基于基础地理信息数据库的制图设计与实现
基于基础地理信息数据库的制图设计与实现
辽宁省测绘局于开始正式启动辽宁省基础地理信息数据库建设工程,该建设工程的目标之一是实现了图库一体化功能.本文详细介绍了基于辽宁省基础地理信息数据库的`制图设计与实现.
作 者：肖文芳 Xiao Wenfang 作者单位：辽宁省基础地理信息中心,辽宁,沈阳,110034刊 名：现代测绘英文刊名：MODERN SURVEYING AND MAPPING年，卷(期)：32(1)分类号：P208关键词：基础地理信息数据库 制图
但目前, 大部分的测绘成果管理仍处于手工阶段, 人力物力资源消耗大、工作效率低、工作可靠性差。面临着测绘技术的迅猛发展和变化, 凝聚着广大测绘工作者辛勤汗水的大量珍贵的测绘成果, 如何管理好这些测绘成果, 使其接收、存储、管理、供应更加规范和高效成为迫切需要解决的问题。
改革开放以来, 我国城市建设实现了高速、持续的发展。在信息化的时代, 信息已成为一项重要资产。对信息的有效管理和利用, 将大大地提高企业内部运作的效率和对市场需求的快速反应能力, 最终增强市场竞争力。从城市建设规划决策层和各个管理决策层角度出发, 决策者需要在宏观上对全市的测绘成果的情况等综合指标有一个全面的了解;对于各种建设工程的设计、施工以及管理操作人员来讲, 实现测绘成果资料管理的全面化和自动化, 才能更好地提高工作效率, 顺应信息化社会的发展潮流。因此, 在测绘成果的管理中, 迫切需要引进一种新型的管理手段, 能够依托计算机对现有数据进行有效的综合、分析和利用。于是, 管理测绘成果的地理信息系统应运而生。
1 城市基础测绘成果数据库管理系统设计
1.1 系统总体设计
1.1.1 数据操作功能
(1) 数据录入。将测量成果数据录入到数据库中加以管理, 采用用户对应权限的方式来保证数据的保密和安全。主要采用人工录入的方式将数据录入到数据库中。 (2) 数据更新。在保证数据保密和安全的前提之下进行数据的更新。主要是修改控制点的可修改的属性信息 (如点名、点号一般是不允许修改的) 。 (3) 数据删除。在数据保密和安全的前提下将控制点测量成果数据库中无效的控制测量成果数据进行删除。由于控制测量成果数据是重要而且需严格保密的数据, 在使用删除时应慎重小心, 系统将用提示的方式提醒用户, 待用户确认后再删除这些控制点。
1.1.2 数据检索统计功能
该模块是整个系统的核心模块, 要求能够以多种方式进行数据检索, 它主要包括:图形交互检索、坐标检索、统计。图形交互检索包括按圆、矩形、多边形、缓冲区等查询。坐标检索通过输入左下角、右上角坐标来查询出此范围内的控制点。统计功能是统计出等级平面控制点的数量。
1.2.3 图形显示功能
应能够对城市测绘成果数据进行分层显示。1) 图形具有缩放功能。2) 全屏显示。当图形放大或缩小后可以通过全屏显示功能使图层恢复到原始状态。3) 图形平滑漫游。为用户提供平滑漫游功能, 并实现无缝, 无刷新的视觉效果, 以便于用户浏览和定位。
1.2.4 控制点管理功能
控制点管理功能是系统的一大特色模块。
(1) 添加控制点。因为此测绘成果管理信息系统具有现势性的特点, 能够灵活方便的添加上所需要的控制点符号, 并使其具有相应的属性信息, 如水准点、三角点、导线点、其它控制点等。 (2) 删除控制点。控制点在长期的使用过程中, 由于保护不当, 有的控制点会被损坏, 有的由于精度不够, 失去使用价值, 对这样的控制点要进行删除。 (3) 控制点查询。为了快速查找到所需要的控制点, 可以通过点名查询、点号查询的方式, 快速查找到。
1.2.5 坐标转换功能
它能使不同坐标系下的坐标转换到同一坐标系下, 以方便用户对控制点的使用, 如高斯坐标到大地坐标、大地到高斯坐标、三度带到六度带、六度带到三度带各坐标之间的相互转换。
1.2.6 竣工成果管理
(1) 能把竣工测量成果数据录入到系统中。 (2) 能够查询出竣工测量数据以及竣工成果平面图, 并可以直接打开查询到的竣工成果平面图形和相应的Word文档。 (3) 可以把竣工测量成果平面图在系统中定位, 便于查看哪些地方已进行了竣工测量。1.2系统数据库设计
GIS数据库是对空间数据与属性数据存放的一个集合。建立数据库不仅仅是为了保存数据, 更主要的是为了帮助人们管理和控制与这些数据相关联的事物。在地理空间数据管理中以多种方式录入的地理数据, 用有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、快速查询检索, 多种方式输出决策所需的地理空间信息。该系统实际上也可看成是GIS与管理信息系统的结合, 从而形成信息集成的管理方式。这种管理模式融合了现有信息管理系统的通用性和地理信息管理的实用性, 以地理信息为纽带连接整个城市相关信息, 将整个城市的信息内容自然、一致地整合于一个统一的可视化管理信息系统平台下。根据空间位置关系, 对城市信息作检索、查询、分析、统计, 构建一个完整的可视化数据库系统。数据库的组织和管理是信息系统的基础, 直接影响工作效率和用户的使用。
2 基于Arc Engine的数据库管理系统实现
2.1 系统特点与功能
该系统主要用于测绘成果的管理, 可管理各等级控制点点号、点名、等级、所属区域, 该点的54坐标、80坐标、国家高程等各种控制点信息以及竣工平面图图形, 竣工日期、竣工单位等竣工测量成果信息。系统采用GIS技术来对测绘成果进行可视化管理, 竣工平面图等图形数据直接存于数据库中。
系统具有的主要功能如下。
(1) 可进行控制点信息的输入、更改、删除操作。 (2) 可进行图形的基本操作, 如平移、放大、缩小、漫游。 (3) 可根据点号、点名等信息查询控制点。 (4) 可以通过画矩形, 画圆, 画多边行以及输入缓冲半径等查询其范围内的控制点。 (5) 可进行报表的生成与制作, 并可以把生成的报表以Excel、pdf等多种格式输出。 (6) 可以通过输入竣工日期、施测单位、项目名称等查询竣工测量工程项目。 (7) 可以通过选择所属工程项目信息查询竣工平面图, 并可以双击查询到的图形文件名自动打开cad图形。
系统操作简洁、方便, 主界面如图1所示。
系统主界面包括:系统菜单、系统工具栏、图形显示区和系统状态栏。
系统菜单栏:提供系统操作的菜单选项。
系统工具栏:提供系统操作的工具按钮。
图形显示区:显示当前图层的图形。
2.2 文件管理
该件管理主要包括添加数据、新建地图文档、打开地图文档、保存地图文档、另存为地图文档、退出系统。
(1) 添加数据:单击添加数据可以把数据库中的数据添加到系统中。 (2) 新建:单击新建可以新建一幅空白的地图。 (3) 打开:单击打开可以打开一幅以.mxd为后缀的地图。 (4) 保存:单击保存可以把打开的地图保存起来。 (5) 另存为:单击另存为可以把打开的地图另存到指定的地方。 (6) 退出:单击退出就可以退出整个系统。
该模块用到的逻辑与算法:
(1) 获取MXD文件的路径; (2) 检查路径是否正确; (3) 在Map Control中显示地图信息;
主要用到的方法:
(1) Check Mx File () 检查路径是否正确; (2) Load Mx File () 路径正确, 则在Map Control控件加载地图。
2.3 数据操作
数据操作主要包括数据录入、数据更新、数据删除。
(1) 数据录入:单击数据录入子菜单, 就可以把数据录入到系统中。 (2) 数据更新:单击数据更新子菜单。数据更新主要是修改控制点的可修改的属性信息 (如点名、点号一般是不允许修改的) , 该系统的更新是打开控制点的属性表, 然后在表里面进行修改, 修改后单击更新按钮, 数据就进行了更新。 (3) 数据删除:单击数据删除子菜单。
数据删除是选择要删除的一行, 单击删除按钮就可以对无效的控制点成果数据进行删除。由于控制点成果数据是重要而且需严格保密的数据, 在使用删除按钮时应慎重小心, 系统用提示的方式提醒用户, 待用户确认后方可删除此控制点信息。该模块用data Grid View控件显示出控制点的属性, 然后再更新数据或删除数据。
3 结语
随着城市建设规模的不断扩大, 城市测绘成果管理信息量也会大大增加, 传统的城市测绘成果管理方式已不能满足现代化的需要, 因此, 有必要对测绘成果进行科学、合理、有效的组织和进行动态的采集、存储、管理及利用。测绘成果涉及地理空间数据、属性数据、社会经济、法律法规等, 内容多, 处理过程复杂。采用以GIS技术和IT技术为核心的新技术、新方法对城市的测绘成果信息进行管理, 是测绘成果及其日常管理工作发展的趋势和现实可行的选择。
参考文献
[1]李炼恒, 赵俊三, 赵耀龙.城市基础地理信息系统的功能与总体设计研究[J].昆明理工大学学报, 2002, 27 (3) :8-12.
