高放废物地质处置元数据设计与编辑模块开发

高 敏，黄树桃，王树红，钟 霞

（核工业北京地质研究院，北京 100029）

高放废物地质处置元数据设计与编辑模块开发

高 敏，黄树桃，王树红，钟 霞

（核工业北京地质研究院，北京 100029）

在对元数据的含义、作用、组成及对高放领域研究的数据内容和特点分析的基础上，对元数据编辑模块的设计进行了详细描述，并在VS2005平台下应用C#语言进行了模块的实际开发，最终实现了便于进行数据共享的XML格式存储功能。元数据编辑模块的应用将促进我国高放废物地质处置信息化工作的进一步深入。

元数据；编辑模块；高放废物地质处置；XML；

随着高放废物地质处置领域的不断发展，各相关学科研究的不断深入，原始数据增长的速度逐渐加快，高放废物地质处置地学信息库的更新速率成为迫切需要解决的问题［1-2］。更新过程产生大量的历史数据，这些数据相对于统计后的数据来说使用频率小得多，很容易被人们忽略。然而，历史数据又是预测、预报和决策分析的重要数据支撑。如何高效地记录这些历史数据，避免资源的浪费，成为元数据出现的重要原因。在海量原始数据中，如果没有元数据，不仅研究人员很难得到本专业所需的数据，同时数据管理者也无法有效地管理本领域的数据。因而，研究与实现一个动态的元数据系统显得尤为重要。

1 高放废物地质处置元数据的含义、作用及组成

1.1 高放废物地质处置元数据的含义

高放废物地质处置元数据是指与高放废物地质处置研究各相关专业领域的数据和信息资源的描述性信息。元数据主要描述的问题包括：（1）用户查询的某个区域的数据集是否存在；（2）数据集采集的时间范围和数据集覆盖的区域范围；（3）数据的质量怎样；（4）数据集包含或描述哪些主要内容；（5）如何获得需要的信息及其联络方式。

在高放废物地质处置地学信息库中，元数据的功能主要可以概括为以下几个方面［3］：

（1）完整性：将高放废物地质处置领域中的地学元数据表示为类的形式，有利于空间信息的相互印证和操作；

（2）可扩展性：通过延伸计算机语言和数据库特征的语义可以动态改变元数据的信息；

（3）继承性：元数据可通过结构化和语义信息关联的形式实现继承机制；

（4）安全性：分类完好的语言和数据库都支持动态类型检测，类的信息表示为元数据，这样在系统运行时，可以被类检测者访问；

（5）查错功能：在查错时使用元数据信息，有助于检测可运行应用系统的解释和修改状态；

凭借100多年来在微粒技术和表面改性技术方面的深厚积淀，卡博特公司始终在炭黑、特种炭黑、气相二氧化硅、喷墨色浆、特种流体、活性炭等领域的细分市场中，占据着绝对领导优势。于2017年投入运营的亚太技术中心更贴近客户合作，更贴近应用，加快创新的步伐，从而提升市场响应速度。2018年，卡博特在新能源，特别是锂电池的开发上硕果累累，必将配合上海成为电动汽车领先的制造基地。

（6）浏览功能：为数据的控制类开发浏览器时，为显示数据，要求能解译数据的结构，而这些信息是以元数据来表达的。

1.2 高放废物地质处置元数据的作用

基于已有的高放废物地质处置领域的相关数据和研究状况，本领域的元数据具有如下重要作用：

（1）有助于数据管理人员有效管理和维护空间数据，保证数据资料信息的完整性和更新工作的连续性；

（2）提供数据的概要信息，例如内容、质量、分类、交换格式、生产者信息、存储信息和共享方式等，在没有阅读原始数据的情况下，就可以十分全面地了解数据详情，为地理空间数据的检索和共享提供服务［4］；

（3）提供数据的摘要和首选信息，为数据的归档管理提供便利。

可见，元数据已经成为建立数据文档、实现数据发布、浏览、检索、更新和维护的重要支撑数据，在高放废物地质处置领域海量数据管理中起着举足轻重的作用。

1.3 高放废物地质处置元数据的组成

高放废物地质处置元数据的内容是在ISO 19115元数据标准草案的基础上，结合高放废物地质处置空间信息与非空间信息的特点及描述要求而形成的。尽管高放废物地质处置信息数据类型、格式和数据的详尽程度有所差异，但元数据描述的是这些数据主要的、共同的特性，是用户普遍最需要了解的内容。

表1 高放废物地质处置元数据的组成Table 1 Composition of metadata for geological disposal of high-level radioactive waste

根据上述高放废物地质处置元数据的内容划分，重新进行本领域内海量原始数据的信息详查，进行元数据信息的采集和整理工作，这些元数据信息已作为元数据编辑模块开发的重要数据基础。

2 元数据的设计

目前，国内外一些相关的研究机构和部门对元数据管理系统或元数据编辑器进行了相关的设计和开发，但都是在相对成熟或普遍使用的标准基础上进行的［5］。迄今为止，我国还没有针对高放废物地质处置领域制定统一的元数据标准，高放领域数据共享与交换的研究也处于刚刚起步的阶段。

本研究参考ISO 19115：2003《地理信息元数据》，并结合高放废物地质处置实际需求，根据元数据定义，研究元数据的标准化和规范化，针对元数据的特征，设计和实现元数据编辑模块的开发。

