地质地形探测系统的设计与开发.docx

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地质地形探测系统的设计与开发

摘要

为了提高地质调查项目成果质量及地形探测水平，保证地质调查工作顺利运行，需要对现存的地质调查项目进行科学的需求分析，进而设计、建立一个稳定的和高性能的地质数据库平台，使其能够满足大量地质数据存储、查询和分析、决策的需要，与此同时，还要保证系统的可靠性、完整性和安全性。

随着城市岩土工程和工程勘察的推广深入，各个勘察设计单位已积累了大量的工程地质资料，传统的管理方式对于越来越多的资料将无能为力，而且无法完全体现出工程资料的价值。

借助于计算机技术、信息技术、数据库技术、图形可视化技术建立的工程地质地形探测系统可以克服地形探测管理方式效率低下、资料利用率不高等缺陷，开发、利用这些工程数据和资料，充分挖掘海量资料库中蕴涵的知识，从而能够有效地积累工程经验，对后续工程的设计施工提供指导和借鉴，并为总结地区性的地质特征和经验公式提供有力可靠的依据。

关键词：

地质地形探测；数据库技术；地质特征

Designanddevelopmentofgeologicalandtopographicsurveysystem

Abstract

Inordertoimprovethedetectionlevelofgeologicalsurveyresultsoftheprojectqualityandterraintoensurethesmoothoperationofgeologicalsurveywork,demandofscientificanalysisisrequiredontheexistinggeologicalsurveyproject,andthedesign,theestablishmentofastableandhighperformanceofthegeologicaldatabaseplatform,sothatitcanbeenoughtomeettheneedsofthelargegeologicaldatastorage,queryandanalysis,decision-making,atthesametime,butalsoensurethesystem'sreliability,integrityandsecurity.

Thoroughalongwiththepromotionofurbangeotechnicalengineeringandengineeringsurvey,eachsurveydesignunithasaccumulatedagreatnumberofengineeringgeologydata,thetraditionalmanagementmodeformoreandmoreinformationwillbepowerlessandcannotfullyreflectthevalueofengineeringdata.Withbuiltincomputertechnology,informationtechnology,databasetechnologyandvisualizationtechnologyengineeringtopographicgeologicalexplorationsystemcanovercometerraindetectionmanagementefficiencyislow,thematerialutilizationrateisnothigherdefect,theexploitationandutilizationoftheseengineeringdata,fullytaptheknowledgecontainedinthemassivedatabase,whichcaneffectivelyaccumulatetheengineeringexperience,provideguidanceandreferenceforthefutureengineeringdesignandconstruction,andsummarizestheregionalgeologicalcharacteristicsandtheempiricalformulasprovideapowerfulandreliablebasis.

Keywords:

geologicalandtopographicsurvey;databasetechnology;geologicalfeatures

目录

1绪论1

1.1研究背景1

1.2研究的目的和意义1

1.3国内外研究现状2

1.4研究方法和论文结构3

2系统开发环境5

2.1ASP.Net概述5

2.2数据库技术5

3需求分析7

3.1地质地形探测领域分析7

3.2系统功能需求分析7

3.3系统配置和开发平台8

4系统概要设计9

4.1地形探测系统概述9

4.2数据库设计9

5系统具体设计10

5.1外来人员模块设计10

5.2态势管理模块10

5.3应急模块设计11

5.4探测进度管理模块11

6系统测试12

6.1系统测试计划12

6.2系统测试方法和测试类型12

6.3系统测试与维护12

7总结14

致谢语15

参考文献：

16

1绪论

1.1研究背景

自从进入21世纪以来，我国的经济取得了向上的发展，随之而来的文化也越来越快速的跟进时代潮流。

这些因素为地质探测部门的发展提供了无限的机会。

随着当前市场经济的建立和完善政府机构部门的改革，全国各地的地质探测机构的内部结构都发生很大的变化，例如，生产没有安全保障、劳动保护方式落后、工作人员的减少、资金投入的减少、生产效率过低等等。

并且，现有的地质勘探部门还处于落后的管理状态中，缺乏信息化的高效管理平台。

这些状态很容易导致生产事故的频繁发生，危险灾害的爆发，或者是安全隐患的积累。

因此，不健全的体制，薄弱的管理方式，工作环境的恶劣造成了当前安全生产的阻碍。

近年来，随着中央财政对地质调查项目的高度重视以及对其经费的持续增加，地质事业的发展实现了历史性突破，得到了强有力的资金支持。

同时，地质调查项目的经费使用与管理越来越受到政府部门、社会团体组织以及普通民众的关注；与此同时的是，地质调查项目经费管理与使用在新的形势下成为了各级政府的监督的焦点。