[2]孙怡, 陈强, 沈玉英, 等.基于组件对象的地图数据管理方法[J].吉林大学学报 (信息科学版) , 2003 (S1) :131-134.
关键词：地理信息服务 应急管理 一张图
中图分类号：P315 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0028-02
1 项目背景
随着地理信息服务技术的进步、地理信息服务在政务信息化领域应用的广泛而深入，以及国家公共地理信息服务平台建设的推进与GIS应用推广，应急平台使用地理信息数据与服务的方式正在发生变化，由直接获取数据满足应用的方式变为通过访问服务的方式实现应用，目前国内部分地区已经开始采用该方式开展应急平台建设。
省级应急平台是国家应急平台体系的重要节点，是保证国家应急平台体系在我省区域内节点互联互通的枢纽。在省级应急平台建设的过程中，建设单位明确了在应急平台建设项目中突出基础地理信息和各行业应急专题数据的汇聚、整理和展示，建立共建共享机制，在平台建设时同步构建应急基础地理信息支撑，为省政府应急平台提供统一的基础地理服务，构建全省应急一张图的建设模式。
2 主要建设内容
应急基础地理信息服务支撑包括如下建设内容：
2.1 基础地理信息数据建设
采用统一的空间基础，建设全省数字线划图数据库、数字高程模型数据库、数字正射影像数据库、综合地名数据库、兴趣点数据库、地图瓦片数据库、三维地形数据库等。基础地理信息数据由省直职能部门提供，完成加工、处理、建库工作，并根据数据更新工作机制和应急平台的应用需要，完成数据的更新维护。
2.2 基础地理信息服务功能建设
采用面向服务的架构，开发符合OGC标准的基础地理信息服务接口，为应急GIS系统对于地图展现、坐标转换、空间定位及量测、数据查询与在线编辑、地图标示及路径分析等基础功能面向应急业务的封装提供接口支撑，从而支撑应急平台业务系统。面向应急平台用户，提供统一的用户管理和服务管理等功能。
2.3 地理信息服务基本支撑建设
建设支撑应急基础地理信息服务运行的软硬件支撑系统。
3 必要性及意义
省级应急平台综合应用系统、数据库系统、数据交换与共享系统、应急云服务、移动应用系统等构成了应急平台软件的核心应用主体，都涉及地理信息数据及应用，地理信息服务对应急平台有着不可或缺的意义。
3.1 应急平台应用软件系统需要统一的基础地理数据支撑
应急平台包含八大数据体系，即地理信息数据、基础信息数据、事件信息数据、模型数据、预案数据、案例数据、知识数据、文档数据。
其中地理信息数据，包括基础地理数据和专题地理数据两大类。基础地理数据是具备空间属性特征的基础信息数据、事件信息数据、模型等数据空间属性信息的基本依据，是开展應急业务分析和应用的空间基础。建立应急基础地理信息服务，对基础地理信息数据进行统一建库管理，满足应急平台对于基础地理数据的应用需求，同时依托基础地理数据来源统一、空间基础一致、更新机制完善等优势，解决省政府应急平台基础地理数据更新维护的后顾之忧。
3.2 应急平台业务基础数据的采集、更新、维护等需要基础地理信息服务支撑
应急平台业务基础数据的完整性、准确性、时效性是平台运行成效的基本保证。在解决地理信息数据的建库、更新、维护、应用的同时，需要完成业务基础数据的日常采集、及时更新。建立应急基础地理信息服务，通过底图服务、定位服务、数据服务、在线编辑服务等，为省直部门、设区市通过数据交换与共享业务，完成基础数据的采集、更新、维护等工作，向应急平台源源不断提供业务基础数据保障，促进实现数据的交换、整合与共享，从而为应急平台的正常有效运行提供支撑。
3.3 应急平台应急GIS对地理信息服务存在广泛而深入的应用需求
应急平台Web GIS、态势分析与标绘、三维GIS、在线会商等不同形态的应急GIS系统，需要对广泛而频繁使用的二三维空间可视化、空间数据管理、空间分析等基础功能进行面向应急业务专业而深入的封装，并与业务系统紧密集成，从而支撑完成应急业务过程。基于应急GIS，构建应急平台“应急一张图”应用模式，为应急业务提供完整的应急GIS支撑。应急一张图的基本特征包括：
统一的地理底图。所有客户端使用的地理底图在数据内容、空间基础、地图样式等方面保持一致。
规范的专题图层。应急专题信息采用的分层分类及符号化方式符合统一的标准，配图符合规范的配图要求。
完整的地图信息。地图范围和内容覆盖应急业务关注的完整区域；以事发点为核心区，核心区的地图信息包含矢量、影像、高程甚至三维模型数据，非核心区的地图信息与核心区的地图信息无缝衔接。
一致的地图场景。参与应急会商的相关单位基于同一地图场景进行信息交互，从而为指挥中心、相关单位、事发途中、事发现场的业务应用提供一致的会商地图场景。
完整的应用支撑。为综合应用、应急云服务、移动应用等系统的具体业务应用提供全覆盖式的地理信息服务支撑。
应急一张图建设在应急基础地理信息服务基础上，支撑综合应用系统、移动应用系统、应急云服务等完成信息接报、风险分析、监测防控、资源调度、协同会商等业务处置分析，发挥不可或缺的作用。
4 总体设计方案
4.1 定位
应急基础地理信息服务定位于提供专业基础性的地理信息服务支撑，为省政府应急平台空间辅助决策系统直接调用，从而为相关业务系统提供应急地理信息服务。
4.2 用户
应急基础地理信息服务面向省应急工作相关单位，用户群体包括省政府应急办、省直部门、设区市政府应急办。
4.3 基础地理数据来源及更新维护
应急基础地理信息服务所用基础地理信息数据，数据来自于省直职能部门，由省直职能部门根据基础地理数据的更新维护工作机制，以及省应急工作的特殊需要完成数据的更新维护工作。
4.4 总体架构
应急基础地理信息服务总体架构如图2所示：
数据层：根据应急平台对基础地理数据的需求，按照统一技术规范建设矢量数据库、影像数据库、高程数据库、兴趣点数据库、地名地址数据库、三维地形数据库、瓦片地图数据库等。服务层：根据应急平台业务需要，提供系统管理、服务管理、地理底图服务、查询服务、数据服务、在线编辑服务、坐标转换服务、空间定位服务、地图标示服务、地名坐标服务、空间量测服务、路网分析服务等服务接口。应用层：应用层为基础地理信息服务管理应用系统。
5 结语
建立应急基础地理信息服务的模式与传统的建立数据库的模式相比，该模式下基础地理数据的所有处理、加工、入库、更新、维护等相关工作都由省直职能部门负责，而该工作属于其本职工作内容，不存在任何障碍；服务提供的数据能够为省政府各职能部门、各设区市，包括省直职能部门自身所使用。传统的建立数据库的模式下参与数据相关工作的单位多，项目建设单位需要全程跟踪负责，协调工作环节多而复杂。两项对比，建立服务的模式具有明显优势，有利于基础地理数据的建库、更新、维护，有利于应急一张图的建设，有利于专题地理数据和应急基础数据的交换与共享。
参考文献
[1]廖世淼.城市地理信息系统设计研究[J].科技资讯，2014（1）.
