CN103678712A

CN103678712A - 一种灾害信息时空数据库

Info

Publication number: CN103678712A
Application number: CN201310751773.9A
Authority: CN
Inventors: 陈能; 施蓓琦; 沈霖; 王冕; 张海霞; 庄惠阳
Original assignee: Shanghai Normal University
Current assignee: Shanghai Normal University; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-03-26

Abstract

一种灾害信息时空数据库，灾害信息时空数据库包括灾害现势数据库、灾害过程数据库和灾害历史数据库三个灾害信息数据库，统一编码模块对接收的灾害信息数据分层次编码；属性数据管理模块和空间位置数据管理模块导入灾害信息属性数据和空间位置数据到对应的灾害信息数据库；灾害信息数据通过逻辑变更模块在各灾害信息数据库之间传输；时空数据库索引模块按时间序列对灾害信息时空数据库建立更新索引；逻辑变更模块和时空数据库索引模块构成灾害信息时空数据库的基础，对灾害属性的管理维护、时空逻辑索引的变更维护,为统计数据的入库、检索和时空查询做好准备；解决了在对实现时空数据的储存、管理和历史回顾时数据冗余高、工作效率较低的问题。

Description

一种灾害信息时空数据库

技术领域

本发明涉及一种数据库,特别涉及一种灾害信息时空数据库。

背景技术

随着人类活动的频繁，灾害信息种类繁多包括崩塌、滑坡和泥石流等突发性地质灾害和地面沉降、海水入侵等缓慢性地质灾害的范围、规模、数量和分布呈持续增长趋势。灾害空间位置数据库是灾害管理信息系统的核心，是灾害预警预报和灾害综合风险防范的基础。然而，纵观现有的海量灾害空间位置数据库可以发现，这些数据库基本都为静态数据库，即只描述数据的一个瞬态，当数据发生变化时，用新数据代替旧数据，从而又成为另一个瞬态，旧数据不复存在，因此，灾害信息只停留在历史某一阶段，不能反映区域灾害的动态连续变化过程，无法对数据变化的历史进行分析，当然，对未来趋势的预测也是不准确的。众所周知，灾害的变化是一个动态的过程，受到诸多外部条件，如降雨、人类活动、地震等的影响，因此，建立一个动态的、能反映区域地质灾害连续变化过程的空间位置数据库，就成为当前地质灾害科学研究中迫切需要解决的一个问题。

时态GIS作为GIS的一个新兴研究领域,受到人们越来越多的关注。时态GIS要求提供高效、完善的时间与空间位置数据的存储、管理和分析机制，以便进行历史回溯、变化监测和预测分析，目前在国土资源管理领，主要是土地产权产籍管理，已得到广泛应用，但在灾害研究领域还很少。

发明内容

本发明涉及一种灾害信息时空数据库及其，解决了在对实现时空数据的储存、管理和历史回顾时数据冗余高、工作效率较低的问题。

技术方案

一种灾害信息时空数据库，所述灾害信息时空数据库包括储存灾害现势数据的灾害现势数据库、储存灾害过程数据的灾害过程数据库和储存灾害历史数据的灾害历史数据库三个灾害信息数据库；所述灾害现势数据的是灾害信息的现在时态的灾害信息，所述灾害现势数据为灾害信息时空数据库运作的基态；所述灾害过程数据是灾害处于生命周期过程中的灾害信息；所述灾害历史数据是灾害结束整个生命周期后所有的灾害信息；所述灾害信息包括空间位置数据、属性数据、灾害信息元数据、致灾因子数据、承灾体数据和灾情数据；

所述数据库还包括统一编码模块，空间位置数据管理模块，属性数据管理模块，逻辑变更模块，时空数据库索引模块；

所述统一编码模块对接收的灾害信息数据分层次编码，并关联灾害信息在各个数据库中的属性数据和空间位置数据，所述编码的分层分类信息存储于灾害信息元数据中；所述编码独一无二；

所述属性数据管理模块和空间位置数据管理模块根据灾害信息的编码，导入灾害信息属性数据和空间位置数据到灾害现势数据库；所述灾害信息的属性数据，通过属性数据管理模块存储于灾害信息时空数据库的关系数据库，以所述关系数据库基础上建立空间位置数据引擎，并搭建空间位置数据库；所述灾害信息的空间位置数据通过空间位置数据管理模块根据编码的空间位置数据类型分类存储在空间位置数据库中；

所述灾害信息数据通过逻辑变更模块在各数据库之间传输，并维护各灾害信息数据库；通过逻辑变更模块判断，所述灾害信息所对应的灾害为正在发生中的灾害，所述灾害信息根据编号数据按时间序列录入到灾害过程数据库；通过逻辑变更模块判断，所述灾害信息所对应的灾害为完结的灾害，所述灾害信息根据编号按时间序列录入到灾害历史数据库；

