海洋地质调查数据库管理系统设计与实现

1、29海洋地质调查数据库管理系统设计与实现冯 斌1,2，谭建军1，李绍荣3，邵长高1,4(1. 中国科学院广州地球化学研究所，广州 510640；2. 中国科学院研究生院，北京 100049； 3. 广州海洋地质调查局，广州 510075；4. 广州中科盛博信息技术有限公司，广州 510630摘 要：介绍海洋地质调查数据库管理系统的设计方法，并在分析该系统的总体结构、功能模块以及数据库特点的基础上，实现该系统的主要功能，同时阐述大圆距离和面积量算、等值线图制作、空间分布分析功能的实现方法，这对于类似的GIS 设计与开发具有一定的借鉴和参考价值。关键词：海洋地质；地理信息系统；数据库；基于组件开发

2、Design and Implementation of DBMS for Marine Geological SurveyFENG Bin1,2, TAN Jian-jun1, LI Shao-rong3, SHAO Chang-gao1,4(1. Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640; 2. Graduate University of Chinese Academy ofSciences, Beijing 100049; 3. Guangzhou Bureau

3、of Marine Geological Survey, Guangzhou 510075;4. CASample Information Technology Co. Ltd., Guangzhou 510630【Abstract 】The method to design the Database Management System(DBMS for marine geological survey is introduced. The characteristic of the general structure, functional modules and database is a

4、nalyzed, on the basis of which, the main functions of this system are implemented. The method to implement the key functions such as distance and area measures, contours generation, spatial distribution analysis is also discussed. It has certain reference value to similar GIS designs and practice.【K

5、ey words】marine geology; Geographic Information System(GIS; database; component-based development计 算 机 工 程 Computer Engineering第35卷 第3期Vol.35 No.3 2009年2月February 2009·软件技术与数据库·文章编号：10003428(200903002903文献标识码：A中图分类号：N945海洋在全球战略中的地位日趋突出，海洋经济作为世界经济的新领域已是不争的事实，现代海洋经济的发展在人类社会发展进程中具有里程碑式的意义。我国与

6、邻海国家的海域划界工作也迫切需要诸如海洋地质、矿产资源等方面的资料来维护海洋主权，成熟的关系数据库技术和GIS 强大的空间信息处理能力使我国在海洋地质调查中取得了许多成果，通过对丰富的调查资料、样品分析和测试数据以及部分重要的对地观测数据序列的有效组织，建立统一的、权威的海洋地质调查数据库，以满足海洋合理利用和有效管理的需求1。1 系统总体结构与功能模块1.1 系统总体结构海洋地质调查数据库管理系统的设计目标是为了实现各种数据资料(包括基础数据和成果数据 的快捷编辑入库、数据查询、数据统计图表的生成、专题图件的生成、数据资料使用权限管理、数据资料使用的自动统计记录、数据转换输出以及辅助地勘工作

7、等方面的功能。为实现以上设计目标，依据系统的安全性、稳定性、先进性以及科学性原则，系统设计了信息表达、数据入库、查询统计、空间分析与制图和数据库安全维护5个子系统2。1.2 系统功能模块信息表达子系统主要实现空间数据的在地图上表达出来，使得授权用户可以方便快捷地查看特定的空间数据。主要包括基本的地图浏览功能，如地图的放大、缩小、漫游、全图、鹰眼等功能。图层操作功能，如图层加载、加载SDE 图层、移除当前图层、移除所有图层、图层管理、全图显示该图层、设置显示阈值等功能，其中，图层显示阈值的功能可以使地图显示刷新速度加快，突出用户感兴趣的空间地物信息。数据查询子系统主要包括图查属性、属性查图、成果

8、图件资料查询和地震测线剖面图查询等功能。图查属性可以点击信息查询、任意拉矩形框选取、任意多边形选取等方式，查询区域内的属性信息；属性查询图功能是用关系符号、逻辑符号、算术符号的任意组合，进行满足条件的属性信息及相关图形信息的查询；成果图件资料查询提供了在地图上查基金项目：国家科技部创新基金资助项目(06C26214401631；国家专项基金资助项目(GZH200200203-09；中国科学院资源与环境信息系统国家重点实验室开放研究基金资助项目(A060930询特定区域或调查工区内所有成果图件资料的功能；地震测线剖面图查询可通过点击图上测线查阅对应的地震剖面图。数据安全子系统主要职能是保证系统安

9、全、稳定运行和数据安全，防止数据的非法访问或丢失，主要包括用户的基本信息管理和维护，如姓名、部门、密码、电话、有效日期等信息的管理。在数据访问管理中，定义了每个数据集或数据表允许被用户访问的规则以及用户访问数据日志和修改日志等功能。 图1 系统功能模块2 数据库设计海洋地质调查数据模型由基础数据资料、成果数据资料和元数据构成，它们又分若干个子类，子类下再分各种类型数据。基础数据资料包括各种海上调查、实验测试、资料处理、资料解释手段获取的第一手调查资料，是从事大洋矿产地质、海洋石油与天然气地质、海洋天然气水合物地质、海洋环境工程地质研究所需的资料。可归纳为物探数据、地质样品测试分析数据、钻井数据

