于任何厂商，其主要用途是用于地理信息的传输、存储与发布【2 5 1 。 它建立在w 3 c 系列标准之上，以一种互联网上容易共享的方式来描述、表达地理 对象的空间和非空间属性 6 。g m l 中使用的关键概念源自o p e n g i sa b s t r a c t s p e c i f i c a t i o n 和i s 0 1 9 1 0 0 系列规范。g m l 提供了不同的类型对象用于描述地理信 息中的资源，这些对象包括要素( f e a t u r e ) 、坐标参考系( c o o r d i n a t er e f e r e n c e s y s t e m ) 、几何( g e o m e t r y ) 、拓扑( t o p o l o g y ) 、时间( t i m e ) 、测量单位( u n i to f m e a s u r e ) 和一般值( g e n e r a l i z e dv a l u e s ) 。 2 1 4w e b 服务 w 曲服务是一种可以用来解决跨平台资源利用的问题，平台通过提供统一的 标准w 曲服务接口，通过将接口暴露于客户端，使得客户端在不清楚平台内部逻 辑的情况下，可以调用平台所提供的资源，并通过这些接口来共享站点开放出来 的功能【2 6 】 2 7 1 。基于w e b 服务的应用程序是用于和其他程序进行信息交互的w e b 服务的集合，w 曲服务不依赖于某一特定的平台和编程语言，并且可以i n t e m e t 紧密联系在一起f 2 引。w 3 c 将w e b h 艮务定义为利用网络来支持不同机器进行交互的 软件系统，它定义统一的信息交互格式来传输信息，例如w s d l t 2 9 1 。 目前，w e b 服务已经成为构建数据共享平台的关键技术之一，它为数据共享 平台的应用与资源之间提供一种平台无关的互操作方案【3 0 1 。 2 1 5o p e n g i s 规范 o g c t 3 l 】是一个非盈利性的，国际的公益组织，其目的是建立基于服务的通用的 地理信息共享标准。其中应用较多的标准是g m l 、w m s 和w f s 。 g m l 是基于x m l 的，为地理信息描述、转换、传输所建立的统的标准。 第二章相关概念与研究 它的主要用途包括： 地理数据的转换。作为地理空间数据转换的标准，不同格式的地理信息数据 可以转换为以g m l 为标准的数据格式，应用者可以将转换后的数据应用到系统 中。 地理数据实时传输协议。当利用不同格式的地理信息系统需要调用其他系统 的资源时，可以按照g m l 的标准来进行通信，实现互操作。w m s 全称是“w e b m a ps e r v i c e ”。主要定义了用于创建和显示地图图像的操作，其主要包括获取地 图服务能力，获取地图图像和获取对象信息。其中g e t m a p 为核心操作，此操作得 到一幅地图图像。 2 2 地震数据共享 2 2 1 地震数据格式 地震科学数据来源于观测、监测、调查、试验、实验以及研究分析等科技活动， 地震科学数据的分类与分级是开展地震科学数据共享的基础。地震科学数据格式 的制定由国家地震科学数据共享中心制定。 2 2 2 元数据与f g d c 垂直元数据【3 2 】是描述数据的数据。在地理空间数据中，元数据是用于描述数据 的数据，它主要用于说明数据的内容、质量。状况等信息。管理和访问大型数据 集的复杂性已经成为数据提供者和数据使用者共同面对的难题。数据提供者需要 对数据进行有效的管理；数据使用者需要使用更加有效、便捷、快速的方法，来 发现、访问、获得和使用精度高、便于管理的地理空间数据。 元数据的定义需要遵从一定的标准 3 3 1 ，描述不同类型的元数据其标准也不同， 在各类元数据定义标准中，最具影响力的是美国联邦地理数据委员会( f e d e r a l g e o g r a p h i c a ld a t ac o m m i t t e e ，f g d c ) 。