重点介绍ArcGIS的Geodatabase数据模型,并在Geodatabase的基础上构建城市人防数据模型,进一步介绍ESRI公司的空间数据库引擎(Spatial Database Engine),分析人防数据的存储模式,最后基于ArcObjects组件对象实现人防数据的.入库.
作 者：王锐 白玲 马德涛 WANG Rui BAI Ling MA De-tao 作者单位：王锐,白玲,WANG Rui,BAI Ling(信息工程大学,测绘学院,河南,郑州,450052)
马德涛,MA De-tao(海军出版社,天津,300450)
为了实现对基于云计算的分布式数据挖掘系统设计，其中，数据挖掘算法设计是关键，本文提出一种基于分布式自适应特征调度和高阶累积量后置聚焦的数据挖掘算法，假设数据信息流为，数据信息流通过噪声滤波，得到数据流聚类相似性函数表示为，其是一组准平稳随机的时间序列，对数据库中的存储信息流进行能量谱密度特征提取，得到输出数据x(t)的第n 个宽频带分量，分布式自适应特征调度模型表示为：基于二元假设模型，构建数据库存储结构的检验统计量，通过经验模态分解执行数据库存储结构的区域的自适应筛选和更新，得到：云计算环境下分布式数据的数据挖掘的本体结构为一个五元组，其中，C 为云计算环境下分布式数据的概念集，I 是云计算环境下分布式数据的字符串实例集，通过四阶累积量切片进行数据库存储结构的特征压缩处理，降低存储的特征维数和数据冗余，结合高阶累积量后置聚焦，得到数据挖掘输出特征的四阶累积量切片：式中，表示存储空间的频谱特征伸缩尺度，可见，采用高阶累积量后置聚焦，有效提高了数据的精度。嵌入式Linux的内核下数据挖掘系统设计描述
在上述进行了算法设计的基础上，进行数据挖掘系统的软件开发设计，基于云计算的分布式数据挖掘系统总体模型中，采用ST 超低功耗 ARM CortexTM-M0 微控制器，系统建立在嵌入式Linux 的内核平台上，系统包括程序加载模块、数据存储模块、数据缓存调度模块和数据通信传输模块等，通过配置CAN_IMASK 寄存器，采用LabWindows/CVI 进行数据远程控制和信息通信，基于云计算的分布式数据挖掘系统给用户提供一个简单、统一的系统调用接口，系统可配置4 路组联合Cache，基于云计算的分布式数据挖掘系统的寄存器系统时钟120 MHz。嵌入式Linux 的内核下数据挖掘系统通过VISA 软件接口发送Flash 设备上的文件系统内核到HP E1562D/ESCSI 数据硬盘进行数据存储，调用s3c2440_adc_read()函数，进行程序加载和基于云计算的分布式数据挖掘系统的嵌入式控制，使用Qt/Embedded 作为GUI，利用开源Linux 操作系统的丰富网络资源，实现数据挖掘系统的远程通信信息传输和控制。仿真实验
为了测试本文设计的基于云计算的分布式数据挖掘系统在实现数据挖掘中的优越性能，进行仿真实验，分布式数据信息采样的时宽为10 ms, 分布式数据的随机采样率为KHz，调控因子λ=0.25。根据上述仿真环境和参数设定，进行基于云计算的分布式数据挖掘系统的数据挖掘和处理性能分析，首先进行数据挖掘的输出时域波形采样，结果可见，采用本文算法进行数据挖掘的准确度较高，为了对比性能，采用本文方法和传统方法，以数据挖掘的准确配准性为测试指标，得到对比结果。实验结果表明，采用该方法进行基于云计算的分布式数据挖掘，数据挖掘的准确配准性能较好，系统的可靠性较好。结束语
地质遗迹管理信息系统利用地理信息系统技术、数据库技术,整合地质遗迹(地质公园)数据库和基础地理、地质、生态环境、旅游资源、管理规划等空间数据库,全面掌握地质遗迹保护、地质公园建设等方面的现状和规划情况,便于管理地质遗迹(地质公园)保护和建设的信息,为制定国家、区域或省市自然保护区规划和其他专项规划提供数据支持.地质遗迹管理信息系统应遵循点源信息系统的设计原则,以主题式关系数据库系统和空间数据库系统为基础,以空间信息和属性信息管理为核心,实现数据库与GIS的有效集成;并用C/S与B/S相结合的方式,使系统在局域网和广域网都能安全运行,满足用户的`需求.
作 者：左仁广 方世明 ZUO Ren-guang FANG Shi-ming 作者单位：左仁广,ZUO Ren-guang(中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,湖北,武汉,430074;中国地质大学资源学院,湖北,武汉,430074)
方世明,FANG Shi-ming(中国地质大学资源学院,湖北,武汉,430074)
1 相关技术
B/S (Brows/Server) 即浏览器/服务器工作模式, 管理系统逻辑代码运行在服务器端, 浏览器作为客户端软件实现了操作界面, 实现基础水文数据的输入、统计、维护等工作。系统设计采用三层结构:浏览器、Web服务器、数据库服务器。
1.1 B/S系统概述
基于B/S的基础水文数据管理系统操作界面通过浏览器实现, 业务逻辑代码部署在服务器上, 操作页面通过服务器运行相关代码返回Html脚本, 并显示在客户机浏览器上。B/S运行模式维护相对简单, 实现了异地数据报送员远程数据报送, 无需管理人员远端安装和维护客户机程序, 使用方便, 保持了数据的唯一性。
1.2 JS P技术
JSP (Java Server Pages) 技术用于开发动态的WEB应用, 该技术可以快速简捷的生成Web页面, 其Web页面可以很容易的显示动态内容, 普遍用于MIS系统的设计。
JSP技术是用Java编程语言编写的类XML, 它通过tags和scriptlets封装产生动态网页的业务逻辑。页面可以使用tages和scriptlets访问位于服务器端的应用逻辑。Web服务器接收到JSP页面请求时, 执行相关程序段, 然后将执行结果及JSP文件中的HTML代码返回给客户端浏览器。JSP程序在服务器端执行, 服务器返回给客户端的是一个HTML文本, 客户端通过浏览器打开HTML文本实现操作界面。
2 系统架构设计
基础水文数据管理系统采用三层框架结构, 分别是客户层、WEB层和EIS层, 见图1所示。
2.1 表示层设计
J2EE应用可以是基于Web的, 也可以是不基于Web的。水文数据管理系统是基于WEB的J2EE应用, 测站操作用户的浏览器存在于客户层, 客户层界面包括静态及动态内容, 界面由JSP或Servlet动态生成, JSP页面为文本文档, 包括了页面静态内容和动态Java代码片段, Servlet是一个Java类, 能够处理动态请求并构成应答响应, 动态数据从数据库读写。
2.2 业务逻辑层设计
水文数据信息管理系统需要执行的计算和动作;业务流管理;表示层数据读写管理等, 由业务逻辑层实现。业务逻辑相关事务由Enterprise Beans处理, 例如, 表示层发来数据请求由Enterprise Beans进行相关处理, 然后保存这些数据到数据层, 另外, Enterprise Beans可以从数据层中获得数据, 进行处理后发送给表示层的, 因此, 业务逻辑曾属于中间层。
2.3 数据层设计
数据层又称为企业信息系统层, 水文数据信息管理系统中所有数据将存储在数据层, 该层由数据库系统构成, 为管理系统提供数据存储。
3 管理系统实现
3.1 硬件及软件环境
3.1.1 硬件
服务器:IBM X3850 X5
存储:IBM DS4500
3.1.2 软件
服务器:Windows server 2008及以上, SQL Server2008数据库系统。
客户机:Windows 7, IE浏览器
3.2 系统功能模块设计
基础水文信息管理系统主要由系统管理模块、数据管理模块和应用模块组成, 系统功能框架见图2所示。
3.2.1 系统管理模块
系统管理模块的服务对象是系统管理维护人员, 其主要功能是对软件的各个子系统进行统一的操作管理和数据维护, 包括权限管理、用户管理、管理密码、数据备份等功能。
3.2.2 数据管理模块
数据管理模块对水文数据管理人员提供服务, 提供一个良好的数据录入和管理环境。数据管理员在此系统上进行数据录入、查询、修改、搜索和删除等操作, 完成数据的统一上报。