由于地质地形探测项目经费监督难、处理难、整改难的问题依然存在，如何适应地质调查事业高速发展，从地质调查专项经费管理和监督的实际出发，加强专项经费管理，保证资金的安全高效使用是亟需研究与解决的问题。

目前因为地质地形探测大多处理高原、戈壁等人眼稀少、危险性高的地区，对于高原来说，高于地区的气候特点，表现为海拔高、低气压、缺氧、寒冷、干燥多风、紫外线强等，而且大多数高原人烟稀少，因此出野外要结伴而行，同时随身要携带必要的地形图及指南针等导航必须品。

高原地区气候变化无常，山体滑坡、泥石流时有发生。

遇悬崖陡壁、滑坡、崩陷等危险区，应绕道前进，我国极端气象频繁，给野外地质工作造成了较大的困难和危险性。

地质勘查信息系统的设计，着眼于地勘单位信息化建设的长远规划，从建设一个内容涵盖地勘工作所获取的采集数据、成果资料、项目管理资料、收集资料等各种数据的地勘数据库入手，在网络环境和海量数据库系统支撑下，开发一系列满足当前地勘业务与管理活动需要的专用工具与办公软件，进一步整合信息数据资源和主要业务系统，实现对勘探数据信息资源的一体化管理；建立一个可以实现地质地形探测项目的全过程管理、实时追踪项目信息，查看勘查人员信息，同时还提供遥感资源共享的数字化平台，真正完成地质勘查工作的的网络化、信息化、标准化和自动化，同时还可以为各级管理人员提供一个管理平台及应急预案和决策支持，管理项目信息，并为地质地形探测技术人员提供数据和分析平台。

1.2研究的目的和意义

地质地形探测行业是一个专门从事对国家地质情况进行勘查、调查和研究的国家部门，这些探测部门的目的是为国家经济的可持续发展提供强有力的可靠的安全的矿产资源保障以及对国家地质基础的支撑，从而满足国民经济的快速发展、国防的安全建设和科学技术的进步的需要。

自1998年以来，国土资源大调查实施近10年了，取得了丰硕的成果。

这些成果涵盖了地质学领域的各个专业，其特点是：

成果数据巨大、成果的图形存储量大，数据种类和格式极其复杂，而且数据内部的关系密切。

未来对这些成果数据和资料的有效地利用，将惠及各个领域及国民经济建设。

为了提高地质调查项目成果质量及地形探测水平，保证地质调查工作顺利运行，需要对现存的地质调查项目进行科学的需求分析，进而设计、建立一个稳定的和高性能的地质数据库平台，使其能够满足大量地质数据存储、查询和分析、决策的需要，与此同时，还要保证系统的可靠性、完整性和安全性。

随着城市岩土工程和工程勘察的推广深入，各个勘察设计单位已积累了大量的工程地质资料，传统的管理方式对于越来越多的资料将无能为力，而且无法完全体现出工程资料的价值。

借助于计算机技术、信息技术、数据库技术、图形可视化技术建立的工程地形探测地质系统可以克服地形探测管理方式效率低下、资料利用率不高等缺陷，开发、利用这些工程数据和资料，充分挖掘海量资料库中蕴涵的知识，从而能够有效地积累工程经验，对后续工程的设计施工提供指导和借鉴，并为总结地区性的地质特征和经验公式提供有力可靠的依据。

地质地形探测的目的是为查明地点的地质内部构造所开展的针对地质的调查研究，它涵盖了多种学科，其中地质学是最为基础的。

也包括沉降的计算，关于滑坡的稳定分析，压缩的一种特性，土工试验分析等。

在后续的工作中，有关联到信息的收集和存储及其推理总结等。

工程地质数据相关的地域性特别强，种类繁多，I/O数据量非常大，有关加工处理，数据的管理都十分的不简单，目前的地质地形探测系统已经不适应当前地质的勘探工作，急需开发出来一种效率高，标准化，科学化，适应现今开采速度的一个地质地形探测系统。

