——以庐山地质公园数据库和河北省地质遗迹WEBGIS系统为例
赵 汀¹*赵 逊¹田娇荣²宋江宁²王爱民³王 川³
1 中国地质科学院100037；2 庐山风景管理局；3河北省水文四队

摘要：笔者在建设庐山世界地质公园数据库和河北地质遗迹网络电子地图（WEBGIS)过程中提出了建设地质遗迹网络大百科全书（WIKI维客）的概念，实现了人人参与、协同维护的网络门户建设，同时技术上开发了基于MAPGIS-IMS和FLASH的两种WEBGIS技术，吸收并用二者的优点，综合了遥感和GIS技术，为政府机构和游客提供信息服务，为科学家提供宝贵的地质资料。

关键词：地质遗迹，地理信息系统，WEBGIS，维客，

1　系统背景介绍

　　地质遗迹是在地球历史时期，由内力地质作用和外力地质作用形成，反映了地质历史演化过程和物理、化学条件或环境的变化。这是人类认识地质现象、推测地质环境和演变条件的重要依据，是人们恢复地质历史的主要参数。地质遗迹是不可再生的，破坏了就永远不可恢复，也就失去了研究地质作用过程和形成原因的实际资料。

　　地质遗迹是一种资源，保护下来既可以供人们研究，也可以通过适度开发成为供人们参观、开展科普教育的基地。世界不少国家以把地质遗迹比较集中的区域建成地质公园，形成保护与开发的良性循环。只有在各市、县、省乃至全国对其地质遗迹的分布、数量、类型、特征、环境保护、开发程度有一个清楚的认识情况下，政府才可以做出保护规划以及指导开发，指导企业投资，人们也可以了解地质特征、提高科学素质，科技人员可以作为研究的资料来源。

　　总之，由于地质遗迹是不可再生的资源，是全人类的共同财富，地质遗迹保护是社会的责任，保护的最好办法是建立地质公园。建立地质遗迹/地质公园数据库是保护、规划、开发、和合理利用的基础工作。也是推进地质遗迹的科学研究和地学普及的重要条件。地质公园是一个生态、经济、社会的巨系统，地质公园的规划、建设应按照生态工程的原理，特别是整体、协调、自生、循环、因地制宜原理，以生态系统自组织，自我调节功能为基础，在少量人类辅助功能的帮助下，充分利用自然生态系统功能的过程。即“道法自然”，按照地质公园的自然条件、社会条件和经济条件等，优化组合成一个相互联系的统一的有机系统、达到多层次多目标分级利用物质，促进良性循环，同步增加与兼收经济、生态和社会效益。

　　赵逊等（2004）在世界地质公园工作指南中明确指出地球科学研究和科学普及在地质公园建设中的重要意义，并强调指出地质科学是地质公园建立的基础。因此，搜集整理地质遗迹特征及其演化过程，开发数据库软件并发布对于科学地认识其中各种地质-地貌景观的成因及其意义、未来的地质公园建设以及向普通大众普及相关的各种科学知识都有着重要的意义。本文介绍了作者开发的庐山数据库系统和河北省电子地图系统的主要框架。

2　国内外研究动态

　　地质公园数据库是地质科学的网络大百科全书，百科全书是对人类过去积累的全部知识或某一类知识的书面摘要。“百科全书”通常是指一大套书。这个词在西方最早出自希腊语εγκύκλιος（拉丁字母：enkyklios）和παιδεία（paideia）。“enkyklios”意为“循环的，周期性，平常的”，而“paideia”则指“教育”。含义是“普通教育，从字面上说就是一个想接受通才教育的人所应该学习的艺术和科学知识”。在抄录过程中谬传为新拉丁语词 “encyclopaedia”，随后又进入英语，最先记载于1531年。在新拉丁语中该词被选中作为一本覆盖各科知识的参考著作的书名。在英国最早见于1644年。

　　《中国大百科全书·新闻出版》卷定义为：“概要介绍人类一切门类知识或某一门类知识的工具书。供查检所需知识和事实资料之用。但也具有扩大读者知识视野、帮助系统求知的作用。它是一个国家和一个时代科学文化发展的标志。”

　　《简明社会科学辞典》定义为“按辞典形式编排，系统概述人类各个方面或某一方面知识的大型工具书。分综合性与专业性两类。综合性百科全书收集各知识领域的名词、熟语、地名、事件、人物、著作等等，无所不包，是知识的宝库。但不收录词语，故不同于语文辞典。”

2.1WIKI——以网络为载体的大百科全书

　　百科全书的分类结构以及不断更新的特点使它非常适合在线或断线的电脑格式。最近几年，大多数主要的百科全书都已经在不同程度上电子化。基于磁盘（特别是CD-ROM）的出版物拥有携带方便、成本低廉的优点。同时，电子百科全书还可以包含各种传统媒体无法承载的多媒体格式，例如动画、音像或视像。概念有关联的文章之间的相互动态链接也是一个重要的优势。在线的百科全书则拥有动态的优点：新的信息几乎可以立即被呈现，而不用等到下一次的出版。