3.2.3 应用模块
应用模块包括数据分类统计、水文数据分析及报表生成处理, 实现了按用户的需求, 从不同角度进行数据分类统计, 并进行简单的数据分析, 生成数据图表, 为决策者提供决策依据。数据网络上报的同时, 可以实现数据报表生成, 能够将上报数据打印存档, 以备查询。
3.3 系统的实现
3.3.1 系统环境
JSP、Java Bean (JDK1.04支持) 、Tomcat (JSP引擎) 、Windows2008 Server、SQL Server2008、客户端浏览器用IE8.0。
3.3.2 数据库连接设计
管理系统的表示层使用JDBC连接数据层数据库系统, JDBC是一个Java API, 它是支持基本SQL功能的一个通用低层应用程序接口, 能够用于执行SQL语句。通过JDBC, 表示层可以将SQL语句传送给数据层的数据库系统, 完成查询等操作任务。
实际操作中为了重复使用连接数据库代码, 将其封装到Java Bean中, Bean存在的位置决定了Bean执行链接数据的次数, Bean对象存入Page中可以实现数据库连接, 但是每刷新一次页面就连接一次数据库, 降低了程序运行效率。另一种方式是将连接Bean对象存入Session中, 一个Session就会建立一个数据库连接, 在session的有效时间内使用该连接, 在session终止时自动关闭该连接 (如果用户量大, 可以采用数据库连接池来限制连接个数) , 提高了程序运行效率。因此, 利用Bean建立数据库连接, 并将该对象存入Session中是较好的方法。
代码实例:
3.3.3 数据库设计
在SQL Server中建立6个基本信息表:
(1) 测站基本信息表:水系、河名、站码、站名、测站经度、测站纬度、高程、集水面积、测站类型、监测项目等;
(2) 水文信息采集员:工号、姓名、性别、年龄、职称、工龄;
(3) 水文数据管理员信息表:工号、密码、系统级别;
(4) 测站属性表:站码、开始年月、仪器型式、绝对高程、器口离地面高度、非汛期观测段制、汛期观测段制、观测方法、附注;
(5) 水面蒸发场沿革表:站码、站名、设立或变动情况、发生年月、仪器型式、领导机关、附近地势、附注;
(6) 水面蒸发场四周障碍物情况表:站码、障碍物名称、障碍物方向、障碍物距离、障碍物高度、蒸发量折实系数、遮挡率、附注。
在SQL Server中建立23张水文数据表:水位日表、流量日表、输沙量日表、含沙量日表、降水量日表、蒸发日表、洪摘、库摘、冰厚及冰情要素摘录表、降摘、水位月年统计表、流量月年统计表、输沙率月年统计表、含沙量月年统计表、降水月年统计表、蒸发月年统计表、实测流量成果表、大断面实测成果表、保证率水位表、时段最大洪量表、分钟时段最大降水量表、小时时段最大降水量表、日时段最大降水量表。
4 结束语
基础水文数据信息管理系统的开发与应用对基础水文信息化具有重要意义。基于B/S结构的基础水文信息管理系统实现了数据采集、导入、导出、查询、修改、备份、上报, 统计分析及报表处理等功能, 系统的应用解决了测站基础水文数据远程网络报送的问题, 提高了数据报送效率, 降低了报送错误率, 具有广泛的发展应用前景。
摘要：简述了基础水文数据管理系统的设计与实现方法, 系统采用B/S工作模式, 设计框架采用三层架构, 从JSP技术入手阐述了管理系统的实现过程, 为基层水文测站基础水文数据网络上报提供了切实有效的解决方案。
关键词：浏览器/服务器工作模式,水文数据,管理系统
参考文献
[1]陈宏立, 张文存.对基础水文数据库的认识和应用[J].河南水利与南水北调, 2008, 53 (5) :26-28.
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[3]张庆华.基于B/S的资料信息管理系统的设计与实现[J].电脑知识与技术, 2014, 10 (9) :4381-4390.
关键词：云计算；数据中心；虚拟化
中图分类号：TP393 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2015）17-0061-03
当前军队院校信息化建设的应用发展，对于进一步增强网络基础平台服务保障教学的能力提出了新的需求。相对于传统的IT架构，“云计算”代表着未来网络服务模式的发展方向，她的独特优势在于高性价比、易于扩展、高可靠性、模块化、管理方便快捷，能够更好地满足军队院校信息网络建设需求，是未来军队院校信息网络应用服务模式一个较好的选择。但同时我们应该看到，军队院校的云计算应用建设，必须结合自身实际，准确把握自身需求，能够解决当前院校教育信息化发展建设过程中遇到的实际问题，使得云计算应用真正的“落地”，才能去实现更好的效益。
一、云计算数据中心建设的目的
解决现有数据中心在服务保障教学过程中遇到的实际问题，突破传统计算中心的瓶颈，是当前数据中心建设发展迫切的需求。传统的数据中心建设主要采用分散式架构，即各应用使用独立的服务器，Web、Mail、OA系统、数据备份等各个应用间相互独立。随着信息化建设规模的发展壮大，数据中心的业务系统、服务器、存储等设备越来越多，一些问题也开始显现，主要集中在四个方面：硬件资源效率低、总体拥有成本高；空间环境、能源消耗等运维管理成本高；业务部署流程环节多、上线周期长，灵活性差；业务连续性保障差、数据可靠性弱。
1.硬件资源效率问题低、总体拥有成本高
对我院数据中心主要服务器的使用效能评估的结果显示，大部分服务器的效能不高。以CPU使用率为例，选取具有代表性的学院门户网站、数字校园门户、学科专业网站等服务器进行评估，在工作时间每5分钟进行一次采样，数据连续采集5个工作日， 对数据采集结果进行汇总分析，得出CPU资源消耗平均值为3.739%，平均CPU使用率最高位9.916%，最低仅为0.339%。结果如表1所示。
由统计分析结果可知，在现有条件下，单个服务器的资源利用率较低，通常在10%以下，各应用系统烟囱式发展，未能实现资源有效利用。
2.空间环境、能源消耗等运维管理成本高
学院信息管理中心通过机房动环监控系统监测到，目前中心机房服务器、存储等80余台IT设备用电功率约为20千瓦，峰值接近26千瓦，日平均耗电约为480度。中心机房目前部署的大多是传统的2至4英寸的机架式服务器，整体散热量较大，夏季需3台30千瓦精密空调同时工作才能满足需要。加上UPS、新风系统以及人力资源消耗等，数据中心维护整体开销比较大。目前中心机房有各部、系托管设备35台，已经占到机房内全部设备的43%左右，而且托管设备规模有不断扩大趋势。随着设备数量的不断增加，对机房条件和运维人员都提出了更高的要求，节能、环保、易管理将是下一阶段数据中心建设发展必须关注的问题，传统的建设和运维模式必须做出改变。
3.业务部署流程环节多、上线周期长，灵活性差
传统数据中心建设模式，按照“应用隔离”的原则每增加一项应用就需要增加一台设备，业务应用上线周期长，这种做法逐渐不能适应院校当前快速增长的信息化应用需要。主要原因是，近几年，随着教育信息化应用的发展，出现了许多周期短、工作节奏比较紧凑的应用系统保障任务。例如，“2110工程”项目申报系统，我院承办的天津市国防生政治理论基础考试相关在线考试系统的部署保障，总后优秀军事训练数字媒体资源评选奖励活动等。经常是从任务下达，到系统部署完成运行只有数周、不到一个月准备时间。在现有模式下，须申请经费、按规定进行招标采购、系统部署安装调试，时间是非常紧张的。并且某些系统，如国防生政治理论基础考试系统，对于服务器的配置要求比较高，但系统使用时间只有2天，保障任务完成后，一年中的大部分时间都处于闲置状态。以现有数据中心环境，应对起来比较困难。
4.业务应用保障连续性差、数据可靠性弱