所述时空数据库索引模块按时间序列对灾害信息时空数据库建立更新索引；通过分区存储和分区索引技术，对数据进行分区存储和检索；

所述逻辑变更模块和时空数据库索引模块以时间序列的排序方式，自动管理各灾害信息数据库和所述灾害信息时空数据库的索引；所述逻辑变更模块和时空数据库索引模块构成了灾害信息时空数据库的基础，通过对灾害属性的管理维护、时空逻辑索引的变更维护,为统计数据的入库、检索和时空查询做好准备。

所述编码为十六位阿拉伯数字，编码前两位为灾型编码，编码的第三、四位为灾类编码，编码的第五、六位为灾种编码，编码的第七、八、九、十位为灾害的年份编码，编码的第十一位为灾害的空间位置数据类型，编码的最后五位为自然数字依次递增。

所述空间位置数据类型包括点、线、面。

所述关系数据库为Microsoft SQL Server或Oracle。

所述空间位置数据引擎为Esri ArcSED；所述空间位置数据库为GeoDatabase。

有益效果

通过本发明，在传统灾害信息空间位置数据库管理的基础上，融入并结合了时间因素，有机整合灾害信息，扩充了按时间点、时间段查询的功能，通过灾害信息的当前信息和历史信息的处理和扩展，通过有效时间和事务时间的表达和灾害信息时空数据库的索引机制，从而增强了对灾害信息的回溯查询能力与效率；同时更有效地组织、管理和完善灾害信息的属性、空间和时间语义,以便重现历史状态，跟踪变化，预测未来。通过时间维度和空间维度整合灾害信息，实现时空数据储存、管理和历史回顾的低冗余和高效率。

附图说明

图1为灾害时空数据库的构架示意图。

图2为灾害时空数据库运行的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。

如图1，根据本发明提供的灾害信息时空数据库，根据时态GIS中生命周期的观点，对将灾害整个生命周期分为三个阶段，分别对应三个灾害信息数据库：储存灾害现势数据的灾害现势数据库、储存灾害过程数据的灾害过程数据库，储存灾害历史数据的灾害历史数据库。三个数据库整合成灾害信息时空数据库，还包括逻辑变更模块，时空数据库索引模块，统一编码模块，空间位置数据管理模块和属性数据管理模块。

如果从地震灾害数据收集上看，突发性地震灾害的数据可能持续在几天、几周内，而连续性的地质灾害数据，可能要日积月累，数据量都非常庞大。而且进行灾情评估时涉及自然、社会、经济等各方面，相关部门要对这些数据进行综合分析、处理，以便快速得出分析结果，迅速决策，或分析环境背景、历史演变等。

灾害信息数据库的逻辑变更模块和时空数据库索引模块构成了灾害信息时空数据库的基础，通过对灾害属性的管理维护、时空逻辑索引的变更维护,来为统计数据的入库、检索和时空查询做好准备。逻辑变更模块负责完成各个灾害信息数据库的维护；时空数据库索引模块负责灾害信息时空数据库索引的管理；逻辑变更模块和时空数据库索引模块能够以时间序列的排序方式，自动管理各灾害信息数据库和整个灾害信息时空数据库的索引；统一编码模块负责对灾害信息的编码进行管理；属性数据管理模块和空间位置数据管理模块根据灾害信息统一编码，将相对应的各种类型灾害信息属性数据和空间位置数据导入灾害信息时空数据库；至此，形成灾害信息时空数据库。

灾害信息具体为空间位置数据、属性数据、灾害信息元数据、致灾因子数据、承灾体数据和灾情数据等。

以地震灾害举例来说灾害信息元数据在地震灾害中包括灾害危险性的峰值加速度PGA、表征洪水危险性的淹没水深与时长等；承灾体数据，包括土地利用类型，范围等；灾情数据，包括人口受灾情况、农作物受灾情况、损失情况等。

具体地说，时空数据库索引模块通过灾害信息的编码进行管理，灾害信息的统一编码，采用分层次编码法，编码用阿拉伯数字来表示，总共16位，编码前两位为灾型编码，例如自然灾害定义为01、环境灾害定义为02等；编码的第三、四位为灾类编码，例如气象类定义为01、水文类定义为02、政治类定义为03等；编码的第五、六位为灾种编码，例如旱灾定义为01、地震定义为02、水体污染定义为03等；编码的第七、八、九、十位为灾害的年份编码；编码的第十一位为灾害的空间位置数据类型，例如点定义为1、线定义为2、面定义为3；编码的最后五位为自然数字依次递增。通过统一编码，关联灾害在各个数据版本中的属性信息和空间信息，而编码分层分类信息，存储于灾害信息元数据中。