f g d c 成立于上世纪九十年代，其在九十 年代中期发布了关于地理空间数据的元数据标准，并在此之后又相继发布了第二 个版本，在这个标准中，f g d c 定义了三种性质的子集、实体和元素【34 | 。 6 第二章相关概念与研究 2 3 相关研究现状 2 3 1q u a k e m l q u a k e m l ”j 是一个基于x m l 的，灵活可扩展的地震数据表示语言，它能够在 现代地震学中的各个领域得到广泛的应用。q u a k e m l 是一个开放的数据标准，由 很多工作人员共同合作进行标准的制定，标准的第一部分涵盖了地震学中事件的 定义，并且介绍了一种新的无二义性的资源划分概念，其中包括震源，不确定性 震源，偏度角，地震强度和震源机制。 q u a k e m l 利用元素之间的关系，按照一定层次划分了地震事件的属性，并且 根据元素之间的关系画出了u m l 图和地震数据的x s d 。另外元数据标准的制定 和信息目录的结构目前还在开发中，但是已经进入了p r e r f c 阶段，今后的 q u a k e m l 能够更加的灵活从而实现更多的扩展来表示波形数据，强震信息，概 率密度函数，震动图和其他资源。 2 3 。2w o r l d w i n d w o r l d w i n d t 3 8 j 是由n a s a 推出的开源g i s 软件，能够让用户通过从太空视角全 面观察地球表面。优秀的卫星图库与地形资料，通过3 d 技术的应用，让用户拥 有身临其境的感觉。w o r l d w i n d 有许多优秀的特性。 w o r l d w i n d 可以提供高清数据影像展示，支持o g c 标准，并且提供接口从而 能够作为客户端与其他g i s 服务端进行数据的交互，w o r l d w i n d 主要的功能包 括：三维浏览，包括放大、缩小、拖动、转换角度等、保存屏幕截图、拷贝坐标、 鹰眼功能、显示、隐藏工具条、经纬线、位置信息、地轴、十字准心等、图层管 理器、全屏浏览、读取w m s 、读取地球模型动画演示、读取m o d i s 中的灾难 信息、支持插件开发。 2 3 3l i f e r a y l i f e r a y t 3 9 1 ，是一个开源的p o n a l 产品，采用了包括s t m c t s ，h i b e m a t e 在内的 多种开源的j 2 e e 框架，同时l i f e r a y 符合j s r l 6 8 标准。l i f e r a y 提供了多种服务， 用户可以使用自带的p o r t l e t ，同时也可以根据不同的需要开发自己的p o r t l e t ，另 外根据角色的不同，管理员能够对所有用户进行统一的管理，并且l i f e r a y 支持 包含中文在内的多种语言。 第二章相关概念与研究 2 4 本章小结 本章分析了地震数据平台应用中关于可视化和共享的技术，列举了共享平台 当中所应用的主要技术，比较了地震数据共享和可视化技术与传统共享技术应用 的差异。本章是为平台的设计实现奠定了理论基础。 第三章地震数据共享和可视化平台框架设计 第三章地震数据共享和可视化平台框架设计 本章节描述了地震数据共享和可视化平台框架，框架采用层次结构设计，层 次设计将信息资源与逻辑应用分离，把具有通用性的功能模块封装为服务，作为 资源与应用联系的纽带，本文在设计资源共享模型的过程中，采用数据模板和服 务模板提供给用户使用。 3 1 总体架构 地震可视化和数据共享平台模型包括两部分，可视化平台和数据共享平台。 其中可视化平台包括：地图功能模块，台站信息模块，开发工具等三部分。数据 共享平台包括：核心服务层，平台管理层，数据适配层和资源层等。可视化平台 是作为用户使用的基础，可视化平台在使用方面是作为客户端存在，根据不同用 户的需要，利用数据共享平台提供的配置文件，工具和w e b 服务等满足用户的 需求。其中地图功能模块，用于实现各种基于地图操作的功能，包括地图导航， 地图管理，信息查询等功能。