10、、原位测试/观测数据。成果数据资料包括大洋矿产地质、海洋石油与天然气地质、海洋天然气水合物地质、海洋环境工程地质研究等方面研究取得的数据和资料。元数据是海洋地质数据特征的描述数据，是说明数据生产、内容、质量、状况、使用等特征的数据。元数据能促进数据的有效管理、维护及重利用，是数据维护和数据管理不可缺少的数据。 图2 海洋地质调查数据模型该数据库是基于Oracle9i 的ArcSDE9.2多源空间数据库及属性数据库的，空间数据通过ArcSDE 管理，数据存储在Oracle 数据库中SDE 表空间中。属性数据直接存储在Oracle 数据库中相应的表空间中。不同海区的数据可以建立不同的SDE 进行管

11、理，这种存储方式有利于数据的集中管理，并且当数据量增加、表空间大小不足时，能将数据整体地转移到新的表空间中；有利于数据库的安全，可以给不同的用户分配不同的数据访问和使用权限；有利于数据库的分布式应用，只要遵循一定的质量标准及规范流程，数据库数据内容可交由各方专业人员自己更新维护，在数据提交归档的同时将数据输入到数据库中，这样将减少大量的重复劳动，数据也能及时进库1。3 主要功能实现系统的开发环境采用Visual Basic 6.0, GIS开发平台采用ArcEngine9.2，数据库采用Oracle9i 。在Visual Basic平台上，所有空间数据的显示查询等功能采用ArcEngine9.

12、2技术实现。系统将ArcEngine 组件运用在Visual Basic编写的应用程序中，将GIS 功能嵌入其中，从而实现GIS 的功能。 3.1 大圆距离和面积的量算距离和面积的量算是GIS 开发、数字地图应用等空间分析中最基本的计算，本系统中需要提供准确的海上调查测线工作量和调查工区面积大小，但一般的二次开发工具如ArcEngine, Mapx提供的方法都是采用局部投影平面量算方法，即量算的是欧氏距离，难以在大型GIS 或大区域数字地图的应用中实施，对于精度要求比较高距离量算应基于(B , L 二维场所决定的地球椭球面几何参考系依据大地线进行。本系统参照WGS-84椭球体参数优化了算法，可

13、以快速精确地计算出2点间大圆劣弧长度。假设起点(a 1, b 1 ，终点(a 2, b 2 ，即(1212, , sin sin , cos , cos , b b a a OC R OD R AC R a BD R CE BD CD OD OC=+ 由余弦定理得：(2222222222222222222222222222cos cos cos 2cos cos cos , cos cos 2cos cos cos sin sin 2sin sin 21sin sin cos cos cos AE AC CE AC CE AE R R R BE CD AB AE BEAB R R R R R

14、R AB R =+×××=+=+=+=+又31由余弦定理得：(2222cos cos cos cos cos sin sin AB OA OB OA OB AOB AOB =+×××=球面距离=R ×(AOB 面积量算采用的算法是将投影转换到等积兰勃特投影，由于等积兰勃特投影变换中面积不变，因此可以直接求算兰勃特投影平面上的面积。墨卡托投影装换成兰勃特投影实现代码为Dim pGCS As esriGeometry.IGeographicCoordinateSystem Set pGCS = pSpRFc.CreateGeog

15、raphicCoordinateSystem (esriSRGeoCS_WGS1984Set pSpRef1 = pGCSDim pPCS As esriGeometry.IProjectedCoordinateSystem Set pPCS= pSpRFc.CreateProjectedCoordinateSystem (esri SRProjCS_World_MercatorSet pSpRef2 = pPCSDim pPoint As esriGeometry.IPoint Set pPoint = New Point pPoint.PutCoords mx, mySet pPoint.

16、SpatialReference = pSpRef2 pPoint.Project pSpRef1 lon = pPoint.X lat = pPoint.YSet pPCS= pSpRFc.CreateProjectedCoordinateSystem (esriSRProjCS_WGS1984AsiaLambertSet pSpRef2 = pPCS pPoint.Project pSpRef2 lon = pPoint.X lat = pPoint.Ys = Sqr(lon2 - lon1 2 + (lat2 - lat1 23.2 数据批量导入功能。 图3 批量导入功能流程本系统的数据

17、批量导入功能主要是按照实际业务工作需要，实现access 数据库中数据一次性导入，access 数据库数据包括为空间数据和属性数据2种。其中，空间数据入库又可以分为已经生成了图层文件的入库和没有生成图形文件需要入库的同时生成空间文件2种。批量导入前将检查数据的合法性，包括数据库中该文件是否完整、结构是否需要匹配、数据库中是否已经存在等，保证数据库的安全性和可靠性。数据经过匹配导入后，自动生成元数据和记录数据，以修改日志。3.3 等值线分析功能等值线分析功能是利用离散数据，根据选择的插值算法，进行插值与拟合，得到反映该要素在面上的分布特征的DEM ，保存为一个格网图层。再根据ArcEngine 的3D 分析工具，从该DEM 中提取该要素符合条件的等值线图(见图4 。系统可以选择插值算法和参数，使得得到的DEM 更好的反映实际情况，可以调节等值线生成参数，如密度，取值范围得到用户所需要的信息，从而为决策提供支持。图4 等值线生成3.4 空间分布分析分布图功能，即系统将根据用户要求从数据库查询到属性数据，然后关联到相关的图层，根据用户需求，选取合适的地图表现方式，将数据的差异生成分布图(见图5 ，表现分析数据的空间分布规律。图5 分布图生成4 结束语本文分析了海洋地质调查数据库系