地质遗迹数据库数据结构初探

宾 岚

(广州市地质调查院,广东广州 510440)

地质遗迹数据库数据结构初探

宾 岚

(广州市地质调查院,广东广州 510440)

地质遗迹是地质作用遗留下来的自然遗产,值得保护和利用。建立地质遗迹数据库是保护和利用地质遗迹的必要基础,探讨建设地质遗迹数据库逻辑结构的设计方法,根据面向对象的原则,提出一种可行描述地质遗迹数据的数据结构,论述其中主要的数据实体的基本结构以及它们之间的继承和关联关系。

地质遗迹;数据库;数据结构

0 引言

地质遗迹(Geological remains或Geoheritage)是指在地球演化的漫长地质历史时期,由各种内外动力地质作用形成、发展并遗留下来的珍贵的、不可再生的地质自然遗产[1]。是留给全人类极其宝贵的财富,失而不可复得,是人类认识自然、探索地球过去与未来的钥匙,各国政府和人民都有保护和永世传承地质遗迹的义务和责任。利用和保护地质遗迹,是当今的国际潮流。要做到对地质遗迹有效地保护和充分地利用,对各种地质遗迹进行系统地调查、评价是非常必要的,而在此基础上建立的地质遗迹数据库既是一项重要的调查成果,也是今后研究、利用和保护地质遗迹的依据。因此,从2006年开始,在历时三年多的广州市地质遗迹调查项目中,建立了广州市地质遗迹数据库。

1 对象要素及结构

对于地质遗迹,需要描述和记录的包括地质遗迹资源的分布、种类和特点,地质遗迹内外动力地质作用和演化历史,地质遗迹的科学价值和景观特征,地质遗迹的自然属性和社会属性的评价、旅游地学和地质美学价值,按照《国家地质公园评价标准》进行的研究和评价,以及地质遗迹所在地区的自然地理气候、旅游交通、历史文化、社会背景及地质遗迹保护现状等内容❶中华人民共和国国土资源部,国家地质公园(地质遗迹)调查技术要求(讨论稿),2003。。

所有这些内容种类繁多,结构各异,但基本在结构上可以分为两类:从属于地质遗迹的属性和地质遗迹本身。

从属于地质遗迹的属性,是指通过人工或者仪器设备记录下来的客观的数据以及各种可以引用的文档和资料,包括照片、素描、各类相关图件、报告和野外地质记录等,用来对地质遗迹对象的各个方面进行描述。

地质遗迹对象,指调查人员在对地质遗迹进行调查、研究、评估后形成的观点,对象有两类:地质遗迹点和地质遗迹区。地质遗迹点,是指存在于一个较小空间中的地质体,在地质上、生态上、美学上等具有特定的典型性、稀有性、系统性等特征,调查人员据此认为它是一个地质遗迹点,广州从化吕田狮象岩古人类遗址就可看作一个地质遗迹点;地质遗迹区是指一个特定的地理区间,在这个区间中地质遗迹现象比较集中,本身也具有典型性、稀有性、系统性等地质、生态、美学诸方面的特性,它一般包含多个、多种类型的地质遗迹点,如广州市番禺莲花山和从化天堂顶就是典型的地质遗迹区。

2 数据库系统的结构及构建

要建设地质遗迹数据库,首先要确立描述地质遗迹的数据结构。1975年,NiklausWirt说过:算法+数据结构=程序[2]。对于今天的软件开发来说,这句话是正确的,尤其是对地质遗迹数据库这种以数据为中心的软件来说,就更显得有道理。地质遗迹数据库软件算法很简单,基本上没有复杂的操作,主要就是记录调查得到的各种地质遗迹数据;而数据结构是它的骨架和灵魂,是地质遗迹数据库的核心价值所在。数据结构确立了数据库中所存贮的是哪些数据、以什么形式存贮这些数据,这决定了以后数据库的应用范围和方式,而这正是地质遗迹数据库的价值体现。

鉴于目前的研究状况和技术水平,还无法对地质遗迹进行完全形式化的描述,从而需要建立一个地质遗迹形式化的数学模型。我们能够做的是把调查人员在调查中获得的各种资料和观点记录在数据库中,供以后查询和应用。

基于上面对地质遗迹结构的认识,在逻辑上,笔者采用面向对象的方法来建模以上各类地质遗迹数据。按照面向对象的方法,将以上各类地质遗迹数据都作为实体对待,组织到一个树形继承结构中,所有的对象都继承自GeoEntity。作为最终的基类,GeoEntity最重要的是具有一个属性 ID,以此区分不同的实体,我们采用UU ID作为 ID的数据类型,这样可以简化 ID的生成。