台站信息模块，集中展示地震台站的相关信息，包 括台站的基本信息，台站采集的数据信息，台站的典型案例展示，台站的相关管 理功能。开发工具，根据可视化平台提供的标准函数接口开发能够整合到平台中 的工具。 数据共享平台包括，核心服务层，平台管理层，数据适配层，资源层。共享 平台为可视化平台和其他平台使用者提供w e b 服务，数据文件和配置文件。平 台提供文件和w e b 服务的列表方便用户的调用。核心服务层，将与资源管理相 关的功能模块抽象、提取出来，提供应用无关的核心服务；平台管理层，该层的 主要功能是为了更好的管理平台，一方面更好的管理信息资源，另一方面更加方 便的管理平台的功能设施，向用户提供更好的服务；数据模型，是本篇文章最重 要的一部分，通过大量的调研，提炼出抽象的数据模型，将数据模型作为存储传 输的标准；资源层包括了地震领域内涉及到的资源、数据、文本、产品等，该层 作为以上各层的基础，为其它几层提供数据支持。这几层上下衔接，组成一个不 可分割的整体。 在上述层次架构中，下层的各部分对于上层应用是透明的，上层并不知道底 层实现的细节，只需要知道下层提供的接口，并且提供正确的参数调用接口的功 能，利用下层服务，获取结果。这种设计的优点是便于上层应用的开发，同时也 第三章地震数据共享和可视化平台框架设计 便于应用程序日后的扩展与维护。 3 2 可视化平台 图3 - 1 平台框架图 可视化平台是基于由n a s a 开发的开源g i s 软件w o r l d w i n d ，可视化平台通 过h t t p 协议，w 曲服务等方式同数据共享平台交互，通过利用数据共享那个平 台的服务和标准函数，以及配置文件等，实现不同的展示，可视化平台的功能模 块主要包括：地图功能模块，台站信息模块和开发工具模块等。 1 0 第三章地震数据共享和可视化平台框架设计 3 2 1 地图功能模块 地图功能模块包括可视化平台中对于地图的各种操作，包括基本操作，地图 导航，信息查询，地图管理等功能。 3 2 1 1 基本操作 地图的基本操作，主要表示传统的g i s 系统中所包含的针对地图操作的功能， 主要包括，地图放大、缩小、平移一鹰眼导航、距离量算、要素信息查看。 地图放大，缩小，平移：这三种功能是g i s 系统必须包含的功能。通过地图 的放大，缩小和平移等功能，清楚显示台站，台网的位置，以及所处位置周边的 地理情况等。 鹰眼导航，鹰眼导航用于能够准确定位目标，显示当前地点的基本信息，例 如经纬度，高程等。 距离量算，距离量算是通过根据平台接口规则开发的第三方工具，测算地图 上任意亮点之间的距离，并且将测算的结果高亮显示。 要素信息查看，要素包括台站，台站人员和其他与数据检测相关的要素，要 素信息主要是指通过在地图上点击某个要素，则会在图层上显示所点击要素的概 要信息，例如点击台站后，会显示台站的名称，经纬度，高程，测项等具体信息。 3 2 1 2 地图导航 地图导航是通过平台提供给使用者的查询条件，针对不同的查询选项由不同 的查询条件，用户选择条件之后，平台将当前选项以参数的形式传递给运行在后 台的地图定位模块，进行地点的定位，不同的查询选项返回的查询结果将以不同 的显示方式标注在地图上，并且地图的中心位置为所查询的信息要素。 3 2 1 3 信息查询 信息查询包括地图查询，人员查询，台站查询等。其中地图查询分为基于空 间特征的查询和基于属性特征的查询两种。 w o d d w i n d 的查询功能可完美的实现对空间实体的简单查找，根据鼠标所指 的空间位置，可查找出该位置处的空间实体和空间范围以及它们的属性，并显示 出该空间对象的属性列表，并可进行有关统计分析。该查询工作可分为两步：首 先借助于空间索引，在空间数据库中快速检索出被选空间实体；然后，根据空间 数据和属性数据的连接即可得到该空间实体的属性列表。基于属性特征的查询操 作主要是在属性数据库中完成的。目前大多数的地理信息系统软件都将属性信息 存储在关系数据库中，而发展成熟的关系数据库又为我们提供了完备的数据索引 第三章地震数据共享和可视化平台框架设计 方法及信息查询手段。