基于B/S模式的变形监测数据管理系统

　　摘要：针对现有变形监测数据管理系统的缺乏网络传输、网络发布和可视化手段的情况，本文介绍了一种基于B/S模式实现的变形监测数据管理系统，该系统弥补了现有监测数据管理系统的不足，同时还提供了基于WebGIS的可视化手段。实践证明该系统能较好地充当监测数据管理、发布和分析的统一平台。
　　关键字：变形监测，WebGIS，管理系统
　　1、引言
　　变形监测时间较长，数据量大。这些监测数据的管理长期依靠纸本记录保存，为了使数据管理信息化，有众多的科研和生产单位开发了变形监测的数据管理系统。监测数据管理系统能集中管理相关的监测数据，为数据的采集、存储、更新和维护提供统一的管理平台。目前已有的监测数据管理系统均能实现对监测成果的存储、查询以及简单的分析，有的还实现了变形预报的功能。但就研究现状来看，还存在以下两个问题：一方面是系统结构多以单机版为主，缺少网络传输和成果发布的功能；另一方面是缺少数据的可视化手段，对于变形监测的成果数据，没有采取合适的可视化手段将其呈现给分析人员。
　　本文中将介绍笔者所研究开发的基于B/S结构的变形监测数据管理系统，在该系统中，考虑了上述目前监测数据管理系统中的不足：系统能够运行于Internet上，实现成果的远程上传及成果远程查询；系统同时基于WebGIS技术实现，为用户提供了一个强有力的可视化平台，使得用户能更紧密地将监测成果与实际空间对应起来，从而更好地进行安全生产管理及地表变形分析预计工作。
　　2、系统设计
　　2.1系统的功能设计
　　系统集监测数据输入、存储、处理分析、信息发布为一体，可为用户提供准确、快捷的监测成果、信息，并在结合专家知识进行安全预测预警分析方面进行尝试。因此，系统应具有以下功能：
　　数据输入：基于B/S模式实现数据采集模块，为监测方提供一个基于网络的监测数据上传快车道，为监测管理人员提供最及时的监测数据及现场信息；
　　数据查询：基于B/S模式实现数据依各种字段的查询，可在任何一台接入网络的终端上登录系统，按测点号、监测时间、监测期数等方式查询、浏览监测数据；
　　数据分析：包括监测数据报表及预警分析。根据用户需求采用各种方法和数学模型对大坝、边坡的各种监测数据进行分析，并将分析结果以文本、统计图表、专题地图等多种形式呈现。结合专家知识，可进行预测预警分析及分析结果的可视化；
　　WebGIS可视化分析：基于动态网页技术和WebGIS技术，系统可为用户提供各类空间矢量数据的测量、缩放、浏览、查询等功能，并实现基于WebGIS的监测信息可视化查询、浏览。
　　其它功能：为了有机的组织与实现以上业务，系统还需要实现项目管理、用户管理以及其它的一些辅助功能。
　　系统主要功能的业务逻辑如图1所示：
　　
　　图1系统功能        图2.系统结构
　　2.2系统结构
　　系统结构基于B/S模式，采用多层的网络结构，如图2所示。用户层即为通过网络（Intranet/Internet）访问系统的各种终端。在服务逻辑层，主要由Web服务器传递请求并返用户结果；数据处理和分析功能由监测系统服务器端程序完成；同时，系统提供基于WebGIS的可视化手段，此系统的WebGIS系统采用自主开发的轻量级WebGIS平台。后台数据库采用SQLServer2000对各种类型的数据分别建库。
　　2.3数据库设计
　　数据库为两类，一类是空间数据库，另一类是非空间的关系数据库。
　　对于空间数据库而言，数据库标准与采用的WebGIS发布平台有关，此处采用ESRI公司的shapefile文件对空间数据分层进行组织。对于系统中的一个监测项目，单独建立一个地图配置文件，并设立一个地图数据文件夹存放地图数据。由于空间数据中的监测点需要与监测成果数据库中的数据进行关联，因此在监测点图层中需设置唯一的ID号，便于检索其它数据库中的数据。空间数据库从文件组织上来讲是与非空间数据库独立的。
