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基于WebGIS的信息管理系统用于汶川地震引发山体滑坡外文翻译资料

 2022-09-30 11:09  

英语原文共 11 页,剩余内容已隐藏,支付完成后下载完整资料


基于WebGIS的信息管理系统用于汶川地震引发山体滑坡

Runqiu Huang bull; Jian Huang bull; Nengpan Ju bull; Chaoyang He bull;

Weile Li

收稿日期:2012年5月24

接受:2012年9月21

在线发表时间:2012年9月29

Springer Science Business Media Dordrecht 2012

摘要

在2008年5月12日下午2:28四川发生8.0级地震时,我国基于当局和科学界提供的滑坡风险评估创建了一个数字滑坡数据库,这是一个应急管理的工具,具有土地利用规划,公共预警系统和增强发展自然灾害的意识的作用。滑坡数据来自于从各种来源获得的包括技术报告和滑坡编目地图,其中大部分是基于实地考察和航空照片的解释。本文介绍是滑坡信息的来源,数据库设计和基于WebGIS的信息化管理系统。该数据库目前包含的空间信息为约9000山泥倾泻大多由地震引发。滑动是滑坡数据库中最常见的类型,但其他类型例如崩塌,泥石流也包含在数据库中。该网站是一个在线的地理信息系统,通过互联网进入全面滑坡信息系统。该网站的发展使我们了解四川滑坡过程,并提供受影响地区的山体滑坡初步鉴定。

关键词:汶川地震、山体滑坡、WebGIS、信息管理系统

1引言

在中国西南地区的县,山体滑坡造成很大的威胁。这些地区的正在进行经济开发的县区往往有可能增加社会,政治和文化等因素,使该地区易受自然灾害。四川省几乎每年都发生重大山体滑坡,主要在5月雨季至10月。同时,它们也会在地震发生时和人类活动频繁的旱季发生。在2008年5月,两个科学团体和在一般民众中普遍低估了四川山体滑坡造成的风险。当山体滑坡造成的汶川地震时情况发生了变化。2008年5月12号,8.0级汶川地震发生在青藏高原地区龙门山断裂带与四川盆地西侧的东缘。地震不仅摧毁桥梁,堵塞国道和乡村道路,造成了严重的显示通信线路破坏,时许多重要城镇和村庄隔离,而且还引发了大量的复杂的多分布广山体滑坡(黄润秋和威勒2008年)。灾难造成许多房屋的破坏和大量受害者需要进行搬迁和整个城镇和村庄的重建工作。特别是,泥石流形成最具破坏性的滑坡过程(小宇等人2010)。在单泥石流中丧失了大约1765生命,造成全国的巨大的影响科学界,政府,国际捐助者和媒体都很关注。人类的脆弱性、地质灾害的地震毁灭性都体现在此次灾难中,这一切的源头是低估了潜在的地质灾害和缺乏防灾政策。地震发生后,国家进行了大量的人道主义救济和援助重建,并从国际组织获得财政和技术支持。同时为确定国家灾害管理战略国家做出很大努力,后来国务院引用了新的建议进行重建。这个建议更强调地质因素,加强选址处在灾难发生前采取行动的能力。国际组织按照合作公约与地质环境保护(SKLGP),在地质灾害发生区域预新设立了国家重点实验室,同时其他国家机构领导也在许多地区山体滑坡受到严重地震影响的区域进行研究调查。对于这些研究数据包括滑坡数据,收集到WebGIS系统中。由于这些数据是零星分散的,需要异构的,更全面的收集并且储存在一个易于访问的数据库中便于进行管理,更新,共享和分发,并且这样能够响应不同用户的请求包括政府,研究机构和普通人群。山体滑坡库存中记录了位置的编制、发生滑坡的类型这些是滑坡灾害的任何研究最基本数据,如从这些同震滑坡的风险评估数据可以应用与以后的几年重建。对于过去的几年中,许多工作已经由不同的领域研究机构设计,实施(例如,Glade and Crozier 1996;Rasdorf et al. 2000; Zhihua et al. 2003; Jianbing et al. 2004; Mathiyalagan et al. 2005;Guirong and Kunlong 2005; Devoli et al. 2007; Yanxi et al. 2009; Shanjun et al. 2009)。这里提出了最近的一种集成的滑坡数据库上一项研究,结合WebGIS技术,建立了通过收集来自多个数据源的数据应用在灾难地区。本文的目的是(1)描述的滑坡信息中可用的源研究区域; (2)引入数据库设计和生成由地理空间数据模型;(3)显示网页(WIMS)的主要功能。该数据库包括可直至2012年所有滑坡的数据,但它主要是发生在2008年,它仍处于开发阶段,并SKLGP一直在更新。其他存储在数据库中的信息的应用也正在基于地理信息系统和互联网技术进行开发,这将是类似于在开发的基于网络的系统。这些系统允许终端用户通过网络浏览地图,查询和分析等非常简单地图服务,使信息共享更加方便。

