郝 明，张建龙，牛瑞卿，梁 虹

(1.中国地质大学(武汉)国家地理信息系统工程技术研究中心，武汉 430074;2.成都地质矿产研究所，成都 610081)

0 引言

随着我国地质调查事业的不断深入，每年产生大量的地学数据，如何充分利用这些数据资源，发挥其作用，更好地推进我国地质调查信息化进程，有2个方面问题需要解决:一是不同领域的地学数据零散地分布在各个部门、地区和单位［1］，共享不便;二是由于数据模型、数据格式等因素影响，地学数据在互联网上整合共享变得复杂和困难［2］。信息网格技术的出现为这些难题的解决提供了有效途径。

网格地理信息系统(GridGIS)可将地理上分布、系统异构的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系统、地理信息系统、虚拟现实系统等通过高速互联网络连接并集成起来，形成对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级处理环境［3］。其最大优点是可以利用网格强大的计算能力，整合各种异构的资源，对海量的数据进行深度挖掘和高效利用［4］，实现各种资源最大限度的共享和协同计算。网格技术可从根本上改变人们研究问题的方式和手段，建立行业数据网格，实现专业数据共享，数学和专业模型、工具软件等共用［5］。

目前，中国地质调查局正在实施地质调查信息网格试点建设项目，已经在直属大区中心部署了结点服务器，在部分省级地调院也进行了结点建设工作。本文以西南地区为例，介绍开展的地质调查信息网格结点研建与应用情况。

1 结点部署

1.1 服务器系统配置部署

服务器系统配置部署需要准备2台服务器(表1)，其中服务器1位于防火墙内，该服务器配置栅格流地图数据库、栅格流地图服务、空间数据库和元数据库;服务器2位于防火墙隔离区，通过专线接入网络环境中，该服务器配置栅格流地图Web服务、矢量地图Web服务、元数据Web服务。服务器系统配置部署见图1。

表1 结点服务器基本配置Tab.1 Basic configuration of node server

图1 服务器系统配置部署Fig.1 Deployment and configuration of server system

1.2 数据部署

考虑到数据的安全性，数据服务器和Web服务器须分开，部署在不同的物理服务器上。

1)矢量数据部署。矢量数据分为 MapGIS6.7数据和MapGIS7.0数据，存储于不同的文件夹中。

2)栅格数据部署。将经过裁剪整理后的栅格数据存放在指定的栅格数据夹下，为了管理的需要，将新生成的栅格数据HDF文件命名为:比例尺DZT_左下角经纬度_右上角经纬度，如20WDZT_10028_10230.HDF。

1.3 服务部署

需要部署的服务有MapGIS功能服务、地质工作程度图服务、元数据服务、资源监控服务和信息公告服务。服务的部署分为4步:①为服务新建一个应用程序池(防止与其他程序冲突);②在IIS中建立服务对应的虚拟目录;③设置文件夹的权限;④修改web.config文件。

1.4 站点部署

1)NodePortal站点部署。其配置包括:①配置部署信息公告服务;②注册RiseAcc文件夹中的RiseAcc.dll和 X ceedCry.dll文件;③开启 I IS6.0 的Active Server Pages服务扩展;④“启用父路径”;⑤在站点根目录下对temp目录加Network Service用户的权限;⑥将Default.asp文件、global.asa文件和Web.Config文件相应的IP、数据库名称和密码修改为西南大区结点的IP、数据库名称和密码。

2)GridGIS站点部署。其配置包括元数据连接配置、分布式栅格流数据库连接配置、资源监控服务、GIS服务器所在主机的IP设置、矢量数据目录、数据服务、中心结点服务、投影服务和元数据服务。

3)三维地球站点部署。其主要操作是将applet.htm 文 件，WebRootappletjogl文件夹中 j ogl.jnlp文件和WebRootappletjogl文件夹中jogl.jnlp文件中的几处IP地址修改为配置了三维地球的主机的IP。

1.5 三维地球部署

数据服务器必须运行在安装了Tomcat/Web-Sphere和JDK1.6及以上的 Windows服务器、Unix或Linux系列版本上。利用虚拟目录配置工具、地球站点与数据资源配置工具进行配置。其步骤为:①安装 jdk1.6;②安装 tomcat6.0;③将 SIGEarth-Demo，VirtualEarthDataServer设置为虚拟目录;④进行数字地球的配置。

1.6 GIS服务配置

GIS的服务配置通过运行MapGIS IMS服务器进行(图2)。可以实现栅格数据的添加、删除和修改操作，保存后启动服务器。

图2 M apGIS IMS服务器参数配置Fig.2 Parameter configuration of M apGIS IMS server

2 数据库建设

根据平台的总体框架，西南地区结点需要进行的数据库建设内容主要包括:①结点路由表;②结点Web服务表;③结点空间元数据表;④全局空间数据目录表设计;⑤全局消息队列表;⑥结点消息发送队列表;⑦结点消息接收队列表。

3 数据处理、组织与发布

3.1 地学数据库总体情况

网格结点平台涉及的数据库主要有以下几类:①全国1∶500万数字地质图数据库，数据格式为MapGIS与Coverage格式2种，无应用系统;②全国1∶250万地质图空间数据库，为MapGIS格式，数据包含在应用系统中;③全国1∶50万数字地质图空间数据库，为MapGIS格式，数据包含在应用系统中;④全国1∶20万数字地质图空间数据库，数据为MapGIS，Coverage与GeoDatabase格式，无应用系统;⑤遥感数据。