　　对于非空间数据库而言，如果数据是全系统公用的，直接建表存储，如项目信息表、专家知识库等；对于每个监测项目的工作数据，系统初始提供一组数据表模板，当建立新监测项目时，系统为该项目依据该项目的监测类型根据模板表的结构创建数据表的实例。如表1，是以沉降监测与水平位移监测的数据库设计为例，说明在一个监测项目中它们的表结构。系统新建监测项目时，会根据项目ID自动命名新建的数据表。
　　模板表名 说明  字段内容
　　Template_ControlPoint 控制点表 控制点ID，x，y，H，说明
　　Template_HMonitorPoints 沉降监测点表 监测点ID，初始x，初始y，初始H，说明
　　Template_HTable 沉降监测数据表 记录id，监测点ID，监测H，监测日期，监测期数
　　Template_XYMonitorPoints 平面监测点表 监测点ID，初始x，初始y，初始H，说明
　　Template_XYTable 平面监测数据表 记录id，监测点ID，监测x，监测y，监测日期，监测期数
　　表1沉降与水平监测数据表结构
　　3、系统实现
　　系统主要采用Java和DHTML、JSP/Servlet实现，服务器端运行平台为IIS+Apache+J2SE，另外服务器端安装有WebGIS平台和数据库系统（Access或SQLServer2000）。开发环境为DreamWeaverMX和JBuilderX。
　　系统的实现主要分为客户端程序、服务器端程序、WebGIS平台开发三个部分。客户端程序在DreamWeaver进行编码实现，采用DHTML、JSP页面。客户端程序逻辑主要由JavaScript控制。服务器端程序由Servlet程序实现，运行于Apache下。WebGIS平台采用轻量级电子地图发布平台，该平台基于Applet的B/S模式工作。为了将WebGIS的空间数据与监测数据关联，在JBuilder中对该平台进行二次开发，添加了监测数据查询及分析功能。
　　4、系统运行实例
　　本文中所介绍的基于B/S模式的变形监测数据管理系统已应用于某盐矿采卤区的地表移动监测项目，实践证明该系统运行可靠、使用方便，极大地提高了监测数据管理和处理的自动化程度，为监测人员与委托单位提供了一个良好的数据管理和发布平台。下面结合该监测项目介绍系统的实际运行情况。
　　I、数据输入及查询、浏览
　　数据输入采用基于B/S模式进行，如图3a）所示，系统可通过Web页面进行远程数据输入，包括项目数据输入、监测数据批量上传等。同时项目数据与监测数据及监测成果亦可以网页的形式进行查询和浏览，如图3b）。
　　II、数据分析
　　数据分析是对监测所得平面坐标、高程依时间序列等进行计算处理得到观测期间的变化值、变化速率、变化曲线以及预警信息等结果，在本系统中，可以采用表格，如报表和图表的形式提供分析结果，如图3c）。
　　III、基于WebGIS的可视化监测数据查询与分析
　　基于WebGIS平台的可视化监测数据查询的实现是通过对Applet二次开发，对其添加可视化与查询接口。如图3d），该模块可将变形分析结果叠加在电子地图上；同时可在WebGIS的Applet界面上鼠标右键点击某一监测点弹出查询菜单，直接查看监测点的各种报表和图形信息。
　　 
　　a）监测数据上传     b）监测数据查询/流浏览 
　　c）监测成果报表     d）基于WebGIS的监测数据查询/分析
　　图3系统运行界面
　　
　　5、结语
　　基于B/S模式的变形监测数据管理系统能够实现对变形监测数据的输入、存储、处理以及形成监测成果报表和各种可视化分析图件。同时，本文所介绍的变形监测数据管理系统避免了不能在网络上实时上传数据、发布监测成果和可视化手段缺乏的不足，能够在较好地存储和管理监测数据的同时，为监测人员和委托单位提供一个方便快捷的监测数据处理和成果发布平台，提高了监测水平，具有较高应用价值。
　　
　　参考文献 
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