基于SSH框架的海洋调查资料信息管理系统的设计和实现

2012-10-13刘晓丹赵迎春

海洋科学 2012年12期

刘晓丹, 赵迎春, 丁磊

(国家海洋局北海海洋工程勘察研究院, 山东青岛 266033)

信息的来源是数据, 数据是未加工过的原始资料, 它是对客观世界的表示, 而信息是数据内涵的意义, 是数据的内容和解译[1]。经过多年的资料积累,我国已拥有大量珍贵的海洋基础数据信息, 包括海洋基础地理、海洋地球物理、航空与卫星遥感、海洋资源、海洋水文、海洋生物化学等内容, 数据量大,数据类型多样。海洋数据来源多样, 包括常规海洋调查资料, 国家海洋专项调查、海洋工程项目等获取的调查资料, 通过大量的海洋基础数据资料, 我们掌握了越来越多的海洋信息, 为人类开发利用、保护海洋提供了科学依据。目前, 大部分的海洋调查资料主要以两种形式保存: 一种是原始观测结果以及数据来源和时间等, 它们被保存在不同的介质中; 另一种是这些原始资料的数字化形式, 并记录了相关的项目和观测手段等, 它们以文档的形式存放[2]。

当前国内积累的海量海洋调查资料以传统的资料管理服务保障模式越来越不能适应海洋信息化发展的需要, 管理不便, 不易查找, 容易损坏和遗失。海洋资料不仅是各项海洋工作的基础性信息资源,更是反映海洋工作历史的重要依据。海洋资料极为宝贵, 来之不易, 一旦丢失, 将难以重新获取。

随着计算机技术、网络技术、数据库技术的发展, 国内在档案图书资料管理行业掀起了以图书资料数据库建设和管理服务软件开发为核心的信息化建设高潮。全球沉船数据库、水深数据库(英国海道测量局)的相继创立大大促进了航海图书的发展;美国国家海洋大气管理局扫描矢量化数万份非常有价值的历史海洋资料, 并经过图形处理、海量信息管理技术处理, 实现了历史资料的网络化服务。基于前人的经验和技术, 海洋调查资料信息管理系统项目的建设将实现海洋调查资料的数据库管理和网络化服务。

海洋调查资料信息管理系统是立足于我国海洋调查资料信息管理的实际需求开发的实用化平台。实现对海洋调查资料的数字化存储、数据库管理、规范化操作、网络化服务, 在软件方面提升海洋资料信息对海洋经济、海洋科学研究以及各类海上突发事件的应急保障能力。

1 海洋调查资料信息管理系统组成与功能

1.1 海洋调查资料的特征

海洋调查资料主要包括影像资料、数据资料(原始资料及成果资料)、文档资料等。由于海洋调查涉及的要素多, 包括海洋水文调查、海洋气象调查、海水化学要素调查、海洋声光要素调查、海洋地质地球物理调查、海洋生物调查资料等, 因此海洋调查资料时空特征明显, 具有数据格式多样化、数据量庞大的特征。

1.2 标准规范建设

1.2.1 海洋调查资料数据文件命名规则

数据库建设中使用国家编码、参数编码、资料源代码等多种编码类型, 实体数据资料编号具有唯一、简洁合理、规范性特点。以《海洋调查规范》为依据, 按照专业性、可操作性等原则对所属资料实施编码。文件名以“D”开始, 包括船代码和时间信息, 扩展名为数据文件类型代码, 形式为:DYYYYMMDDXXN.CCC(D为海洋调查资料标识;YYYY为调查观测年份; MM为调查观测月份; DD为调查观测开始日期; XX为调查船代码)。

1.2.2 海洋调查资料元数据的规定

该规定以《海洋调查规范》为依据, 在海洋调查资料元数据信息生成过程中, 以Excel电子表格生成原数据信息, 表格包括两列, 一列为元数据属性信息名称, 一列为元数据属性信息的内容。海洋调查元数据内容包括4个元数据子集, 分别为标识信息、航次信息、调查项目信息和资料汇交与服务信息, 上述元数据构成了海洋调查资料系统数据结构的基础。

1.2.3 海洋调查资料数据著录规则

该规则规定了海洋调查资料元数据的中文名称、英文简称、定义、性质/条件、数据类型、值域和最大出现次数等。

1.2.4 海洋调查资料管理规范

以《国家海洋局关于施行海洋资料管理暂行规定的通知》为依据, 规定海洋调查资料管理工作业务要求。

1.3 系统设计目标

海洋调查资料信息管理系统是建立采用组件式技术、SSH框架与ArcGIS server服务平台结合进行开发, 实现对调查资料信息的自动采集存储、人工编辑、查询、显示等基本操作功能, 并最终形成完整的海洋调查资料库体系, 方便管理、保存和应用, 为海洋资料的管理和应用提供一个安全、高效的信息化平台。当代海洋学问题的提出和解决常常要求多学科多部门之间的协作。因此, 空间信息的共享与互操作、分析与综合在对于海洋学问题的综合研究中便显得日益重要[3]。