1.3国内外发展

大量的资料表明，国内外在工程地质地形探测系统的研究方面还处于起步阶段，因此以GIS为平台来构建此类系统是个比较新颖的方向，资料较少。

国内外在此方面的研究大多比较专业化，即要么研究工程地质灾害信息系统，要么研究地震灾害信息系统，将地质信息，地震信息集成在一个系统中，对工程地质进行地形探测还出于空白。

城市作为人类社会发展的中心，不仅基础设施等物理功能网复杂，而且社会结构也很复杂。

城市人口的膨胀导致城市规模迅速扩大，这是世界各国面临的重大问题。

由于城市规划和管理不能跟上城市迅速发展的步伐，一些经勘察地震灾害易损性大，不适于建设的区域被盲目开发利用，这增大了地震侵袭下损失增大的概率。

利用GIS系统建立减轻城市的地震灾害工作，在全世界迅速发展起来，并发挥着越来越重要的作用。

美国地质调查局把加强城市地质灾害研究列为21世纪初的重要工作，借助GIS编制美国主要城市地区多种灾害的数字化图件，这种做法与西欧国家的城市地质工作的总趋势一致。

我国国土资源部于1998年底展开新的一轮国土资源大调查与评价的科学技术试验工作。

由成都理工学院牵头，全国地质环境监测总站及国土资源部长江三峡地质灾害防治指挥部参加，进行“地质灾害信息、系统及防治决策支持系统”专项开发的试验研究。

在试验区建立为地质灾害的地形探测提供信息采集、存储、管理、检索、分析及编图等全过程的计算机处理软件工具系统。

2002年李博等人对地质灾害勘察综合地球物理信息管理解释系统进行了研究，初步实现了GIS二次开发在地质灾害勘察上的应用。

2004年合肥工业大学的张拥军等提出了基于GIS的砂土液化可视化评价信息系统，给出了液化模型并探讨了如何实现可视化。

同年，吉林大学的杨文甫完成了基于GIS的城市勘察信息系统的构建。

2005年张宇明对基于GIS技术的边坡地质灾害预测评价系统进行了研究，归纳并研究了层次分析法，神经网络，遗传算法等评价方法，把这些模型嵌入GIS中，形成了专业的信息系统。

除了这些学者的专门研究之外，就目前资料来看，基于GIS技术的区域性地质灾害地形探测或管理的研究在国内还处于初级阶段，很少有具有实际价值的应用系统正式投入运行。

1.4研究方法和论文结构

1、调查法

首先对地质地形探测的现状进行调查、采访和咨询，整理相关的信息和资料，通过这些数据和材料，调查系统需要提供的功能，使得开发的系统更具针对性，能更好的为地质地形探测系统服务。

2、文献法

大量阅读关于地质地形探测系统和各项技术研究方面的文献，归纳、整理寻找系统需要使用的方法和方式，得出本系统将要做出的突破，找到理论依据，借鉴各项系统，取其理论精华，为撰写论文和整体系统实现提供充沛的资料。

3、比较法

除了从地质地形探测系统中寻找资料外也找到大量前人设计的地质地形探测系统，寻找它们的相似点及各自的特色，推陈出新，得到该系统的的设计目标和设计原则。

4、分析法

分析当前地质地形探测系统现状存在的问题和不足，提出地质地形探测系统，通过信息化方式制定交易流程，同时采用ASP.NET的技术为根本。

技术路线：

本系统采用Windows7作为操作平台：

之所以使用WIN7系统是由于它的兼容性更好，同时系统的稳定性也更加出色。

针对以上提出的关键问题，本系统数据库选用SQLserver2008：

该数据库管理系统在Windows7上能运行，SQL的表变量和SQL语句扩展使房产交易系统的庞大数据库能更好的储存；其本身的查询语言等也能令系统减少冗余，提供运作效率。

本系统的应用软件开发技术选用ASP.NET：

ASP.NET的特点在于其灵活性、简易性和可管理性。

可以使系统更加灵活、便于使用。

能够令规模较大、开发周期长的地质地形探测系统的开发难度得到一定的降低。

本系统技术环境选用VisualStudio2008：

VisualStudio2008是基于.NET2.0框架的，它能开发跨平台的应用程序甚至包含代码测试功能，使用便捷。

有助于提高开发效率和可维护性，使地质地形探测系统的维护变得容易。

2系统开发环境

2.1ASP.Net概述

ASP.Net是把基于通用语言的程序在服务器上运行。

不像以前的ASP即时解释程序，而是将程序在服务器端首次运行时进行编译。

ASP.Net构架是可以用Microsoft®公司最新的产品VisualS开发环境进行开发，WYSIWYG（WhatYouSeeIsWhatYouGet所见即为所得）的编辑。