传统的数据中心备份方式，存在恢复时间长，失败风险高，不保护硬设备、数据损失时间太长等缺陷。根据有关机构调查，信息系统可能遭遇的各类灾难中，有47%是硬件级别的故障，例如：主板、RAID控制器、网卡、内置/外置存储等设施出现问题，还有高达53%的灾难成因是“软”错误，例如：数据误删除、黑客/病毒攻击、系统崩溃、打补丁造成不稳定等等。磁带备份、基于磁盘的备份、Cluster/HA等传统的数据保护机制对于上述灾难都只能提供有限的保护。相对于OA、MAIL等系统，网络教学应用的组织安排时间固定、时间长短有限制，课程安排对于业务应用的连续性、一旦发生故障的数据恢复时间有着一定要求。业务应用保障连续性差、数据可靠性弱在一定程度上限制着网络教学的全面发展，目前还主要应用于自学。为了促进网络教学应用的进一步发展，需要能够全面覆盖所有“软”错误和“硬”故障的资源使用、调度和备份机制。
解决上述四个问题是下一步学院云计算平台建设的首要任务，在此基础上，通过网络分发服务，实现了自助服务和资源的池化，能够做到资源灵活调度，更好地保障学院各项信息化建设不同的需要。
二、云计算平台建设方案设计
1.云计算平台物理资源建设
采用高端刀片服务器作为云计算平台的计算基础。刀片服务器计算密度更高、机房要求降低、功耗散热低、布线简单、可靠性较高、管理方便、扩展灵活，更加符合于虚拟化、云计算的管理服务理念。
考虑部分老旧服务器更新换代的需要，结合未来新应用的需要，对云计算平台的计算资源规模进行预测。以一般应用CPU主频2GHz、内存4GB标准计算，特殊应用CPU主频8GHz，内存64GB计算，并预留20%峰值爆发计算能力，预估今后五年计算能力需求翻一番。计划采用一组10片高性能刀片式服务器，作为云计算硬件计算平台的核心，单台刀片服务器配置为：2颗CPU，8核，每核心主频2.6GHz以上，内存256GB。每服务器配置双万兆网卡、双8G HBA卡。刀片机箱内所有部件均要求实现冗余，所有模块均可实现远程集中管理配置。预计建成后可支撑虚拟应用100个以上。
应用虚拟化技术，建设集中的存储系统。按照服务对象划分，存储资源划分为两部分：一部分主要是服务于业务应用系统的高速存储，这部分存储应能够满足部署操作系统、数据库等较高的性能要求，为所有刀片服务器共享，是实现冗余热备、负载均衡，虚拟机迁移的基础。以每刀片2TB计算，预估高速存储需求容量为20TB。另外一部分在虚拟化基础上，实现存储空间扩展，主要功能是提供面向业务应用和普通用户的资源存储服务。以每用户10GB实际可用网络存储空间，未来满足5000用户需求计算，预计需要存储空间50TB。预留30%冗余扩展，预计需建设集中存储容量约为100TB。为了与虚拟化软件配合，达到最佳应用效果，配置接口类型为8G FC接口的光纤存储阵列产品，组成标准的SAN集中存储架构。通过共享的SAN存储架构， 可以最大化的实现云计算解决方案的优势，实现在线迁移正在运行的虚拟机、动态的资源管理、基于快照技术的备份等，为云计算平台提供优良的存储资源保障。
2.虚拟化及云服务软件资源建设
在基础架构部分，采用VMware VSphere 5实现虚拟化，并通过虚拟化对现有部分物理服务器实施整合。主要是通过vMotion功能实现在线地迁移正在运行的虚拟机、应用到不同的物理服务器；对整个数据中心的应用资源构建资源池分配，确保平台运行各应用尤其是核心应用的计算资源和IO资源得到有效的保障；通过DRS功能实现资源池的动态负载均衡、在线自动管理，以及数据中心基础架构的弹性扩展；DRS HA功能实现高可用环境；vStorage实现集中式虚拟机整合备份。
通过vCenter Server实现虚拟机集群环境的集中统一管理和监控。
通过云计算管理平台VMware vCloud Director，将基础架构作为服务提供给学院用户。云计算管理平台门户，提供统一界面对虚拟机进行分配、管理，实现互动式管理功能，供部门或分支机构自行登录创建、管理、配置、使用虚拟服务器及应用，监视虚拟数据中心资源使用状况。信息应用程序和网站建设单位管理人员，可以利用自助门户来访问自己的虚拟数据中心，自由组织自己需要的虚拟机和应用资源。授权部门可通过基于策略的资源调配和部署实现轻松访问。每一个用户单位都有各自独立的虚拟资源、独立的LDAP身份验证机制、特定的策略控制机制以及独有的目录。
信息管理中心通过云计算管理平台，可向云计算平台中虚拟机在非停机状态下进行热添加，包括虚拟机的虚拟CPU、虚拟内存、虚拟网卡、 虚拟存储容量等，使虚拟服务器在线动态扩展而不会造成用户业务中断。并可通过云计算管理平台管理多个虚拟化数据中心，并可按性能、可靠性划分为高、中、低不同级别资源池进行管理，以适应不同级别应用服务器要求。
三、实际应用效果
通过实践检验，云计算平台，是当前学院网络数据中心建设与教学服务保障过程中遇到的若干问题一个切实有效的解决方案。结合老旧服务器的升级换代工作，在云计算平台的建设过程中，实现了现有应用系统的整合与优化。在性能提升的同时，提高设备的利用率，将多个应用的资源负载合并到一台服务器之上，减少设备数量规模的同时，大幅减少能源消耗，降低管理运维成本，在此基础上实现了云服务器的风险管理，增强了可靠性，可用性。
1.极大地改善数据中心的应用管理
我们对部分信息应用系统资源实施了数据迁移，调整部署到云计算平台，包括新版网络教学平台的各应用系统稳定的运行。云计算平台内，单台服务器的平均CPU使用比率提升到了23%左右，并且随着平台的应用的增加，应用范围的推广，这个比率还将进一步增加，远高于旧模式下3.7%的CPU平均使用率。硬件资源的效率得到了显著的提高。
采用虚拟化技术，实现了计算平台资源标准化和统一架构。通过建立资源池，对计算资源进行按需动态调配，以统一的管理手段，实现了应用部署、权限管理、升级维护、性能分析、诊断预警、数据备份/恢复、数据同步与容灾。使得整个数据中心运转维护专业，流程规范。实现了发生硬件故障时自动的数据迁移，以较小的代价保障网络教学应用持续稳定运行，不受单一硬件故障影响。
对于试运行结果进行分析，支撑同等规模的应用系统，采用现有云计算平台服务保障方式，比传统的数据中心运行模式维护成本降低50%以上、能耗降低40%以上、节省空间60%以上。
2.促进教育信息化水平提升，满足个性化的信息应用需求
通过信息管理中心云平台的建立，为教员、学员提供更好的信息化教学环境，增强服务教学、保障教学、辅助教学的能力，满足信息化教学日益增长的需要。
一是通过有针对性的设置，灵活的提供通过多种信息环境，更好的保障教学资源建设个性化的需要。实现用户在线自助按需申请虚拟服务器及存储空间，突破了在传统的网络服务平台下，由于资源、技术条件有限，只能是提供一个统一技术框架的平台，对于用户个性化的发展的限制。
二是有力于合理调配资源，提高硬件基础资源使用效率，突出精品信息资源建设，保障重点教学应用。云计算通过网络分发服务，实现了自助服务和资源的池化，以及服务器CPU、内存资源耗费状况实时监控，并且能够做到动态的资源调配。通过合理调配资源，可以提高硬件基础资源使用效率，突出精品，保障重点，突破了传统IT网络服务平台软硬件资源配置固定的限制。
三是易于扩展，缩短新应用系统部署投入使用时间，灵活应对各类突发保障任务，更加适应军队院校教育信息化建设快速发展，各类教学保障快节奏的需要。利用云计算服务平台，高效地保障了“天津市国防生政治理论基础考试”、“网络教学监控系统测试”等活动，实现了网络计算资源应急调度、系统快速部署以及资源的回收再利用，取得了令人满意的实践应用效果。
四、总结
基础设施云计算平台，较好地解决了当前我院数据中心遇到的主要问题，极大地改善数据中心的应用管理，是未来IT资源服务模式及应用的发展趋势，随着云计算技术的进一步发展和应用普及，必将极大地促进教育信息化水平的提升和发展。
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基于AM/FM/GIS的燃气管线信息系统的设计与实现
针对燃气管线建设和维护的实际需求,综合应用AM/FM/GIS技术建立燃气管线系统,以行政区划和地形等基础数据为背景,实现了燃气管线信息的可视化管理,并对系统的架构、功能以及适用性进行了讨论,为管线的建设和维护提供了高效的`技术支持手段.应用结果表明AM/FM/GIS技术对燃气行业信息化建设具有重要的促进作用.