1.4 系统开发

1.4.1 总体框架

海洋调查资料信息管理系统的总体建设框架利用分层原理, 采用 SSH(Struts、Spring、Hibernate)框架, SSH框架是一种新型的、轻量型的J2EE架构,是目前比较流行的J2EE框架。首先, 用面向对象的分析方法根据需求提出一系列的模型, 将这些模型实现为基本的Java对象, 然后编写基本的DAO(Data Access Object)接口, 并给出Hibernate的DAO实现,采用hibernate架构实现的DAO来实现java类与数据库之间的转换和访问, 最后由 Spring完成业务逻辑。海洋调查资料信息管理系统的数据资源划分为用户界面层、服务界面层、中间组件层、数据层、支持层和设施层, 如图 1。平台开发基于 Java语言,Java程序可以发布多种操作系统上, 例如 windows系列, Unix系统, linux系统等。

1.4.2 系统主要功能

海洋调查资料信息管理系统包括海洋调查资料管理系统、海洋调查档案管理系统、海洋调查资料档案和资料服务网站、海洋资料信息管理系统应用工具等 5个较为独立的系统, 每个系统由相互关联的功能模块构成, 并充分考虑平台与已有业务系统或待开发系统的接口(图2)。在体系结构设计上采用浏览器/服务器结构(B /S)模式。

1.4.2.1 海洋调查资料管理系统提供对各种海洋调查信息资料的收集整理、标准化、编目、入库、更新、数据库维护、提供服务、输出等功能。

1.4.2.2 海洋调查资料档案管理系统功能包括立卷归档、管理、查询等。本系统还可以实现海洋调查资料档案的图形图像可视化。

1.4.2.3 海洋调查资料信息服务网站面向客户, 提供注册、检索、借阅、下载, 以及海洋调查资料信息发布等功能。

1.4.2.4 海洋调查资料管理系统平台应用工具是服务于系统管理人员的开发工具, 包括权限管理、审核、日志管理、数据库管理等功能, 保障平台运行安全。

1.4.3 系统与ArcGIS Server服务平台结合

本系统主要使用ArcGIS Server服务平台中地图服务,地图服务是基于 ArcGIS Server部署的分布式系统, 其中包括服务器对象管理器(SOM)以及服务器对象容器(SOC)。服务器对象管理器主要在地图服务的管理、启动和关闭以及地图服务的运行服务器(SOC)的添加、删除及负载均衡方面起着专门的作用。服务器对象容器的主要负责运行地图服务并处理应用层提交的请求, 因此实现 SOC的动态增减是实现分布式地图服务服务器系统的基础[4]。本系统主要读取部分系统中使用到的图像信息。

首先对地图服务的运行服务器(SOC)进行操作,以系统管理员身份连接到服务器, 连接成功后,获得服务器上运行的管理服务器对象(SOM), 通过管理服务器添加、删除服务对象容器(SOC)。

图1 海洋资料信息管理系统总体架构Fig. 1 The total construction of information administrative system for ocean data module

图2 海洋资料信息管理系统功能框图Fig. 2 The function module of information administrative system for ocean data module

地图服务的开发和发布, 先创建地图服务, 将来自数据层的地图数据以 Web Service的形式发布,提供用户访问的地图接口。详细的步骤为: 连接指定的 SDE数据库, 建立数据库连接后, 选择需要发布的地图数据并添加到. mxd文件中, 连接服务器, 获得管理服务器对象(SOM), 将. mxd文件发布为地图服务。创建地图服务后, 可对其状态进行配置, 实现服务的删除、暂停、开启等[5]。

1.4.4 数据库建设

数据库结构采用分布式数据库系统, 分布式数据库系统是由若干个站集合而成。这些站又称为节点, 它们在通讯网络中联接在一起, 每个节点都是一个独立的数据库系统, 它们都拥有各自的数据库、中央处理机、终端, 以及各自的局部数据库管理系统。因此分布式数据库系统可以看作是一系列集中式数据库系统的联合。它们在逻辑上属于同一系统,但在物理结构上是分布式的[6]。

在做好数据收集提取、转换格式、统一编码、质量分析等工作的基础上, 根据需求, 灵活运用建库理论, 通过海洋调查资料信息管理子系统校验的数据并导入库内, 建成数据库。海洋调查资料具有海量、电子数据与纸质资料并存、元数据与实体数据关联、空间属性数据与非空间属性数据并存、数据格式类型多的特点, 因此将海洋调查资料数据库架构设计为编目库、资料数据库和管理数据库[7]。

海洋调查资料信息管理系统建设是今后相当长时间内很重要的基础信息工程。其建设过程中需综合利用国内外的新理论、技术和方法。把数据库管理引入到海洋资料信息管理系统中是一种着眼现在、面向未来的合理解决方案[8]。