利用s q l ，可以在属性数据库中很方便的实现属性信息 的复合条件查询，筛选出满足条件的空间实体的标识值，再到空间数据库中根据 标识值检索到该空间实体。 人员查询和台站查询，可以分别通过输入台站的名称或者人员的名称，将地 图定位到所查询的台站和人员所属的台站。 3 2 1 4 地图管理 地图管理，包括地图的增加，删除，图层控制等功能。 地图增加，地图的来源由两种方式：平台提供和n a s a 提供。平台提供是指 通过编写x m l 文件的方式，并且将x m l 文件放在相应的服务端目录下，客户 可以根据需要进行下载，并且客户还可以根据自己的需要对下载的文件进行相应 的修改。n a s a 提供，是指w o r l d w i n d 可以利用h t t p 方式从n a s a 的服务器上 下载。只需要将图层文件放置在相应的文件夹下既可以完成地图的增加。 地图的删除，地图删除既包括暂时性删除也包括永久性删除。暂时性删除是 指在平台运行的时候，用户手动的删除某些图层，当平台下次运行的时候，该图 层依然会出现；永久性删除是指通过删除图层文件的方式实现图层的永久删除。 3 2 2 台站信息模块 台站信息功能模块包括可视化平台中对于台站信息的各种操作，包括信息展 示，数据操作，案例展示，台站管理。 信息展示，信息展示是指通过窗口的方式将台站的基本信息展示出来，具体 包括台站的名称，经纬度，高程，测项信息，台站的仪器信息，台站人员信息， 台站的图例等，并且对于每个信息模块，都拥有增加，删除，修改，查找的功能。 根据不同的信息类型，信息的数据量和信息的复杂程度，将信息存储于数据库或 者x m l 文件中。 数据操作，数据的操作是指针对台站拥有的仪器采集的数据进行的操作，具 体包括，数据的查看，数据的修正，数据的展示等功能。数据的查看是数据操作 的基本功能，当不同的仪器采集的数据被输入到数据库以后，拥有相关权限的人 员能够通过客户端查看数据库中的采集数据；数据修正是根据采集到数据库的数 据，通过不同的算法，将剔除掉异常数据后的结果在保存到数据库当中；数据展 示是指将地震相关的数据展示在客户端，数据包括数据库数据，x m l 数据，文 本数据等。数据展示既可以通过w e b 服务将数据传递到客户端，将数据直观的 展示出来，同时平台还提供相应的w e b 服务能够使得用户只输入查询条件，平 台通过用户输入的条件将生成的波形图返回给客户端，客户端将返回的图片展示 1 2 第三章地震数据共享和可视化平台框架设计 在软件上。 案例展示，案例展示是指将地震领域的典型案例展示在客户端。案例既包括 世界范围内的典型地震和灾害性严重的地震，同时还包括客户所在区域历史上发 生的地震也显示在客户端上。 台站管理，台站管理是指通过操作配置文件和数据库的方式实现对台站的动 态管理和配置。 3 2 3 开发工具 平台的基础是建立于w o r l d w i n d 之上，因此可以根据平台自身定义的接口和 规则开发适用于平台的工具，并且利于这些工具更好的服务于用户。开发工具模 块主要包含两部分：配置文件的管理和插件开发。 配置文件的管理，配置文件的管理是指平台的很多内容都是依赖于配置文件 进行管理的，平台运行时首先通过读取配置文件的内容，通过配置文件的内容决 定平台所显示的具体要素。不同的配置文件所包含的标签不同，标签的定义也不 同，因此需要对所有的配置文件进行统一的管理。平台可以根据用户的请求对配 置文件中的标签进行增加，删除，修改等操作，同时用户还可以根据客户需要， 手动删除平台中的配置文件。 插件开发，w o r l d w i n d 本身定义不同的接口和函数，使得用户能够根据自身 的需要开发不同的应用。 3 3 数据共享平台 3 3 1 服务列表 为了方便用户的使用，平台将注册的服务、应用到的文件、工具等以列表的 方式进行展现，并且提供了下载，查看和搜索的功能。平台提供的服务包括w e b 服务和标准接口函数集。 3 3 1 1w e b 服务 w e b 服务是为了针对地震信息领域复杂的信息和数据，从应用系统的业务角 度出发，将涉及到数据获取，信息采集等应用整合为w e b 服务，并且提供服务 接口，供平台的使用者调用。 