内蒙古地质资料管理服务系统

第 1 章 绪论

1.1 研究背景

改革开放以后，由于国内经济水平的不断提高，国家自主科研能力不断增强，相对的科研水平得到了广泛的提升，越来越多的信息技术手段应用到地质工作中。海量的珍贵地质资料通过地质勘查工作获得。地质资料是在勘探过程中获取的描述地质地形等的原始数据。由于采集方法标准不一，造成数据的类别五花八门，数据格式不尽相同。地质资料所承载的信息量十分广泛，其中囊括了地形地质、对地遥感、物理化学、矿藏等多维度的结构化和非结构化电子数据。地质数据资料目前依然存在一些图件和文本等介质保存的数据。如何做到更加高效的存储、分析、数据共享，从而基于这些数量越来越多的原始地质资料，从中挖掘信息、发掘数据内在价值，充分发挥地质数据的应用价值，这都离不开功能强大的数据库管理系统。但是根据实况调研报告分析，目前各勘察单位在地质资料数据的管理水平上依然处于低级水平。虽然现在各个勘察设计单位的地质资料随着计算机的普及发展已经实现了电子化生成保存，如 CAD 图件、电子文档、数据库等，也采用了常规的数据库保存方式对地质资料进行存储，但是这仅仅是处于数据的保存阶段，形式功能比较单一，地质资料数据空间特性并未得到有效利用。因为地质资料信息的空间性和多元性特征，以及繁琐的结构属性和明显的空间特性，一般的关系数据库技术对于地学数据在空间地理信息基础上的空间查询和分析功能已无法实现。

目前对这一概念还未有统一的普遍大家认可的定义，对于不同应用领域、不同的行业、以及不同的专业对地理信息系统都有不同的理解。一些人认为GIS的重点是空间信息系统，是一种特殊并且具关于键作用的空间信息系统，对局部抑或整个地球空间结合地理分布的数据实现数据获取、保存、分析处理与描述等。另外一些人则认为GIS是一个技术系统，用来研究管理空间数据，结合计算机技术对空间数据按照空间位置或者地理坐标进行数据处理，通过数据的输入、存储，数据的分析处理以及输出等，实现对空间数据的有效管理，同时还研究探索不同空间实体之间的相互关系，为了快速获取满足实际应用需求，综合分析多参量多因素，最终的数据处理结果能够以数据或者图形、文字等方式展现。综合分析，GIS 的概念都不是以上几句话就能够解释清楚的，上面的介绍也仅仅是从某些方面的介绍，我们可以简易的定义GIS为：一个计算机系统，在计算机软硬件的基础上，核心工作是采用空间物体的相关特征数据进行获取、保存、检索、分析处理、以及表示等等用于回答用户的问题。

1.2 国内外研究综述

1.2.1 国外发展现状

从时间进展来看，全球范围内的地质相关研究工作者在 1970 年代就开始广泛留意GIS 的应用与进展。美国地质调查局在 1970 年伊始，历时 6 年时间，在全国各地相继新建了超过 50 个地址信息系统。美国地质调查局（USGS）在 1984 年与自然保护中心合作，把 GIS技术当作研究地理、地质、水资源等一些空间信息的工具，通过几个应用项目的实施来检验 GIS技术是否有效，后来为了探索利用GIS技术的综合研究方法、开展了更多学科、更多部门协调的研究项目。开展的几乎所有的研究课题基本囊括了地球、空间、物理、化学、工程、计算机和制图等各方面的专业知识跨领域合作研究。

1986 年德国专家开发出了 DASCH 系统，该系统达成了计算机编制地质图件的目标。此时英国的在威尔士中部的一项填图课题中，采用了野外记录本特别定制的工具，通过将所有的钻孔、地质测线等数据保存到数据库中，通过输入到地理信息系统并综合光栅扫描的地形数据，根据研究人员需求采用计算机生成地质图。1989年Navrro和Mejia等，对哥伦比亚麦知德林地区的基岩和第四纪地质、气候、构造、地形地貌的形成经历、水文乃至土地利用率等成分实施的综合分析，评价了该地区的地质灾害的危险性，采用的便是 GRASS 系统。在 1985 到 1989 年间，澳大利亚、加拿大和美国提出了构建国家地质图数据库的总体目标，并且先后着手开展新一轮的填图计划。

1.2.2 国内发展现状

近些年来，在地学研究领域中，随着GIS、GPS、RS三种技术的迅速发展，其中以GIS 为核心发展技术，开辟了一个新的研究途径用于研究地质资料管理工作。地理信息系统作为新时代高新技术的发展产物，由于他在空间数据的存储、查询、分析处理等具有强大的功能，与普通的数据库管理系统存在很大的差别，可以胜任传统技术和方法无法满足的繁琐的地球空间数据的获取、分类保存、查询检索、分析建模和度量描述要求。随着科学技术的发展，GIS技术的广泛应用，极大地推动了地质资料信息化管理的进程，GIS 成为地质数据管理功能强大、性能高效的工具。集成地质数据库与地理信息系统技术，使建立基于GIS的地质资料信息管理系统成为可能，目前计算机软硬件技术应用于地学研究的发展趋势就是基于 GIS的地质数据库管理系统的研发与实践。