　　网络大百科全书也叫Wiki，Wiki是一种多人协作的写作工具。Wiki站点可以有多人（甚至任何访问者）维护，每个人都可以发表自己的意见，或者对共同的主题进行扩展或者探讨。Wiki是一种多人协作的写作工具。Wiki站点可以有多人（甚至任何访问者）维护，每个人都可以发表自己的意见，或者对共同的主题进行扩展或者探讨。

　　目前，常见的网络版百科全书有下列几个：

2.2商业化GIS软件提供的Web服务

　　随着地理信息互操作和Web服务技术的发展，WebGIS技术已经从初始的在Web上简单地发布地理信息转换成为实现地理信息互操作和地理信息Web服务的关键技术。由于WebGIS技术的重要性，人们越来越关注WebGIS的研究、开发和应用，目前已推出了大量的GIS平台产品，如ESRI的ArcIMS， Maplnfo的MapXtreme， Autodesk的MapGuide， Intergraph的GeoMedia Web Map，我国MAPGIS-IMS, SuperMap IS等产品。如何利用这些产品开发满足自己需要的WebGIS系统，已成为众多科研机构与企业共同关心的问题。

　　目前世面上流行的主要GIS工具软件都有Web的发布功能，常见的介绍如下：

2.2.1 国外GIS软件产品Web服务

　　ArcIMS是ESRI公司的新一代互联网地图服务器系统，它可以在Windows NT和UNIX环境下运行，为网上地理信息系统的数据交换建立一个公共平台，ArcIMS不仅仅是Internet上的制图解决方案，更重要的是它提供了在Internet上实现GIS分布能力的框架。作为一个发布技术，它具有广泛支持ESRI客户的能力；作为一项服务技术，它包括了大量ESRI服务器端技术并通过特定的客户提供一个独一无二的数据整合潜力。

2.2.2国内GIS软件产品

　　MAPGIS-IMS平台体系结构如上图，下面分别对每一层进行阐述。

　　客户端

　　Web服务器

　　Web服务器端主要由两部分组成，即IIS(Internet Information Server) 和WebGIS服务器(包括MAPGIS-IMS组件和Internet GIS站点设计向导程序Wizard)。上图所示的GIS组件层可理解为WebGIS服务器。

　　其中IIS主要负责接收普通的用户请求，当其需要空间数据时则向WebGIS服务器发出请求，WebGIS 服务器接收到浏览器端的请求后，利用MAPGIS-IMS组件的功能，进行处理、分析、计算等；如果需要数据服务器的数据，则由WebGIS服务器向数据服务器发出请求。

　　数据服务器

　　GIS数据服务器层的平台是UNIX或Windows/NT以及地理数据库。它完成数据的定义存储、检索、完整性约束以及有关的数据库管理工作，同时接收WebGIS服务器发送来的数据请求，并将处理结果交送WebGIS服务器。

　　系统中的数据可以采用文件系统（MAPGIS的空间数据文件SDF）方式存储，也可以采用商用关系数据库（如SQL Server或Oracle），一般建议使用数据库方式，方便管理、检索。MAPGIS采用空间数据引擎(SDE)来管理数据库中的数据，它接收来自WebGIS 服务器的数据请求，并将处理结果交送WebGIS 服务器。

3　引用标准

　　系统数据格式严格按照国家相关标准填写。
　　GB/T 9649-88地质矿产术语分类代码
　　GB/T 2801-81全数字式日期表示法
　　GB/T 2660-98 行政区划代码
　　DDB9701数字化地质图图层及属性文件格式
　　地质图空间数据库建设工作指南2.0版

4　系统架构设计

　　web发布的系统具有交互性强、更新快捷、方便等优点，基于MAPGIS-IMS的河北地质遗迹系统采用Browse/Server 体系结构，在逻辑上分为三层：客户机、应用服务器、Web服务器如图1。并在GIS软件支持下开发出系统应用查询分析模型。客户机负责数据结果的显示和用户请求的提交，IIS-Web服务器负责相应和处理用户的HTML请求，而MAPGIS-IMS地图应用服务器负责响应用户的地图请求。所有的地图数据和应用程序都放在服务器端，客户端只是提出请求，所有的响应都在服务器端完成，只需在服务器端进行系统维护即可。

5　主要研究内容

　　地质公园是地质科学研究的宝库，社会大众科普教育的基地，地质公园数据库有以下六个特点：

　　（1）其科学性决定了数据库必须有丰富的科学内容，知识结构要清晰，所有的功能模块都围绕着地质科学来建设，因为地质遗迹的形成是多种地质因素共同作用的结果，要覆盖地质科学的不同领域，由浅入深多、由点到面将地质现象完整解析；