2.1 元数据的架构模式

高放废物地质处置元数据的架构可分解为两个层次［6］：第1层是目录信息，主要用于数据集信息的概要描述，适合于较大范围内管理和查询元数据信息时使用，例如管理国家级甚至全球级的信息；第2层是详细信息，用来详细地描述元数据的各项内容，方便数据使用者全面了解数据信息。

2.2 元数据的组织结构设计

根据高放废物地质处置元数据的特点和参考标准，概括元数据库组织结构，如图1所示。

根据高放废物地质处置元数据的不同分类和数据组织结构的设计，元数据主要描述的内容如表2所示。

2.3 元数据的存储设计

整个元数据的存储采用层次鲜明的层状结构。元数据的层次结构分为系统层次、数据集层次和数据特征层次。系统层次和数据集层次的元数据是依托数据库存在的，由分布式网络数据库管理系统统一管理，而数据特征层次的元数据库则是依托数据集而存在［7-17］。

本文中研究的元数据存储模式（图2）是以数据库为基础，一个多源数据库配有一个元数据库，这样就使得元数据中存有系统层次的元数据和数据集层次元数据集。系统层次的元数据是基于系统的层面上对整个系统和整个高放废物地质处置多源空间数据库进行描述的。数据集层次的元数据由若干项组成，每个数据项对应多源空间数据库中的每个数据集，其记录为每一个数据集的元数据内容，包括对空间数据集的组织结构类型、质量的评定、来源等诸多方面的描述。

图1 高放废物地质处置元数据组织结构图Fig.1 Structure chart of metadata for geological disposal of high-level radioactive waste

表2 高放废物地质处置元数据的描述内容Table 2 Description of metadata for geological dioposal of high-level radioactive waste

图2 高放废物地质处置元数据的存储模式图Fig.2 Storage mode chart of metadata for geological disposal of high-level radioactive waste

2.4 元数据的管理

高放废物地质处置元数据管理模式采用系统管理模式和用户管理模式相结合的方式，按元数据的内容分门别类、按元数据存储层状结构分层次地进行横纵向管理。

由于系统层次的元数据依靠数据库的存在而存在，因此，系统管理模式是由数据库管理员完成，普通的数据用户只有元数据的使用权，而没有操作权。在项目实施过程中，新生成的元数据是由系统内部传递给数据库管理员，进行统一管理。系统管理模式的缺点是难以记录数据在处理过程中形成的动态元数据。

用户管理模式是面向应用项目的，此模式允许某些数据用户在项目实施中把数据的信息直接反馈给元数据库，对元数据的动态更新和新产生元数据的及时记录具有非常重要的作用，但这种模式要根据项目的需要对部分用户的权限进行控制，保证数据库的安全性。

元数据编辑模块的开发吸取了两者的优点，将两者结合起来实施对元数据的管理。其管理模式如图3所示。

图3 高放废物地质处置元数据的管理模式图Fig.3 Management model chart of metadata for geological disposal of high-level radioactive waste

3 元数据编辑模块的功能实现

元数据编辑模块的功能实现是基于VS2005平台用C#语言编写而成。

以下是编辑模块的几个简单界面。其中图4为地图范围的编辑界面，描述数据的经纬度信息等；图5为空间参照系编辑界面，描述数据集的空间参照系统信息等；图6为元数据限制信息的编辑界面，对元数据的用途和用户进行相应的设定；图7为联系人编辑界面，对联系人的相关联系方式进行编辑。

系统在进行相应信息编辑或修改后，最终以XML格式进行存储，以方便日后元数据的信息共享。

4 结 论

图4 地图范围编辑界面Fig.4 Editing interface of map extent

图5 空间参照系编辑界面Fig.5 Editing interface of spatial reference

图6 元数据限制信息编辑界面Fig.6 Editing interface of metadata constraint information

图7 联系人编辑界面Fig.7 Editing interface of liaison

本项研究的元数据编辑模块主要从高放废物地质处置数据的特点出发进行设计和开发，以帮助本领域各研究部门的数据管理者或生产者对元数据进行较好的整合和管理，为实现元数据的共享和发布奠定数据和技术基础。本系统研究参考国际标准ISO 19115：2003《地理信息元数据》进行设计，并为用户提供友好的管理界面，使用户能方便地对元数据信息进行编辑、添加和删除等工作。经过编辑录入的元数据最终以XML格式的文件进行存储，可方便地对元数据进行交换和共享。

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Metadata design and editing module development for the geological disposal of high-level radioactive waste

GAO Min， HUANG Shu-tao， WANG Shu-hong， ZHONG Xia
（Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

Based on analyzing meanings， functions， composition of metadata and the contents and characters of data in the field of high-level radioactive waste，the design of metadata editing module is described in details.The editing module of metadata is developed by C#language under VS2005 platform and can store the data ultimately with XML format which is convenient for data sharing.The application of metadata editing module is helpful to deepen the informalization for geological disposal of high-level radioactive waste.

metadata； editing module； geological disposal of high-level radioactive waste； XML

TP702；TL942

A

1672-0636（2010）03-0164-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.03.009

2010-04-13；

2010-06-18

高 敏（1985—），女，山东济南人，硕士研究生，主要从事GIS领域的研究工作。E-mail：gaomin820@163.com