w e b 服务设计的目的是为了简化上层应用的开发，对于系统的开发者而言， 当某一类基本业务功能服务的时候，不再对每一个具体服务或具体信息来源进行 第三章地震数据共享和可视化平台框架设计 操作，而是可以直接调用服务集成函数，就可以获得全部服务功能，这个过程类 似于服务集的封装。 3 3 1 2 标准接口函数集 标准接口函数集，是由一系列服务于同一业务的函数构成的。设计的目的是 为了满足地震领域的复杂的信息和数据应用，从地震应用系统的业务角度出发， 将一类功能相似或为某一基本业务功能服务的多个函数抽象、集成为一个函数， 对外只需要提供这个函数的入口。 例如：一个基于平台的应用系统需要获得某个时段的各个监测台站的某一个 测项的历史监测值，通过服务集成函数，该应用只需要传递给集成函数时间段的 具体数值，所需要采集的测项名称等参数，集成函数就可以通过调用函数集，传 入参数并且返回系统所需要的数值集合。上层应用程序的开发者不需要知道考虑 有多少个观测站，每个观测站的数据存储格式和存储位置等细节问题。 类似的服务集成函数还包括： 地震灾害案例信息整合集成函数，主要是将地震灾害案例文本信息和相关的 地理信息进行组合。 地震预报函数集，主要是及时的获取当前其他台站是否观测异常，如果有异 常情况发生，则及时获得当前的异常情况。 近期地震情况集成函数，获取最近一段时间内发生的地震。 另外，服务集成a p i 函数以组件方式存在，随着地震信息共享平台业务的丰 富，可以方便的添加新的服务集成函数。在共享平台的应用中，已经开发了地震 预报函数集成函数和近期地震情况集成函数。 3 3 2 平台管理 平台管理服务提供多个资源协同工作与执行，它是总体架构中实现平台管理 的一层，这一层主要负责协调和调用其下各层中与通用操作相关的逻辑服务。平 台管理主要包括用户管理、安全管理，权限管理、资源管理、认证服务等。 3 321 用户管理 由于平台的使用者众多，所以平台提供了相应的用户管理功能。平台对于用 户提供了多种管理功能，其中主要包括用户的添加、删除，用户权限的更改，分 配不同的平台功能等。 用户的添加、删除，平台可以根据需要提供添加新用户，以及删除不再存在 的用户等功能，对于新增加的用户，平台赋予其相应的权限，使得其可以使用平 1 4 第三章地震数据共享和可视化平台框架设计 台的资源；对于不存在的用户，平台回收其权限，删除用户的账户，当其再次登 录平台时，只能以p u b l i c 权限访问。 用户权限的更改，不同的用户在不同的时期需要赋予不同的权限，当用户需 要使用更多的平台功能时，可以向平台申请，平台审核后，会提升用户的权限： 对于不再需要较高权限的用户，平台根据需要，降低其权限，保证平台的正常运 转。 平台功能的分配，对于需要更多平台功能的用户，用户可以提出自己的申请， 平台根据申请的条件，分配相应的功能。 3 3 2 2 服务管理 服务管理是针对平台提供的服务的管理，由于地震领域的应用系统如果想要 获得平台所提供的数据和信息资源就必须通过调用平台w e b 服务的方式来进行， 所以平台为了保证服务的实时性，有效性，专门提供了用于管理这些服务的模块。 该模块提供的功能主要包括服务的添加，服务的删除，服务的修改等。 服务的添加，该部分功能用于向平台添加新的服务，平台管理员根据客户端 的提议，或者根据新的需求，制订新的服务，并且将该服务添加到平台中供客户 端调用。 服务的删除，该部分功能用于删除已经不在被调用的服务，或者删除已经被 新服务所取代的服务，平台管理员每隔一段时间，会审查平台提供的每个服务， 并且根据服务被调用的次数和频率，将已经不再被调用的服务和功能被其他服务 取代的服务删除掉。 服务的修改，该部分功能用于修改当前已经存在的服务，由于地震系统资源 庞大，尤其是数据资源不仅数量庞大而且分布广泛，而且数据资源的存储地址随 时会发生变动，因此平台管理员随时审查服务是否依然有效，如果发现服务失效， 将会及时进行修改。 