　　（2）独特的社会性决定了数据库的开放性和共享性，因特网是最好的信息发布平台，不仅在中国拥有上亿的网民，而且在全世界有超过10亿的用户，每天通过网络传播的信息充斥了大家的生活，可以说人们的生活已经离不开因特网，网络成了人们寻找旅游目的地的最好平台。

　　（3）直观性和美观性，结合遥感影像等地理信息数据直观的表述地质遗迹点的空间位置和空间关系；要符合大众的审美视觉要求，在图片处理方面注意美学效果，重视利用多媒体的强大视觉冲击效果。

　　（4）可靠性， 要求系统在发生故障或用户输入数据不合理的情况下有较高的抗干扰性和排除故障的能力。

　　（5）易维护性，本系统的操作人员一般是非计算机专业人员。因此，要求系统界面简洁清晰、生动直观，还要有较高的响应速度；系统的维护升级要简单易行，历史和现实数据能准确下载和上载，为旅游者，地质专家和旅游管理者提供有力的动态性和现实性的信息支持。

　　（6）安全性，系统应对用户的登陆权。管理任务操作权和数据库访问权限等方面有高度的控制能力，杜绝对数据的非法操作。

5.1 庐山地质公园数据库主要内容

　　正是基于这样的一种理念，庐山世界地质公园数据库系统（以下简称系统）在庐山风景管理局的支持下建立起来了，庐山地质公园数据库是一部庐山地质科学的大百科全书，覆盖了冰川地貌学、地层、构造、生态学等多个学科，其中冰川地貌学是庐山的特色作为了系统的重点。数据库系统采用了最新的WEB2.0技术，结合遥感和电子地图技术，向社会大众发布庐山世界地质公园相关的地质遗迹的成因、地质背景、构造演化、空间分布等多方面的知识，帮助人们提高地质科学认知水平。现在数据已经完成中文版和英文版的开发。

　　庐山世界地质公园网络数据库系统是建立在Internet和Intranet技术基础上的网络电子信息服务基础平台，开发语言为C#，后台数据库采用Access，系统采用Browse/Server 体系结构。并且系统基于美国ETM卫星遥感影像平台支持下开发出庐山数字遥感地图系统，结合了遥感影像和电子地图的优点，非常直观的提供了快速高精度的地图服务。系统应用前台服务和后台维护。客户端不仅是负责数据结果的显示和用户请求的提交，而且也可以通过后台程序对数据库进行维护，维护系统是需要权限的认证，权限分为管理员和普通人员两级，管理员可以管理普通人员的权限，所有的响应都在服务器端完成。

　　一方面是要建立一个基于Web2.0技术的地质公园管理信息系统，在地质遗迹管理、科学普及的基础上，运用大量丰富翔实的地质知识库支持地质遗迹管理部门提供资源的科学调度与管理，并在同时提高公众关于地质遗迹重要性的意识，以及用来支持公众教育。

　　另一方面，系统设计面向方便地质科学数据的及时共享的目标，力求为地质科学家提供一个科学研究的平台。

　　主要功能包括：

　　基于Internet/Intranet的数据分类浏览、数据查询、数据维护，开发通用的电子地图导航操作功能模块，支持基于WEB的地图浏览、移动、放大、缩小功能。

　　地质遗迹点属性信息管理，包括地质背景描述、地质属性信息编辑、删除等管理功能；

　　查询模块，提供功能强大的模糊查询功能；

5.2河北省地质遗迹WEBGIS电子地图系统

　　河北省地质遗迹WEBGIS电子地图系统（简称河北地质遗迹系统）建立在WEBGIS网络电子地图服务基础上，开发语言为C#。系统采用Browse/Server 体系结构。并在MAPGIS软件支持下开发出系统应用分析模型以及决策模型。客户机负责数据结果的显示和用户请求的提交，MAPGIS-IMS地图应用服务器和Web服务器负责相应和处理用户的请求，而数据服务器负责管理数据。所有的地图数据和应用程序都放在服务器端，客户端只是提出请求，所有的响应都在服务器端完成，只需在服务器端进行系统维护即可。

　　一方面是要建立一个基于WebGIS的河北省地质公园管理信息系统，在地质遗迹管理、科学普及的基础上，运用GIS技术为地质遗迹管理部门提供资源的科学调度与管理，并在同时提高公众关于地质遗迹重要性的意识，以及用来支持公众教育。

　　另一方面，系统设计面向方便地质科学数据的及时共享的目标，力求为地质科学家提供一个科学研究的平台。

　　主要功能包括：
　　基于Internet/WEB的地图显示，开发通用的地图导航操作功能模块，支持基于WEB的地图浏览、移动、放大、缩小功能。
　　地质遗迹点属性信息管理，包括空间位置录入、地质属性信息编辑、删除等管理功能；
　　查询模块，提供功能强大的查询功能，包括按鼠标选择区域查询、关键字模糊查询等功能；
　　旅游相关信息管理查询；
　　根据美观大方、朴素典雅和方便使用的设计原则，利用GIS软件提供的二次开发语言来进行界面开发。系统的界面设计如图6所示；