图1.地图四川显示行政主管部门,城市和受灾最严重的国家。 插图地图显示了四川省中国中的位置

2研究领域

中国四川省(图1)占地面积485000公里,其中60%是主要和高原山区,海拔带从1000到4500 m左右,但在东部,地势低平称为四川盆地。 四川拥有87.5万人口,行政被划分成21个市(州),181个县(区)。在山区,一般是高原寒冷的气候和亚热带气候,平均气温每年约12℃,温度强烈依赖于高度,特别是高于1千米海拔时高度对于温度影响明显。这总降雨量范围从900到1200毫米,90%的降雨来自五月到十月。

受地震影响的地区是在四川西侧山区盆地(图2)。这个山区位于西藏东部高原和四川东部盆地之间。龙门山东北向断裂带沿山区和四川盆地之间的边界蔓延,其中映秀-北川断裂带推断是发生汶川地震的主要原因(Runqiu 和 Weile 2008)。该地区山区的岩石范围是从寒武纪到白垩世,主要由玄武岩,花岗岩,千枚岩,白云石,石灰石,砂页岩和其他类型的岩石组成的。在庆龙有三个主要滑坡断裂带,分别为映秀-北川,灌县-安县和茂文断裂带。黄润秋和威勒(2008)记载了沿着这些断层两侧分布的大滑坡,以及河流。

图 2.同震滑坡研究区域的照片(渝生和黄润秋2008)

在距离沿着先前存在的北川断裂带(约240公里)和彭灌断层320公里(72公里)的地方,由于汶川大地震产生了广泛的表面破裂。地震数据表明,断裂从龙门山南部发起(31.0N,103.4E),并单方面朝东北方向传播,沿西北浸渍故障。在四川省共有42个重灾县,这些区域主要是高山地形以陡坡和深谷,如图2所示。

3方法论

用于数据库的发展的方法包括两个主要的组成:

(1)数据收集

(2)数据库设计和生成。该方法如图3中所示。

为了使滑坡库存数据,在该研究中使用遥感解译和实地调查。

3.1数据收集

数据库数据来自多种来源,其中数据集的分组是根据的滑坡信息的类型和格式两个主要类别:(a)技术报告,利用国家科学界产生的文档或国外科学家通过系统观测描述2008年由于汶川地震后发生的山体滑坡。滑坡数据广泛使用,主要是使用模拟格式。(b)滑坡编目图,在四川汶川大地震发生后已经取得作为开发项目的一部分。他们代表数据库中的滑坡数据,以及空间数据和主要来源中获得的时间数据,这些数据主要是数字格式。两种主要的滑坡编目地图:细节滑坡编目地图和粗糙的库存地图。详细的滑坡编目图需要三个制图步骤:(1)1米分辨率的航空照片和卫星图像,保证了初步的位置; (2)实地调查与大规模(1:5,000-1:10,000)地形图改正,并获得更多的信息(例如,瘢痕,角度等方面);(3)数字化加工和进口数据。粗略地图是利用获得在汶川大地震之后采取了1:50,000比例尺的数字高程模型(DEM)和卫星图像进行遥感解译,因为许多无人居住的地区的存在,解译效果不好。滑坡数据库中收集空间数据和属性数据.空间数据包括1:

图3. 用于创建滑坡数据库的过程流程图(从Graziella的修改等。 2007)

250,000比例尺基础地理层和地质层。所述第一层包含行政区域(线路层),居民点(点层),河流,公路,铁路(线层),另一层是岩土层(区层)和故障(线路层)。该背景图是用10米分辨率和显著的一些卫星图像或者具有1米分辨率点(X,Y坐标)的数字高程模型建立。其中使用点数据来代表滑坡的地理数据,也有使用的多边形(包括崖面积和淤积)表示实地调查详细滑坡信息的滑动区域。

3.2数据库设计和生成

滑坡数据库的目标是成为WIMS系统的研究人员制作的基础,在未来重建等领域的滑坡风险评估研究提供帮助。因此,原设计的修改和改进仍在进行中。技术报告中滑坡信息使用1:5,000-1:10,000地形图进行规模描述,然后采用地形图或正射图形式数字化展现在电脑屏幕上。点和多边形层创建。使用高斯-克吕格投影,北京坐标系1954年坐标系和1985国家高程基准为海拔高度数据。将滑坡数据基准的投影和坐标滑坡编目图系统统一改变并新添加到地图中,然后,该数据存储在滑坡数据库(理查德等人1996)。