这些仅是ASP.Net强大化软件支持的一小部分。

因为ASP.Net是基于通用语言的编译运行的程序，所以它的强大性和适应性，可以使它运行在Web应用软件开发者的几乎全部的平台上。

通用语言的基本库，消息机制，数据接口的处理都能无缝的整合到ASP.Net的Web应用中。

ASP.Net同时也是language-independent语言独立化的，所以，你可以选择一种最适合你的语言来编写你的程序，或者把你的程序用很多种语言来写，现在已经支持的有C#（C++和Java的结合体），VB，Jscript。

将来，这样的多种程序语言协同工作的能力保护您现在的基于COM+开发的程序，能够完整的移植向ASP.Net。

ASP.Net使用一种字符基础的，分级的配置系统，使你服务器环境和应用程序的设置更加简单。

因为配置信息都保存在简单文本中，新的设置有可能都不需要启动本地的系统拥有者工具就可以实现。

这种被称为"ZeroLocalAdministration"的哲学观念使ASP.Net的基于应用的开发更加具体，和快捷。

一个ASP.Net的应用程序在一台服务器系统的安装只需要简单的拷贝一些必须得文件，不需要系统的重新启动，一切就是这么简单。

ASP.Net已经被刻意设计成为一种可以用于多处理器的开发工具，它在多处理器的环境下用特殊的无缝连接技术，将很大的提高运行速度。

即使你现在的ASP.Net应用软件是为一个处理器开发的，将来多处理器运行时不需要任何改变都能提高他们的效能，但现在的ASP确做不到这一点。

ASP.NET优越性主要体现在以下几个方面：

（1）效率，ASP.NET是建立在.NETFramework之上的,可使用VisualBasic,C++这样的模块化程序设计语言,在第一次执行后不须重新编译就可直接运行,所以速度和效率比ASP这种只能用VBScript或JavaScript这样的非模块化语言来编写的脚本编程语言提高很多。

（2）可重用性，ASP.NET不再像ASP那样将ASP代码与HTML混合在一起,而是实现代码与内容的完全分离,可重用性强。

（3）代码量，ASP对所有要实现的功能通过编写代码来实现,而ASP.NET只须预先说明,就可自动实现,所以,实现同样的功能,ASP.NET要比ASP代码量小的多。

2.2数据库技术

管理数据库及其对象是SQLServer2008的主要任务。

每个数据库都是由表、触发器、存储过程等数据库对象所组成的。

数据表是包含数据库中所有数据的数据库对象，设计完数据库后就可以创建数据库中用来存储数据的表了。

SQLServer2008提供了两种创建数据库表：

一种是利用表设计器创建表，一种是利用Transact-SQL语句中的creat命令创建表。

创建完一个表之后，最重要的就是向表中插入数据，这是最基本的操作。

假如有需要删除表的话，可以利用企业管理器删除表或者用DROPTABLE语句删除表。

SQLServer2008数据存储过程将一些固定的数据操作集中起来处理，解决了数据库使用时系统的速度和效率问题。

打开SQLServer企业管理器，选中数据库中“存储过程”文件夹，单击鼠标右键，选择“新建存储过程”命令，即可往对话框文本显示处添加命令语句。

存储过程是保存起来的可以接受和返回用户提供的参数的Transact-SQL语句的集合。

修改存储命令可以使用ALTERPROCEDURE语句更改存储过程。

删除存储过程可以使用DROPPROCEDURE命令。

由于本系统涉及到许多数据的处理,这就需要有一个强大的后台数据库管理系统支持.目前主要有:

SQLServer2008、Excel、Oracle、Informix,SQLServer等,其中网络型的SQLServer、Oracle产品安全性远远高于桌面型的SQLServer2008、FoxPro等数据库。

本系统采用的是微软公司的SQLServer2008。

原因如下:

第一，SQLServer与Windows2008Server服务器紧密集成,而Windows2008Server服务器具有很好的安全性,能够排除所有XX的非法用户的访问,确保了SQLServer2008服务器的安全性,符合系统对安全性的要求；第二，用户可以使用Web浏览器查询存储在SQLServer2008数据库中的数据,符合系统远程访问数据库的要求；第三,容量庞大,每个数据库中可创建多达20万个数据表,数据表中的记录的行数只受服务器硬盘空间的限制,符合系统的考题数目较多的要求。