作 者：何敬 李永树 鲁恒 HE Jing LI Yong-shu LU Heng 作者单位：西南交通大学地理信息工程中心,四川,成都,610031刊 名：测绘英文刊名：SURVEYING AND MAPPING OF SICHUAN年，卷(期)：32(4)分类号：P208关键词：AM/FM/GIS 燃气管线 信息管理
【关键词】数据挖掘 英语 教学分析
一、引言
随着计算机网络的普及，各地高校的教务管理系统也如雨后春笋般兴起，这些系统的出现为师生及教务管理员提供了极大的便利。随着使用时间的增长，系统中会累积大量的数据，例如师生的信息、学生的选课记录、学生的成绩等。这些大量的数据的背后往往存在某些潜在的联系，这些联系对决策支持、教务分析等都会有极大的帮助。而数据挖掘技术就是用来分析潜藏在大量数据中的特殊对应关系的技术领域。
二、数据挖掘概述
（一）数据挖掘定义
数据挖掘就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。
（二）数据挖掘步骤
1. 问题定义
分析明确采用什么样的算法，期望获得什么样的结果。
2. 数据准备
三个步骤：数据选取、数据预处理、数据变换。
数据选取指的是从数据库中选择要用来进行挖掘的数据。在本系统中所需的数据表大致如下：
学生基本信息表；
学生四六级考试信息表；
学生期末考试成绩表；
教师信息表；
学生课程记录表；
教师任课信息表。
数据预处理一般可能包括消除噪声、推导计算缺值数据、消除重复记录，完成类型转换等。如在学生基本信息表中，生源地这一属性有部分值出现空缺，这样的记录就应该被清洗掉。
数据变换的主要目的是消减数据维数或降维，即从初始特征中找出真正有用的特征，以减少数据挖掘时要考虑的特征或变量个数。比如学生信息表中，联系方式或电话号码不是系统使用数据的目标，故而可以不被抽取出来。
3. 数据挖掘
根据问题定义选择算法，对准备好的数据进行挖掘获得结果。
三、系统设计与实现
（一）系统架构设计
系统基于Web设计，采用B/S模式及MVC架构。MVC架构的优势在于“分而治之”，能够一次实现多处重用。V是视图，代表的是用户交互界面；M是模型，是业务流程/状态的处理以及业务规则的制定，模型接受视图请求的数据，并返回最终的处理结果；C是控制，从用户处接受请求，并将模型与视图匹配完成用户的请求。
（二）系统结构流程
历史数据采集→转换→集成数据仓库；
显示界面（任务设置，结果返回）←→数据挖掘模块/数据统计。
（三）系统功能模块实现
１. 用户模块
系统的用户仅限于教务管理人员，故无需使用角色的设计，本模块中只需负责添加、删除用户及修改密码的管理。
２. 数据统计模块
主要实现将数据仓库中相关数据作统计然后用Jfreechart显示给用户。JFreeChart是JAVA平台上的一个开放的图表绘制类库，可生成饼图、柱状图、散点图、时序图、甘特图等。通过图片显示，用户可以直观的获取信息。系统中考虑及实现的统计因素主要包括学生信息、师资信息、平时英语成绩、四六级考试成绩以及四级参考时英语学习时间。
３. 数据挖掘之关联分析模块
若两个或多个变量的取值之间存在某种规律性，就称为关联。进行关联规则挖掘的算法较为经典的是Apriori。挖掘关联规则主要包含以下两个步骤：1.频繁项集产生：根据预先设置的支持度，发现所有的频繁项集；2.规则的产生：根据所获得的频繁项集及设置好的置信度，产生相应的强关联规则。
假设有集合X、Y、D、I，一个关联规则就是X→Y的蕴涵表达式；其中X⊂I，Y⊂I且X∩Y=Φ。规则X→Y在交易数据集D中成立，具有支持度s，其中s是D中交易包含X∪Y的百分比即概率P（X∪Y）。若D中包含X的事务同时也包含Y的百分比是c，规则X→Y在交易数据集D中具有置信度c即条件概率P（Y|X）。实现该算法，采用的是javabean，通过遍历，在支持度这一条件的设定下，完成频繁项集的产生；通过遍历、置信度的设立，完成强关联规则的产生。
系统中进行挖掘的相关因素包括四六级分数细节、平时成绩、四六级成绩、学生信息、师资结构等。
４. 数据挖掘之决策分析模块
决策分析依赖于分类及预测。决策分析基于信息论是自顶向下的递归方式构造决策树，ID3是经典的实现算法。其实现步骤主要包括两个过程：1.根据属性特征，使数据分类；2.根据形成的类别，对新数据进行预测。
在系统中，决策树的分类则是四六级考试通过情况。通过挖掘提供各种影响学生参加四六级考试得分的因素，可能包括生源地、入学成绩、性别、师资、大学英语学习时间等因素预测学生的考试成绩。
四、总结
在挖掘过程中发现：
完成大学英语学习与通过四级考试 关联性不强；
四六级考试中听力与写作翻译存在关联性；
四级分数在425-500之间的，六级不容易通过；
男生与不容易通过四级存在关联；
四级通过情况主要决定因素为平时成绩，次要因素为师资情况；
六级通过情况主要决定因素为四级成绩，次要因素为生源。
化工生产安全信息管理是化工生产过程中必不可少的一道保障。由于化工企业分布较广, 各化工企业生产安全信息数据库难以控制, 因此存在各化工企业、政府和相关管理部门难以共享化工企业生产安全信息的问题。聚丙烯酰胺 (Polyacrylamide, 以下简称聚丙烯) [1]需求量相当大, 在石油化工生产中占有举足轻重地位。聚丙烯生产装置中有众多高温高压环境下工作的设备, 加上易燃易爆有毒的危险介质, 因此, 以聚丙烯为代表的化工生产过程安全信息监控和管理至关重要。
本文以武汉市科技计划项目“基于云计算的聚丙烯安全信息系统的开发与应用”为依托, 在化工安全生产前端数据集散控制系统DCS[2]的基础上, 研究了聚丙烯化工安全信息管理软件 (Polypropylene Chemical Safety Information Management Software, 简称PCSIM) 系统的设计和开发。PCSIM系统针对湖北省生产聚丙烯化工企业安全信息, 以分布式技术为各化工企业、政府及相关部门提供聚丙烯安全信息。该系统能按需得到化工安全信息的相关服务, 对保障生产安全具有重要意义。
1 PCSIM系统需求分析
PCSIM系统涉及到的用户主要有系统管理员、企业用户以及可以浏览信息的普通用户。系统管理员可以增、删、改、查任何信息, 主要由相关监督部门担当。企业用户在删除或者修改信息的时候需要登录, 而普通用户只能查看部分信息。
PCSIM系统主要包括3大功能模块:化工安全信息管理模块、化工企业信息管理模块、在线设备监控信息管理模块。
安全生产信息管理模块可以查看和增减一些安全事故信息和法律法规等。企业信息模块可删除和修改企业信息, 还可以添加登陆功能。安全事故信息查询模块可以针对某个条件进行查询, 也可以多条件进行模糊查询。为了方便用户查询安全法律法规, 设立法律法规信息模块, 用户可以打开相应的法律文献进行查阅并下载到本地磁盘。化学品的生产是一个危险的过程, 要做好相应的防范, 针对每种化学原料, 应了解它的化学特性, 以及在出现危险的情况下, 快速做出补救措施, 因此设立介质信息管理模块。设备信息管理模块对每种不同设备的生产温度以及所需功率能快速查询。