3.2 数据处理总体流程

矢量数据组织完成后，其以图像格式进行组织、索引与发布。总体流程如图3所示。

图3 数据处理总体流程Fig.3 Overall process of data processing

1)数据筛选。根据裁图需要，从大量数据中选择出相连性较好且图幅比较集中的图幅数据，记录下各个图幅及裁图区域所需的经纬度范围。

2)图幅数据检查及预处理。在MapGIS6.7中检查图幅数据，查看是否存在显示比例问题，如存在则首先解决此问题，然后删除图幅数据中的相关地理数据。

3)将经过处理的数据上载到服务器。

4)图幅数据转换处理。利用MapGIS7.0软件将准备上传的MapGIS6.7数据导入其中，首先进行图幅库的升级，然后对导入的数据进行图幅库配置，并按照对应的地质图空间数据库建设实施细则制定的排序规则进行图幅数据的排序。

5)文档裁图。将裁图范围内的图幅数据依次导入并进行排序，在设置完相关裁图参数后进行裁图，以生成栅格数据。全国不同尺度比例尺地质图按照一定分块大小进行分块存储。具体采用Tiles结构(即空间分块索引结构)，进行栅格数据处理的存储。其主要优点为:①栅格数据浏览显示时，其屏幕的可见区域只是整个数据中的一个小矩形区域，采用数据分块管理的方法可减少数据的读盘时间;②分块管理利于栅格数据的压缩，这是因为栅格数据具有局部相关性;③分块管理利于数据库管理。现在的商用数据库大多是关系型数据库，对数据的管理是基于数据记录的;若采用分块方式管理栅格数据，数据分块可与数据库的记录进行很好的对应，可以很好地利用商用数据库管理海量栅格数据。数据分块的大小(数据块的行、列值)通常取2的幂次方，具体的大小在选择时需要考虑以下因素:数据的局部相关程度、压缩算法、栅格数据类型、栅格数据缓冲区的管理算法、用户感兴趣区域的大小、网络的传输单元等。综合考虑以上因素，一般选用32 K或64 K大小的分块。地质图数据裁图及部署设计原则见表2。

表2 地质图数据裁图及部署原则Tab.2 Cutting figure and deployment principle of geologicalm ap

6)栅格数据的配置及上载。将裁图后生成的栅格数据上载到网格结点系统的发布服务器中，利用栅格发布引擎加载栅格数据，然后在网格结点系统中的管理模块进行栅格数据上载记录添加。

7)上载数据检查。对上载成功的矢量数据及栅格数据进行检查，如有错误则重新上载。

3.3 元数据处理

1)根据数据的不同，将图幅中的xml类型的元数据重命名为图幅名，并将其存放到元数据文件夹下统一管理。

2)打开元数据库管理软件，连接到元数据库所在的计算机，设置结点为西南地区结点。

3)点击元数据操作目录下的上载，选择相应图幅的元数据。

4)对元数据ID进行命名，参照《地质领域本体分类和编码规则》，元数据ID编码规则为:

元数据ID=国家级代码(1位)+类目代码(3位)+空间标识码(2位)+空间区域代码(10位)+年份(4位)。

5)判断元数据选择是否为全局元数据。如果是，需要用同步工具对该元数据进行同步操作。

6)对于操作失误写错的元数据，可以在元数据操作目录下的编辑和删除选项对元数据进行修改，删除操作。

3.4 公告、工作动态信息发布

对公告和工作动态信息的发布是直接通过在sql server2000相应数据库 RiseInfo中的数据表WorkMeeting中添加的，每条信息需要录入32个字段。需要注意的是Content字段只可以录入有限的字节，这对信息的发布有所限制。信息如果是全局信息，需要用同步工具进行信息同步操作。

4 功能应用

西南地区地质调查信息网格结点平台的主要功能包含以下几方面:提供了元数据查询和开发工具、实现了栅格数据的分布式发现与查询、提供了方便的数据组织与管理服务、提供了数据发现服务、空间数据服务基本功能、权限管理、结点监控和三维地球等。网格结点首页如图4所示。

图4 结点首页Fig.4 Home page of node

4.1 栅格数据的分布式发现与查询

提供了栅格数据查询功能，能对分布在各个结点的栅格数据进行查询，用户不用考虑所查询的数据存放的结点位置。如图5所示。

图5 栅格数据检索工具(左)及查询结果(右)Fig.4 Retrieval tool(left)and query results(right)of raster data

4.2 方便的数据组织与管理服务

结点平台提供了矢量数据和栅格数据管理界面，方便用户进行数据的组织与管理。以矢量数据管理为例，其组织结构如图6所示。

图6 矢量数据管理Fig.6 M anagement of vector data

4.3 空间数据服务基本功能

主要包括地图的放大、缩小、复位和刷新;点击查询、拉框查询、条件查询和对象类查询;图层排序、数据下载，数据转换并下载、投影转换(地理坐标系与高斯投影平面直角坐标系之间转换)等功能。

4.4 结点监控

通过结点监控功能可以了解目前中国国家地质空间数据网格结点状态图，鼠标移至结点图标，就会显示结点所在位置、资源数以及该结点的状态。

5 结论

西南大区中心地质调查信息网格结点的建设与部署严格遵循中国地质调查局地质调查信息网格结点建设的规范与要求，确保了网络环境的通畅性与安全性，保证了数据的安全性、可靠性和规范性，为全国地质调查信息网格结点建设提供了很好的示范应用实例。

通过西南地区地质调查信息网格结点的建设，验证了海量数据的分布式存储、跨平台、跨地域的数据访问与共享的可行性，为地质专家的综合研究提供了数据支撑。中国地质调查信息网格平台的建成，将全面推进我国地质调查信息化进程，并且会带动其他相关领域空间信息的交换与共享，为社会和政府的决策提供依据。相信随着网格GIS技术、云技术、大数据技术等的不断完善，我国的地质调查事业必将迈上新的台阶。

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