基于超图软件平台的数据结构及其在滁州震害防御数据库系统中的应用

摘要：2011年4月到2012年6月，安徽省滁州市外环世纪大道，南至京沪高铁线，东至上海路与铁路线，西至琅琊山边，东西宽3-9km，南北长约16km，中间窄，南北宽的不规则多边形区域。进行了震害预测和地震小区划等一系列分析评估工作。根据项目要求，建立了项目的数据库系统，即滁州市震害预测与地震小区划地理信息系统，该系统用1：1万的滁州市城区图作为底图，根据不同的地图要素对其进行分层矢量化处理；按照地理要素进行编辑和输入，输入地理要素的相关属性数据。界面友好，便于操作，具有编辑、修改、查询、浏览、输出等功能，更方便、快捷的为城市工程建设服务。

关键词：超图软件；数据结构；震害防御；数据库系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）08-1723-04

1 数据收集和处理

数据是系统中最为基本和重要的组成部分，其完整性和准确性直接决定系统应用结果的效果和可靠程度。因此，数据的收集、整理和录入过程中，项目组投入了大量的人力、物力，并采取了各种有效手段来保证数据库的质量。

1.1 数据收集的范围与内容

系统收集、存取的主要信息，是调查研究的空间范围；根据系统的技术设计路线逐一进行数据的详细收集，震害预测方面包括，项目介绍，建筑物震害预测，生命线工程震害预测，地震次生灾害评估；震害防御对策方面：发展规划和土地利用建议。房屋震前防御对策，生命线系统震前防御对策，地震次生灾害防御对策，震后应急对策。

1.2 数据处理与数据纠错

处理的目标是利用GIS软件平台，将源数据处理成滁城地理信息系统中可用的基础图层。从源数据中分离出项目区水系、等高线、山峰、道路、建筑物等SHAPE格式图层；从UTM坐标系统一成经纬度坐标，并将调查的属性数据输入到建筑物图层，最后导入到超图工作空间中的数据集中。

本项目原始数据格式为AutoCAD的DWG格式。项目所需数据格式为超图的数据集，因此本项目考虑将DWG格式内的层数据转换为SHAPE格式。然后将转出的图层与项目区边界图层进行空间分析，得到项目区内的建筑物、水系等数据。最后将转换出的建筑物生成面，再赋予编码和楼层等属性信息。由于收集到的DWG数据并不是完美的，其中有部分建筑物有错误。为此，需要对这些数据进行纠错处理。最终将这些数据导入超图数据库，并制作成地图。

2 地图制作

本系统数据类型均采用超图空间数据库引擎（SDB 5）形式存储，包括点、线、面以及部分JPG数据均存储在内，约59MB，基础空间数据以1：1万基础地理空间数据和社会经济数据为基础。图件以地图工程形式保存。

3 系统设计

3.1 系统设计流程

软件设计开发人员向用户初步了解需求，然后以文档形式列出要开发系统的大功能模块，初步定好一个大概的界面框架。下一步进行概要设计，设计对软件系统的设计进行考虑，包括系统的基本处理流程、系统的组织结构、模块划分、功能分配、接口设计、运行设计、数据结构设计和出错处理设计等，为软件的详细设计提供基础。在概要设计的基础上，软件设计开发人员进行软件系统的详细设计。详细设计应当足够详细，能够根据详细设计报告进行编码。

3.2 系统开发周期

本系统的软件开发大致可以分成四个主要阶段，即：开发准备期、开发期、系统测试期、系统完成期。

3.3 系统架构及各部分功能

3.3.1 系统界面

系统主要功能模块包括滁城概况、地震小区划成果、震害预测成果、震灾防御对策和系统管理等。

3.3.2 系统功能

3.3.2.1 滁州介绍

本系统采用电子书的形式，递进式从三个层次介绍了滁州，走进滁州―滁州介绍，包括滁州概况、地名来历、人文景致、山川河流以及区位交通；滁州市地震局简介，包括成立时间、人员、内设机构、机构职能、“四个中心”、工作风采、直属台站以及周边台站；滁州市历史地震概况，包括定远4.2级地震以及滁州历史上烈度达Ⅳ度以上的地震。