企业信息管理模块能够以地图显示每家企业的信息, 可以在地图上方便查找出位置, 如果发生安全事故, 能够快速救援。
在线设备监控管理模块可获得一些生产实时信息, 比如温度等。用户可以查看安全信息、法律信息、设备信息等。设备整体监控, 主要是对生产设备温度进行整体监控, 将每家企业的生产温度信息直观地显示在地图上。
2 PCSIM系统设计
2.1 系统总体架构
PCSIM系统采用SpringMVC[3]作为MVC框架, 结构分为4层, 如图1所示。 (1) DAO层对数据库进行操作, 采用Hibernate框架提供的API与数据库进行交互, 在系统中自动生成一些增删改查函数, 可以直接调用框架提供的函数对对象进行存储; (2) Service层即业务层, 它通过调用DAO层的方法来完成业务流程, 起到解耦的作用, 将控制层与具体的数据库操作分离; (3) Controller层起着核心作用, 基本上所有的后台控制都在这一层, 它操作实体类和业务层对象实现控制, 与界面交互, 实现数据的收集与展现。在控制层, 针对不同模块, 设计不同的控制类, 通过注解的方式来响应不同的请求, 根据请求不同的参数调用不同的函数; (4) 视图层即浏览器页面, 接收服务器发送的数据信息, 同时发出不同的功能请求到服务器, 服务器接收来自客户端发送的各种请求, 并将客户端请求的数据发送到视图层。
2.2 数据库设计
PCSIM系统数据库包括安全事故信息表、法律法规信息表、介质信息表、设备信息表、地理位置信息表、温度信息表和预警信息表等13张表, 用来存储对应模块的信息, 数据库表设计如表1所示。
数据库设计一方面是表的设计, 另一方面是PCSIM系统后台和它的连接, 大部分是对一些信息的存储。该系统的主要功能也是围绕这些信息展开, 对其进行增删改查的操作, 将这些数据展示给用户, 让其快速处理信息。
2.3 分布式数据库系统设计
化工安全信息管理应用系统以Amoeba for Mysql[4]作为数据库访问的中间件, 实现在线监控信息表的集成, 通过这个中间层可以将数据库扩展到多个, 只需要在A-moeba的配置文件中进行设置即可。目前PCSIM系统在线监控信息主要是在线温度信息, 由各生产企业相关生产线上的监控系统提供, 这些监控系统的数据库处于分布式存储状态。信息提供者将自身的信息资源注册到Amoeba for Mysql, 同时上传信息副本到全局数据库。在中间件上包含所有在线监控信息。PCSIM系统的在线监控模块作为信息请求者, 当资源请求者在线提交访问并显示请求时, 系统向中间件系统提交查询并将查询的监控信息返回并显示。
PCSIM系统在线监控信息都放在异地数据库, 需要通过中间件系统进行访问, 中间件系统同样可以存放一些重要的资源副本, 如果提供者由于某种原因 (网络不通等) 不能提供监控信息, 将可自动访问中间件上的阶段性副本资源, 将副本资源提交给请求者。数据库系统结构如图2所示。
武汉石油化工厂和中国石油化工荆州分公司聚丙烯生产在线监控系统数据库 (武汉中石化数据库如湖北潜江炼油厂数据库) 是异地数据库的形式, PCSIM系统通过中间件系统进行访问, 中间件系统中也存放一些重要的信息副本。PCSIM系统的在线监控信息显示以及相应模块作为请求者, 阶段性地向中间件提出访问申请。
3 系统实现
PCSIM系统采用MVC框架实现, 如图3所示。控制层控制视图层和实体层, 视图层反馈信息给控制层, 实体层的更新会在视图层上显示出来。
以安全信息模块为例, SecurityController这个类所属控制层, 通过SpringMVC的注解实现。在Model层, 对应TbSecurity这个类, 它包含了实体类信息, 通过视图层将信息展示给用户, 视图层通过HTML文件显示。
3.1 表示层实现
(1) 布局实现。为了方便管理, 采用了导航菜单, 将用户需要调转的页面集中到一个Iframe中, 这样就不会打开太多的页面了。
(2) 页面实现。页面是通过HTML+CSS实现的, 因为静态HTML页面在后台控制器拦截处理上比较方便, 加上CSS的样式处理, 整个页面也显得生动活泼, 将CSS代码放在另外的文件中也比较好管理。
在页面请求方面, 采用jQuery技术, 另外加上Ajax的异步请求, 给用户带来了更好的体验。部分关键代码如下:
这是在页面载入时运行的代码, 主要是发送一个Ajax请求, 通过post的方式将请求发送到后台, 后台拦截substanceInfo的action, 然后在成功之后采用for循环将数据显示在页面上。
3.2 控制层实现
控制层拦截请求通过Spring MVC的注解实现, 当然这需要在配置文件中开启这个功能。在控制层需要调用服务层的方法, 对于信息存储, 需要以对象来进行, 所以要引用实体对象。
控制层中的每一个方法都对应一个RequestMapping, 首先激活Web元素, 然后将从服务层获得的数据写到前台界面, 这里用到了JSON数据格式, 以方便前台解析。
3.3 业务层实现
业务层通过和DAO层交互获得原始数据, 进行一些处理以降低系统的耦合度。它的操作主要有: (1) 查询所有记录, 可以通过DAO层的对象获得; (2) 通过ID查询; (3) 模糊查询, 分为单条件查询和多条件查询; (4) 保存一条记录; (5) 修改记录。
3.4 数据层实现
数据层通过hibernate框架实现, 在编码过程中, 可以使用MyEclipse的反转工程, 针对数据库中设计好的表对象快速生成相应的配置文件和实体类, 以及对实体类进行操作的DAO层类。然后在数据库配置文件中将实体类的Hibernate配置文件写在SessionFactory这个bean中即可。
在编码过程中, 除了数据的基本操作外, 模糊查询时的sql语句也需要写在DAO层。通过不同的语句, 选择不同的查询条件来筛选信息。
4 结语
本文以J2EE为开发工具, 以轻量级分布式数据库为基础, 采用Spring MVC框架, 设计实现了化工企业安全信息管理系统。 (1) 介绍了Spring MVC框架的运用, 作为Spring框架下的一个模块, 其功能越来越强大, 特别是以注解的方式使用是该框架的特点; (2) 基于Amoeba的分布式数据库研究, 它是阿里巴巴的一个开源项目, 用它来实现数据库的前端代理, 为大数据处理打下了基础; (3) 在框架的基础上, 设计出系统需要的功能模块, 并详细设计了每个功能模块的请求方法, 并配置相应的文件。在HT-ML和jQuery的基础上, 实现了页面对后台的请求。
本系统经过测试, 达到了设计要求。PCSIM系统对化工生产过程进行统一管理, 界面友好, 方便用户查询安全生产信息、法律法规信息、设备信息、介质信息以及管理企业信息。系统基于框架进行开发, 采用了中间件的数据代理, 开发速度快, 该设计理念可以在其它系统中推广使用。
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关键词：元数据 学习对象 学习对象元数据 CELTS-3 XML