3 3 2 3 信息资源管理 信息资源管理，资源管理是平台为了保证资源的完整性，实时性，更好的为 用户提供信息资源而进行的信息资源的管理工作，主要包括：资源添加，资源更 新，资源修改，资源删除。 资源添加，为了保证资源的充足，需要及时的向平台内添加新的资源，根据 不同的用户的需求，将用户所需的资源放入平台，并且根据资源的类型，提供相 应的服务。 资源更新，为了保证资源的实时性，需要及时的发现资源的更新，把资源的 第三章地震数据共享和可视化平台框架设计 最新的数据，最新的信息及时的更新入平台，更好的为用户提供资源数据和信息 的支持。 资源修改，由于资源采集的过程中难免会出现错误，所以平台会及时的发现 资源不符的地方，并且进行相应的修改，保证资源的准确性。 资源删除，对于过期的资源和不再需要的资源，在保留一段时间后，确认不 再有用户或者很少用户访问这些资源，平台会及时的进行删除，另外对于已经被 新的资源所替代的旧有版本，平台也会将其删除，更加合理的利用平台空间。 3 3 2 4 文件管理 文件管理主要是指平台对客户端所需要的配置文件，典型案例文件和法律法 规文件的管理。具体包括文件的上传，文件的下载，文件的删除等功能。 文件的上传。针对配置文件，客户端可以根据平台配置文件提供的x s d ，编 辑符合自己业务需求的x m l 文件，并且将新的x m l 文件上传到平台，提供共 享。对于典型案例文件，客户端将最近收集到的典型案例通过w e b 服务的方式 上传到平台中。对于法律法规文件，客户端将地方新制定的法律法规以文本的形 式上传到平台的服务器。 文件的下载。针对配置文件，平台将根据不同地区的不同用户提供不同的配 置文件，并且提供相应的x s d ，供用户下载。对于典型案例文件和法律法规文 件，平台会将收集的文件和客户端上传的文件供其他用户下载。 文件的删除，对于已经过期的配置文件，典型案例和法律法规，平台将每隔 一段时间进行统一的删除。 3 3 2 5 功能模块管理 功能模块管理，是指平台对于用户上传和发布的功能模块的管理。具体包括 功能模块的上传和功能模块的发布等功能。 功能模块的上传，客户端可以根据平台制定的编码规则，按照一定的标准编 写新的功能模块，并且将功能模块上传到平台中。 功能模块的发布，平台的管理者对客户端上传的功能模块进行审查，并进行 相关测试，如果功能模块满足条件则将其发布，供平台其他用户使用，否则直接 删除。 3 3 2 6 工具集管理 工具集管理，是指平台提供对应用于客户端的工具集合的管理，工具的来源 既可以是由客户端开发、并上传到服务器的工具，也可以是由平台提供的、可以 1 6 第三章地震数据共享和可视化平台框架设计 应用于所有客户端的工具。工具集管理主要包括工具集的发布，工具集的删除两 个功能。 工具集的发布，是指工具集上传到服务器之后，由系统管理员进行审查，确 定其符合平台规范，并且能够应用于客户端，则将工具进行发布。 对于已经不在使用的工具集，平台管理员将定期对其进行删除。 3 3 3 核心服务 这一层是地震信息数据共享平台的核心，是上面所述的各种应用，服务的具 体实现和基础。这里主要包括：本体服务、事务服务、g i s 服务、数据获取服务、 邮件服务、资源获取服务等。 3 3 3 1g i s 服务 地震信息共享服务包括地图服务，g i s 作为海水流动，地壳运动以及地震灾 害蔓延轨迹等信息的展现方式可以给人更直观的印象。g i s 服务是图层选择，地 图浏览，地图剪裁，空间数据转换等一系列g i s 功能的封装。g i s 服务与业务逻 辑独立，它可以被其它应用和服务方便的调用，结合其它服务实现具体功能。 目前，地震系统中存在多种不同格式的地图。但是，对于终端用户来说，不 需要也不希望知道自己访问何种格式的地图，只需要了解利用地图实现何种功 能。因而，g i s 服务必须能够足以包容目前的主流地图格式，并提供地图转换功 能，实现地图在平台中的共享。 3 3 3 2 事务服务 事务服务主要是用于提供用户注册，用户身份验证，安全信息检查等相关服 务，通过事务服务可以针对不同类型，级别不同的用户提供不同的服务