从地质研究的基础工作角度来看，GIS技术主要用于构造形迹模拟、地质体三维模型分析和区域地质调查三个方面，目前已有许多的学术探讨是基于GIS的地质数据信息管理系统的研究与设计实现，国内的袁艳斌等基于地理信息系统、数据管理系统、计算机辅助图件编绘系统，结合三者之间的技术特性加以分析其相关性，通过综合考虑三峡坝区的工程地质信息特性，研发出了三峡工程地质信息集成系统，在这里 3S 技术在空间信息一体化管理中的作用得到了充分的展示。

第 2 章 相关技术

2.1 UI 工厂

UI 工厂的产生过程可以总结为：通过总结大量的业务节点，对比较常见的UI 进行分类管理，对UI 类中的共有代码进行分别抽取，基于此构建种类不同的UI 基类。为了实现对 UI 工厂的基本构件的最优化应用，UI 工厂综合运用了查询模板、单据模板、以及打印模板。UI 工厂为了使用户的代码能够更加清晰更加容易管理，通常会强烈推荐相关的 UI 基类实现方法，例如用于统一界面按钮现实管理的ButtonManager，它的使用能够使系统代码清晰明了。

有这样一类节点，其规模经常在几千行代码左右的类，它将所有与 UI 相关的代码均放在一个客户端UI 类中实现，我们可以经常见到这样的UI 实现方式的节点，这样的类在日后的代码管理工作中会面临很大的困难。这种做法导致的另一个缺陷和不足就是增加了代码的冗余度，提高了日后代码维护更新的困难，因为将所有相同功能的或相似功能的 UI 实现代码装载一个类里面，其相同部分代码均是通过复制粘贴，没有真正实现部分代码的可重用性。

面对代码冗余与堆砌的困难，UI 工厂提供了解决方案策略，通过细分职责与代码高度重用等方式解决该困境。通过详细的分析软件的功能模块能够发现系统内部的各个功能模块存在一定的内聚性，这些功能模块之间有着比较强的关联关系，而系统与系统其他的一些功能模块联系则比较弱。UI 工厂根据系统中的功能模块的内聚性强度将各种功能模块划分成组，对每一组的功能，将其抽象出一个类，统一负责该组的功能[20]，例如在管理数据的缓存、翻页和单据等的缓存任务时，可以抽象出一个Buffer 类来负责，而对于系统中所有的按钮的管理创建维护等都可以抽象出ButtonManager 类来负责。

为了完成系统中的功能，系统UI 设计主要包含的类有ButtonManager、IController、EventHandler 等。这些名称并不是指对象的名称，而是指功能角色。各个类之间的关系就形如一个机构中的各个职能部门，每个部门都有其自身的职责，互相协调合作。下面详细列举几个系统实现相关的类，掌握这些类对于 UI 工厂的理解至关重要。

2.2 Oracle 11g

而且，Oracle 11g在安全性上进行了许多改进，性能大大加强。提升了Oracle透明数据的加密功能，还把透明加密功能延伸到了卷级加密以外。由于Oracle 数据库11g版本具备表空间加密功能，索引整个表、索引和所存储的其他数据的加密可以采用这种方式，也可加密存储在数据库中的大型对象。

Oracle 数据库 11g 相比于其他版本具有一些与众不同的性质，分别体现在数据库管理部分、PLSQL部分以及其他部分。下面介绍一部分的特点：

（1） 数据库重演（Database Replay），此特性可以捕获整个数据的负载，同时传输到一个从备份一伙 standby 数据库中创建的测试数据库上，接着重演负责以测试系统优化后的功效。

（2） 自动内存优化（Auto Memory Tuning），数据库9i时，加进了自动PGA 改善；10g 的时候，进一步增加了自动 SGA 优化功能[32]，而在 11g 版本中，全表的自动优化通过只设定一个参数就能对所有的内存实现，只需要将剩余的内存数量通知 Oracle，Oracle 数据库就能够根据剩余内存自主动态的对内存进行分配，同时也可以手动设定内存分配大小的阈值，这样很轻松地便实现了PGA、SGA、操作系统进程的内存分配。

（3） 资源管理器（Resource Manager），通过设置某些文件的文件类型、文件优先级以及 ASM 磁盘组，Oracle11g 的资源管理器除了可以对 CPU 进行管理控制外还能对系统的IO进行管理。

（4） 结果集缓存（Result Set Caching），通过这个特点，许多程序的性能被大大地提高，比如在一些 OLAP 系统中或者 MIS 系统，大量的select count（*）;形式的查询被执行，以往可以使用查询重写技术或者物化视图来提高这些查询的性能，但是在 11g中，为了加速可以将查询结果暂时缓存，只需添加一个 /*+result_cache*/的提示就能完成，如此查询性能便得到了大大的提高。与此同时带来了另外必须关注的是数据完整性问题，Oracle 中数据一致性是采用一致性读的方式确保的，在新版的环境中，是从缓存中读取数据以提高读取性能，而并不是通过从回滚段读取，当然11g对于这个问题显然已经处理好了，因为采用单独缓存的方式，实施别的任务时，任何别的操作都不能干扰结果集中的数据，因此确保数据的完整性。