用于滑坡(ID)的识别号来识别的位置和与数据库中其他属性的链接。在滑坡数据库中,ID是与“行政区”,“类型代码”组成的12个字符的代码数,例如510724010001,510724代表安县,绵阳,四

图4. UML静态结构的地理空间数据模型

川,01代表“滑,表明滑坡的类型,以及0001指在野外观测点的顺序。滑坡属性由一个关系数据库系统存储并与挂钩由识别号码等于滑坡点的ID空间数据。于是,经过选择滑坡参数(面积,体积等)以及限制与关系,滑坡的数据模型的静态结构是通过统一建模设计按照面向对象的信息模型的理论语言(UML),如图4。实体关系图清晰地呈现怎样捕捉,可视化查询和操纵滑坡属性。单滑坡表是一个基本属性表表示各种滑坡,包含诸如ID,名称,位置等公共信息,发生时间,受害者的数量和受影响的房屋的数量等每种类型的滑坡与基本表的相互依赖的详细属性表。例如,在流属性表中,数据项的ID,频率,速度,泥石流,临界雨量等。 此外,山体滑坡附件表特别设计用于存储滑坡的相关文件。 在该外键(ID)附件表是关系到指定的滑坡滑坡的主键表,以及其它所列项目是FID(文件ID)Finame(文件名),Fipath(文件路径),Fiexna(文件扩展名),Descri(文件描述)和Uploadtime(上传文件的数据)。

4基于WebGIS的信息管理系统

基于以上建立,通过WIMS系统与网络地图服务的滑坡数据库已经在由ArcGIS Server、ArcSDE、甲骨文和ASP.NET( http://202.115.134.207/Gim/login.aspx )组成的平台上一直发展。对于高容量的在线事务处理环境 甲骨文11g提供高效、可靠、安全的数据管理,查询密集型数据仓库和要求苛刻的互联网应用。此外,它是还能够有效的空间数据管理。因此,Oracle 11g被选择为在这项研究中的数据库管理系统(DBMS)。ArcSDE的可分期在作为空间数据访问服务器其允许施用存储在关系数据库管理系统的空间数据。ArcGIS Server可观看,查询,交换地理信息,是一个的互动空间信息工具。在这个系统中,用于通过因特网进行有效的空间信息共享,这为客户端提供了支持空间数据功能的服务,例如,特征,查询和地理编码。

4.1系统的设计

因特网技术已经能很容易提供对数据信息的在线访问(Romang et al. 2011)。为了实现高效的在线访问,WIMS系统按照B/S(浏览器/

图5. WIMS系统的体系结构

服务器)架构。如图5所示为该系统设计的结构。由于有众多的空间数据和属性滑坡的信息,考虑需要一个分布式数据。因此,由一台服务器发布ArcGIS Server地图服务,而另外的的所有属性数据存储在Oracle中。在此外,Oracle的ArcSDE是在服务器上配置管理空间数据可以满足GIS规划的要求。

以下两种技术方法运用在系统中可以用来缩短系统响应时间,提高使用率:(1)异步回调技术被用来通过采用基于ASP.NET AJAX编程语言上的.NET Web ADF在ESRI开发框架的平台。(2)缓冲机制也用于空间数据组织和处理。第一步是设置多尺度所显示的地图服务。然后,生成数据金字塔,数据金字塔表示数据在不同的分辨率级别可由生成地图服务器缓存平铺而创建的服务器工具箱。由于整个瓦片数据被存储在服务器,用户在查看地图下载到客户端。这比客户端每次访问服务器端提供的全部地图更高效。

4.2提供的功能

当用户启动WIMS应用程序,他们首先会看到四川地图。他们能在地图上进行放大和缩小,平移和显示或隐藏图层控制层窗口等操作如图6所示。滑坡的信息可以很容易地通过检索地图查询和属性查询。如图6所示,地图查询用于获得通过点击或绘图指定层上的线,矩形或圆内的信息。属性查询允许用户使用的一些参数搜索数据库上相应滑坡的名称,位置和发生日期。查询结果中在地图窗口的底部列出结果表,并且每个列出的结果提供了更多的功能,包括查询、编辑的详细信息和查找在地图上滑坡突出点。除了上面提到的基本功能,该系统还提供了一些其他功能:

1.数据库可以动态更新,尤其是滑坡空间数据。虽然空间数据的管理仅限于添加,编辑或删除地图服务点的滑坡数据,它仍然是用于管理重要的空间数据的简单方式。目前,只有系统SKLGP经理有权修改数据库。

2.滑坡的统计分析,类似于条件查询属性数据,可以从基于一定的条件查询滑坡信息。例如,搜索影响100多人在指定的小镇,滑坡

图6. 该网站的代表部分

数体积大于万米。收索结果可以以图表格式显示,如柱状图,饼图和线图。

3.空间分析,

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