在一次完整的灾害过程中，会包含多次连带灾害，如地震中的余震，由于这些连带灾害发生的时间不同，而且引发这些连带灾害的灾害只有一个。因此针对灾害信息进行的各类型统计就要随着连带的变更其影响范围和统计数据也要发生相应的变更，这就造成了历史统计数据检索、时空数据关联以及现势统计数据与历史统计数据比对之间产生误差，因此需要记录灾害过程数据。通过逻辑变更模块，管理灾害数据的三个灾害信息数据库。灾害现势数据库，根据基态修正模型的特点，处于最频繁操作的状态应作为基态，显然灾害现势数据中的对象一般应作为基态。灾害现势数据的是灾害信息的现在时态的灾害信息，包括空间位置数据和属性数据，数据库中的每个元组都处在“激活”状态，是数据库的当前操作对象。灾害过程数据灾害处于生命周期过程中的灾害信息，包括空间位置数据和属性数据，按时间序列保存灾害过程包括连带灾害的空间位置和属性的现状，也就是最后一次更新的数据状态和变化前的各时段历史状态。同时根据现实情况，数据的变化往往需要经历一个过程，必须满足一定的条件，经过过程操作验证后，才允许进入过程演变的下一个阶段，过程演变存入过程库中。逻辑变更模块能够跟踪灾害演变的所有阶段，描述灾害的全过程。同时，一旦灾害过程发生的条件不满足时，该灾害过程将会沿时间序列回退，直到条件成立时停止或返回到该灾害过程发生前的状态。灾害历史数据是灾害结束整个生命周期后所有的灾害信息，一个灾害完整过程当由灾害引发变化后，包括其最新连带灾害被存入灾害现势数据库中，它演变过程中的多次被存入灾害过程数据库中。当整个灾害过程的所有条件成立时，事件将会按时间序列排列，将整个灾害信息存入灾害历史数据库中。为了对历史进行快速查询，对所有元组建立分级索引。对于任意给定的时刻或时段，都可以从历史库中查询出“过去”的状态，恢复当时对象的时空关系，进行相应的时空运算。

如图2，灾害信息时空数据库的运行原理如下：

第一步：对于获取到的灾害信息，通过统一编码模块对其建立独一无二的编码。采用分层次编码法，编码用阿拉伯数字来表示，总共16位，通过统一编码，并关联灾害信息在各个数据库中的属性数据和空间位置数据，而编码分层分类信息，存储于灾害信息元数据中。

第二步：根据灾害信息编码，分别通过属性数据管理模块和空间位置数据管理模块将其每一次灾害的属性数据和空间位置数据导入灾害信息时空数据库的灾害现势数据库。对于灾害信息的属性数据，通过属性数据管理模块存储于例如Microsoft SQL Server、Oracle等大型商业关系数据库；对于灾害信息的空间位置数据，在一般的大型商业关系数据库基础上，建立例如EsriArcSED的空间位置数据引擎，搭建空间位置数据库，如GeoDatabase，通过空间位置数据管理模块将其根据统一编码按点、线、面分类存储其中。

第三步：通过逻辑变更模块判断灾害信息所对应的灾害是否为正在发生中的灾害，如果是，将此灾害信息数据根据编号按时间序列录入到灾害过程数据库；

步骤四：通过逻辑变更模块判断灾害信息所对应的灾害是否为已经完结的灾害，如果是，将灾害信息根据编号并按时间序列录入到灾害历史数据库；

第五步：通过时空数据库索引模块，按时间序列对灾害信息时空数据库建立更新索引。利用大型数据库的优势，采用分区存储和分区索引技术，对数据进行分区存储和检索。采用分区存储方法在数据进行存储时根据统一编码，将数据存到不同的表分区中，当进行选择操作时会根据统一编码快速定位到相应的表分区中，再对时间进行选择操作，大大提升操作效率。

Claims

1.一种灾害信息时空数据库，其特征在于：所述灾害信息时空数据库包括储存灾害现势数据的灾害现势数据库、储存灾害过程数据的灾害过程数据库和储存灾害历史数据的灾害历史数据库三个灾害信息数据库；所述灾害现势数据的是灾害信息的现在时态的灾害信息，所述灾害现势数据为灾害信息时空数据库运作的基态；所述灾害过程数据是灾害处于生命周期过程中的灾害信息；所述灾害历史数据是灾害结束整个生命周期后所有的灾害信息；所述灾害信息包括空间位置数据、属性数据、灾害信息元数据、致灾因子数据、承灾体数据和灾情数据；

2.一种如权利要求1所述的灾害信息时空数据库，其特征在于：所述编码为十六位阿拉伯数字，编码前两位为灾型编码，编码的第三、四位为灾类编码，编码的第五、六位为灾种编码，编码的第七、八、九、十位为灾害的年份编码，编码的第十一位为灾害的空间位置数据类型，编码的最后五位为自然数字依次递增。

3.一种如权利要求1所述的灾害信息时空数据库，其特征在于：所述空间位置数据类型包括点、线、面。

4.一种如权利要求1所述的灾害信息时空数据库，其特征在于：所述关系数据库为Microsoft SQL Server或Oracle。

5.一种如权利要求4所述的灾害信息时空数据库，其特征在于：所述空间位置数据引擎为Esri ArcSED；所述空间位置数据库为GeoDatabase。