（5） 对象依赖性优化，对函数或视图依赖于表的情况进行了改进，以往如果一张表被视图或函数严重依赖，当这张表结构发生变化时，函数抑或视图都将变成 invalid。11g 对此进行了优化，根据相关性判断是否发生改变。

（6） 优化正则表述式，正则表述式最初是在10g中被添加的，这一特性给开发人员提供了大大的方便，在11g中，对此进行了优化改良，引入 regexp_count 函数，不仅如此还改进了其他的正则表述式函数。

第3 章 需求分析 .............. 14

3.1 地质资料信息化管理需求 ........................... 14

3.2 现状分析 ................. 14

3.3 系统设计目标 ................ 15

第4 章 系统设计 ................... 21

4.1 系统总体设计 .............................. 21

4.1.1 系统的概念模型 ................................ 22

第5 章 系统实现与测试 .......................... 43

5.1 系统运行环境配置 .............................. 4

第 5 章 系统实现与测试

5.1 系统运行环境配置

支撑地质资料管理服务系统单位内网、外网（Inter）。为保证机密地质资料的安全，按照国家关于规定，内网与国际互联网之间完全分开，并由此形成内网（运行地质资料管理服务系统）和外网（运行资料检索子系统）两部分。运行地质资料管理服务系统在局内部设置为一个封闭的子网，管理服务系统的计算机禁止介入外设。

系统的硬件网络主要包括系统运行服务器、数据库服务器、交换机、硬件防火墙等。具体配置如下：

（1） 数据库服务器： DELL PE 6600 1台，4个2.2G CPU，4G 内存，2个36G高速硬盘，一个千兆网双网卡。

（2） 数据存储：4TB 以上存储容量。

（3） 交换机：深圳中兴通讯股份有限公司的中兴 ZXR10-3904 路由交换机。

（4） 防火墙：东方龙马公司生产的 WLMA-100TX3 工作组级防火墙。

（5） 带宽：局域网内为100M，外部网络为10M。

支撑系统运行的网络体系结构示意图如图3.3所示：

系统软件平台的配置针对地质资料管理、借阅服务系统、资料检索系统、系统维护及系统管理子系统综合考虑。

第 6 章 结论

随着现代信息技术的发展，电子采集技术的进步，目前对地质资料的管理依然处于过去的时代，与信息时发表展严重脱轨，结合现代信息化管理技术，对地质资料进行信息化管理，采用新型的管理模式迫在眉睫，为了能够更好地服务于地质工作，建立信息化地质资料管理系统势在必行。

本文针对地质资料的保管利用，分析了对地质资料管理的详细功能需求，探索实践地质资料信息化;过程方法，结合现代信息技术，设计实现基于 GIS 技术的可视化地质资料管理服务系统，并且针对内蒙古地质资料特征进行了测试运行。

论文从研究背景出发，分析了国内外地质资料信息化管理的发展现状和趋势。阐述了与系统设计实现的相关关键技术，在此基础上，对系统进行了需求分析，分析了系统需要实现的功能模块，以及系统对于性能的要求。根据系统功能需求，依据模块划分，分别对系统的四个模块进行了详细的设计，分别是：系统管理模块、地质资料管理模块、地质资料借阅模块以及系统安全管理模块，对系统数据库进行了详细的设计。在系统实现过程中，依据各个模块中的子功能模块逐一实现。最终实现了基于GIS技术的可视化地质资料管理服务系统，论文具体工作内容主要有以下几点：

（1） 设计实现了系统管理模块，包含数据管理、系统维护以及用户管理

（2） 设计实现地质资料的检索和借阅模块，实现图幅复合检索以及资料借阅管理。

（3） 设计实现系统安全体系架构，涵盖了网络安全模块和系统服务器安全模块

本系统已在某政府国土资源厅试运行，经过一段时间的测试，系统初步满足了地质资料管理的功能需求，以及对性能的要求，达到了系统设计目标满足了用户基本需求，一定程度上加快了当地地质资料管理工作的信息化进程。系统目前还处于初步阶段，虽然实现了基本的功能，但仍存在一些不足，还有很大的提升空间。系统存在的一些不足和将来改进的地方如：

（1） 由于系统设计采用基于 GIS 技术，在可扩展性与接口方面存在问题，在和MapGIS 的接口部分需要进一步改进完善。

（2） 经过一段时间的使用后，发现系统界面布局方面存在一些不足，虽然不影响正常使用，但是为了提高用户使用方便性，仍需改进

（3） 数据库目前只是初步设计，还有许多方面需完善，通过索引与簇等方式提供高性能数据库查询等。

参考文献（略）