3.3.2.2 地震小区划

主要显示查询地震小区划项目介绍；区域与近场地震构造评价，包括大地构造分区图、新构造分区图、区域地震构造图、近场地震构造图；区域与近场地震活动性分析，包括区域历史地震目录、区域历史中强震震中分布图、区域小震震中分布图，区域的地震区带划分图，近场区地震震中分布图，近场区地震目录；地震危险性分析，包括潜源划分图，地震动衰减关系图件，基岩50年超越概率63%、10%、2%的峰值加速度分布图，基岩峰值加速度反应谱曲线图；场地工程地质条件勘测，包括钻孔分布图，动三轴样品测试成果表，第四系等厚线图，工程地质分区图；地震动参数小区划，包括地震动参数小区划图，各分区反应谱图；地震地质灾害小区划，包括砂土液化分区图，崩塌滑坡分区图，见图1。

3.3.2.3 震害预测

主要查询显示以下内容：震害预测项目介绍、建筑物震害预测、生命线工程震害预测、地震次生灾害评估、设定地震等

设定地震主要包括：输入设定地震参数（包括震中经度、震中纬度、震级大小、震源深度和破裂方向），系统计算出该地震的影响场。根据影响场和建筑物震害预测结果，统计该地震造成各类建筑物的破坏情况，并计算出建筑物损失。计算损失中所用到的建筑物损失比和造价由人工输入。设定地震采用东部椭圆衰减模型，见图2。

3.3.2.4 震害防御对策

系统查询主要显示以下内容：发展规划和土地利用建议、房屋震前防御对策、生命线系统震前防御对策、地震次生灾害防御对策、震后应急对策；

3.3.3 系统的管理

主要包括对文件打开、数据编辑等；

打开文件主要打开注册到系统的各种文件，包括文档文件、图片文件、图层文件和表格文件。

打印主要打印当前窗口信息，包括文档、图片表格和地图。

数据编辑可以编辑文档信息、表格信息和空间图层信息（主要用于对空间信息的更新维护，包括对点、线、面的添加、删除等操作）。

3.3.4其他功能

专题地图展示：系统调用专题地图，实现GIS基本功能――放大、缩小、漫游、信息查询。

分级显示地图信息：系统对不同显示比例尺下的显示内容进行了分级，例如对小比例尺显示时，只显示主要干道要素，对于次要道路只有在放大到一定的比例尺时才显示。对于建筑物的标注也是放大到一定比例尺时才出现。

逻辑查询与统计：用户输入一定条件的查询信息后进行查询。如图3信息查询；

并实现了从结果中再进行查询的功能。

模糊查询与统计：用于输入要查询的关键词，就可以查询包含此关键词的属性信息，进而可以查询对应的空间对象。如图4。

图表统计：系统对项目区内的建筑物按结构类型和用途进行了图表统计，可以实现建筑物面积和建筑物个数的统计，采用柱状体或饼形图的形式进行表示。

图片超链：用户通过点选空间对象，弹出该对象所表达的实体照片或者双击表格记录，显示对应记录所表达的实体照片；见图5、图6；

空间对象闪烁：对查询到的空间对象进行闪烁显示，以方便用户在视野中很快定位到查询对象。

4 思考与探索

本系统主要采用的是超图的软件平台，和ESRI等软件平台比较有较大的不同；本系统采用超图国产软件平台也是一种有益的探索；同时，在后期使用过程中发现，动态设定震害预测的研究区域，灵活设定输出计算结果，具有很好的实用价值，在以后的系统设计中须加于考虑。

参考文献：

[1] 张宏.地理信息系统算法基础[M].北京：科学出版社，2006：1-360.

[2] 张逸.软件设计精要与模式[M].北京：电子工业出版社，2007： 43.

[3] 谢庆胜.滁州市震害预测项目中地图数据处理方法研究[J].防灾科技学院学报・灾害预测与防治研究，2012（4）：38-41.