中图分类号：TP315文献标识码：A
文章编号：1673-8454（2007）11-0050-02
一、学习对象元数据相关内容及教育资源管理系统
1.元数据、学习对象、学习对象元数据
元数据是关于数据的数据，元数据可以为各种形态的信息资源提供规范、普遍的描述方法和检索工具，为分布的、由多种资源组成的信息体系提供整合的工具与纽带。
学习对象是指具有教学目的的对象，用于教学和培训。学习对象可以是物理的，如实验器材、课本等；也可以是数字的，如教学软件、网络课件等。学习对象的粒度可大可小，小到一张图片，大到一门课程，都属于学习对象。
学习对象元数据是关于学习对象的信息。随着网络的发展和教学需求的发展，学习资源在飞速地增加，但随之带来的问题是难以共享学习资源和发现有效的学习资源。学习对象元数据的作用就在于为学习者或教育者对学习对象的查找、评估、获取和使用等提供技术，同时也支持学习对象的共享和互换。
2.学习对象元数据规范
为了达到互操作的目的，同时使教育者或自动化的软件对学习对象进行查找、评估、获取和使用，学习对象元数据的格式应该是一致的，它们应该有相同的语义模型和绑定方法。[1] 通过定义一个统一的结构对学习对象进行描述，以增强学习对象描述的互操作性。国际上比较认同的规范有IEEE LOM(IEEE Learning Object Metadata)､DC-Education､IMS(Instructional Management System)､GEM(The Gateway to Educational Materials）。我国也制定了相应的学习对象元数据规范CELTS-3，在它所确定的学习对象元数据规范中，元数据元素被分成9个大类45个小类。[2]
3.置标学习对象元数据
制定了学习对象元数据以后，如何来置标元数据呢？我们可以利用置标语言（例如HTML/XML/RDF/XMLs/RDFs/OWL等）将元数据形式化，提供机器、计算机系统能够处理的规范表达式。在众多的置标语言当中，我们通常选用XML来描述元数据,XML能将数据的显示与处理分离，具有可扩展性及自描述性。同时，XML置标的元数据可以方便与数据库进行交换。[3]
4.教育资源管理系统
教育资源管理系统（Educational Reso-urces Management，简称ERM)用于支持教育资源库的建设。理想状态的教育资源管理系统应能实现对资源的标准化导入，从而实现教育资源提取、发布、查询及资源应用的标准化,基于学习对象元数据的教育资源管理系统为此提供了保障。
二、系统的设计
基于学习对象元数据的教育资源管理系统主要是面向教育资源的管理者，通过使用本系统可以实现对教育资源属性按标准(规范)进行描述，实现教育资源的分布式管理及大范围内的共享,同时也实现了资源属性描述的标准化、资源提取、发布、查询、应用的标准化。本系统采用我国CELTS-3规范对资源进行描述。图1清晰地表示了本系统要实现的目标。
1.系统整体框架设计
为了实现上述目标，本系统采用文件管理系统与关系数据库相结合的方式实现对教育资源的存储与管理。文件系统中存放着丰富的媒体素材，其理想状态是一些通用性很强的标准组件，可以被加工、修改、组合和拆解，以适应不同的教学需要。同时，描述每种教育资源的元数据也对应地存放在文件系统中，在数据库中存放描述资源的核心元数据。整个系统由八大主要模块组成，即系统初始化、数据库配置检查、数据备份与恢复、元数据编辑、导入元数据、修改资源元数据、删除资源元数据、资源查询模块。每一模块在操作时都会与相应的文件系统及数据库中表发生关联。系统组成框架如图2所示。
2.文件系统的设计
文件系统中主要存储教育资源及其对应的描述属性的XML文档,为了科学、简捷、高效、方便地管理教育资源以及描述其属性的XML文档即元数据，笔者在此采用层次结构来存储资源及XML文档。在文件系统中物理的教育资源及描述其属性的XML文档在同一文件夹中。以媒体素材资源为例，具体结构如图3所示。
3. 数据库的设计
本系统采用文件管理系统和关系数据库相结合的手段，以保证元数据信息的完整性和管理系统快速地查询、科学地管理教育资源。之所以采用数据库来存储资源关键信息是为了提高搜索资源的效率，尽管DOM（Document Object Model）及SAX（Simple API for XML）都可以对XML文件进行查询操作，但由于目前关于XML文档的查询技术不是十分完善，与数据库进行查询操作相比，效率还是很低的。将资源的所有元数据信息都存入数据库中是不可取的，也是没有必要的。因为，按照CELTS规范对资源属性进行描述，有9大类45小类，绑定后至少有179项。同时，每种资源都有自己的扩展属性，若将这些扩展属性都存入一张表时，会造成数据库的冗余。为此，笔者将每种资源所共有的LOM核心元素及相应的扩展元素存入数据库当中。数据库采用SQL Server 2000,它支持XML功能，这样XML与数据库之间的相互转换变得十分便利。
三、系统的实现
本系统开发平台是Visual Basic ６．０（ＶＢ６．０），由于VB6.0自身并不能直接操作XML文档,因此笔者引入微软XML解析器，在本系统中使用的是MSXML4.0。操纵XML文档是通过DOM技术来实现的。数据库使用MS SQL Server 2000，通过VB6.0使用ADO的方式访问数据库。
该系统实现了系统设计的各个功能模块，当使用者将鼠标放在相应的模块菜单上时，系统会给出相应的模块功能提示。同时,相应的菜单文字颜色发生变化，以示鼠标移到了当前模块。当用户单击相应的菜单时就可以进入对应的模块。
四、总结
本系统的主要特点：
1.实用性强。教育资源库的建设在网络教育中的作用越来越受到重视，该系统可以直接运用到教育资源库的建设当中，为各级教育机构的资源库建设提供帮助及为标准化的资源库建设提供保障。
2.功能强大。基于学习对象元数据的教育资源管理系统可以实现资源元数据的编辑、导入、修改及删除，使得教育资源的管理变得科学及资源的查找变得便利。
3.操作简单。只要会电脑基本操作的人员就能使用本系统，实现对系统的维护、使用、管理。
4.数据的跨平台性。由于本系统生成的是符合一定规范的XML文档，而XML自身又有跨平台性，因而由本系统生成的数据具有跨平台性的特点。
虽然本文对基于学习对象元数据教育资源管理系统的开发在理论上提出了自己的见解，并且开发出了这一系统，但由于时间和能力有限，本系统仍有不足之处：
1.本系统只能在windows操作系统下运行，而不能在Linux操作系统下运行；
2.本系统不能实现分布式的运行；
3.本系统运用的是SQL Server数据库，但对于国家级的资源库建设应用oracle数据库。
参考文献：
[1]http：//www.edu.cn/html/keyanfz/doc20020210/05.doc
[2]学习对象元数据规范实践指南CELTS-3.3(CD1.6)
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