在广州市地质遗迹数据库定义的数据结构中,第一类地质遗迹数据类型,有一个共同的基类GeoMaterial(见图1),GeoMaterial包含了所有第一类实体共有的属性,包括创作者、创作日期、备注等。广州市地质遗迹数据库软件中,目前定义了GeoPhoto、GeoSketch、GeoPoint、GeoReport、GeoDrawing五个类,作为GeoMaterial的子类,分别建模照片、素描、野外地质点、报告和图件,这些类包含所建模对象的特有的属性,GeoPhoto除了含有照片的图像数据外,还包括拍摄时间、地点、所表现的内容等属性;GeoSketch跟GeoPhoto类似,包含扫描一张素描的图像数据等属性;GeoPoint表示野外地质记录的各项内容,包括点性、点位、描述等属性;GeoReport和GeoDrawing结构类似,包括一个报告或图件的源文件(这个源文件可能是一个压缩的打包文件)和一个最终的输出文件(可以是各种图形图像文件或PDF文件),这两个文件都以二进制的形式保存,还有一些附加的属性,如文件格式等。

第二类地质遗迹数据类型,在广州市地质遗迹数据库软件定义的数据模型中,有两类实体GeoRelicDot和GeoRelicZone,分别表示调查人员划分的两种地质遗迹存在:地质遗迹点和地质遗迹区。它们有一个共同的基类GeoViews,表示地质遗迹点和地质遗迹区的共同属性(见图2)。

图1 第一类地质遗迹数据结构模型Fig.1 The first kind of geological heritage data structuralmodel

图2 第二类地质遗迹数据结构模型Fig.2 The second kind of geological heritage data structuralmodel

对地质遗迹点和地质遗迹区的描述,在结构上有许多相同的地方,所以在软件数据结构上,GeoRelicDot和GeoRelicZone有个共同的基类GeoViews。地质遗迹点和地质遗迹区,除了编号、位置、范围等基本属性外,对它们的描述和评估,以分方面的方式来记录,这种关系反映在模型GeoViews类中,表现为GeoViews类拥有一个一对多的关系,包含多个GeoFacet对象。GeoFacet类建模描述地质遗迹点或区的一个方面,每一个GeoFacet对象包含一个字符串表示标题,一个字符串表示论点,一个字符串表示对这个方面论点的论证。另外,还包含一个GeoMaterial的集合,这个集合中可包含各种上述第一类地质遗迹数据,包括照片、素描、报告、图件和野外记录,表示支持这个方面论点的证据(见图3)。

图3 地质遗迹点和地质遗迹区数据结构模型Fig.3 Data structuralmodel of geological heritage point and geological heritage region

GeoRelicDot和GeoRelicZone虽然从GeoViews继承了同样的描述结构来表示地质遗迹点和地质遗迹区,但实际上对地质遗迹点和地质遗迹区的描述却是很不一样的,这主要是由于在GeoRelicDot和GeoRelicZone中对继承下来的多方面的描述结构做了不同的约束,在GeoRelicDot中,固定了以地质背景、生态背景、美学价值、开发状态、保存状况、保护措施、总评等几个方面来描述地质遗迹点,不能动态加入新的方面,这保证了对地质遗迹点的描述是一致的。而在GeoReilcZone中,没有任何固定的描述方面,调查人员可以自由地加入任意的描述方面,这使得对地质遗迹区的描述方式比较自由,这与现实的情况是相符的,各种各样的地质遗迹区难以以一种统一的结构来描述。

从图3中可以看到,一个GeoRelicZone实体可以包含多个GeoRelicDot实体,这表示在现实中,一个地质遗迹区中可以有多个不同类的地质遗迹点,这是合乎实际的。莲花山地质遗迹区就包括了丹霞地貌、古海蚀崖地貌、地层接触关系地质剖面、古采矿场遗迹四种类型的多个地质遗迹点。天堂顶地质遗迹区包含了地貌遗迹类、构造遗迹类、水体遗存类、地质作用遗迹类、史前人类遗迹类、化石遗迹类、岩石遗迹类、矿床遗迹类、矿物遗迹类、地质灾害遗迹类共10类67个地质遗迹点。

3 结论

按照上述的数据结构,利用成熟的关系型数据库管理系统(RDBMS)作为存贮平台,可以将地质遗迹数据永久保存。在此基础上,可以按照面向服务(SOA)的形式来设计开发地质遗迹信息服务,方便政府、组织和公众对地质遗迹数据的使用,也有利于对地质遗迹进行深入的研究、监控和保护。

[1] 刘金山,任凯.广州地质遗迹研究[M].北京:地质出版社,2008:1.

[2] Niklaus Wirt.Algorithms+Data Structures=Programs,Englewood Cliffs[M].New Jersey:Prentice-Hall,1975:1.

(责任编辑:胡立智)

Discussion on Geological Heritage Database Structure

BIN Lan
(Geological Survey Instritute of Guangzhou,Guangzhou,Guangdong510440)

Geological heritage is a natural heritage remained from geological process,which isworth to be protected and to be exploited.The paper investigates the approach to design the data structure of geological database,puts for ward a workable data structure for geological heritage database,and discusses the main entities and the relations of them.

geological heritage;database;data structure

TP311.138GE

A

1671-1211(2010)03-0310-03

2009-08-27;改回日期:2009-11-03

宾岚(1983-),女,助理工程师,地质学专业,从事地质矿产、地质遗迹等方面工作。E-mail:binlan1211@163.com