3需求分析

3.1地质地形探测的领域分析

地质地形探测工作指的是运用实验和检测的手段对一定区域的地质条件和周围的环境进行调研，以获取准确的结果，并运用文字和图像的形式呈现出来。

运用直接面对地质环境的方法，对区域进行整体的把握和分析，可以找出地质环境的实质问题所在地质地形探测工作主要是对地质的本质现象的研究，包括对地质的构造容易发生的地质灾害等进行信息的整合。

在进行地质地形探测工作的时候，可以在地形探测的区域内设置检测点，在那些不容易探测的区域内可以采用钻孔勘察的方法，可以在区域内收集土质，到实验室进行实验，然后获得地质的物理岩土力学的相关理论和化学组成成分等数据。

地质地形探测的原位探测指的是采用动力探测的方法，同时借助物理学原理，在地质区域内施加重力，来分析地质的荷载能力，在实验室内进行的实验主要有土工试验，对地质区域内的水文条件进行探究，对地质的抗剪强度和抗压能力进行测试。

钻孔技术是在比较狭窄的地质中进行开凿，在不同的角度进行开凿，使地质区域内形成多个检测点。

在地质地形探测完成后，需要绘制不同的表格，对探测的数据进行整合。

3.2系统功能需求分析

首先，系统要实现数据的可视化表达和编辑。

对相对复杂的地质进行填充的时候，要运用直观的符号进行描述，将填充的周期性表达出来，运用对工具的转换实现数据的更新操作，运用单要素实现编辑的多元化。

其次，系统要展现出地质的空间分布特点。

系统要运用可靠的方法将地质的空间分布状况展现出来，尤其是将地质的空间构造展现出来，能够有效地分析出地质的分布状况，弄清楚地质的水平分布和垂直分布的特点和关系，对地层的分层情况进行准确地数据分析，建立异常数据分析体系，运用系统对不同的地质构造进行识别，将得到的数据制作成三维的模型，便于观察。

然后，系统要实现对数据的准确而快捷的统计。

基于地形探测系统的地质地形探测系统的设计要实现将地质地形探测结果以报告的形式呈现出来，将地质探测的日常工作进行总结。

最后系统要实现将地质地形探测结果形成三维模型。

基于地理信息系统的地质地形探测系统的设计要根据钻孔勘测的结果，建立地质的模型，便于观察。

3.3系统配置和开发平台

计算机系统配置：

操作系统为MicrosoftWindows7安装软件：

MicrosoftOffice2010、InternetExplorer10.0、VS2008+SQLServer2008。

开发平台：

本地形探测系统采用MicrosoftWindows7作为操作系统平台。

本系统在开发时选用了稳定性较强的Windows7专业版和C#作为开发语言，同时选项用了SQLServer2008数据库，由于这些软件产品都是Microsoft公司的产品，因此彼此之间的兼容性较好，开发出的应用系统稳定性较高。

数据库采用MicrosoftSQLServer2008，要据我们的系统要求，采用它完全可适合我们的工作需求，并且它所支持的类型十分丰富，维护简便，费用比较低，对使用人员的素质要求不是很高，容易升级。

4系统概要设计

4.1地形探测系统概述

本系统采用B/S结构（Browser/Server,浏览器/服务器结构）和基于Web服务两种模式，是一个适用于Internet环境下的模型结构。

只要用户能连上Internet,便可以在任何时间、任何地点使用。

服务器端开发作业管理数据库和作业管理服务器程序，浏览器端通过IE浏览器链接服务器网址，进行作业管理与应急保障的操作。

4.2数据库设计

数据库管理子系统由基础数据、历史数据及统计查询报表等组成,以满足数据管理、信息查询、报表管理等功能。

在完成了数据库的概念级设计后,具体到关系数据库管理系统,在给定一组对应于现实世界的数据时,应该构造哪几个关系,每个关系由哪些属性组成,这是数据库逻设计的问题。

在关系数据理论的研究与不断实践过程中,形成了数据库逻辑设计的关系数据库的规范化理论。

值得指出的是规范化的基本思想是逐步消除数据依赖中的不合适部分,使关系模式达到某种程度的分离,即一