广东省放射性地质环境监测数据管理信息系统建设及应用

阙泽胜

(广东省核工业地质局辐射环境监测中心， 广东 广州， 510800)

0 引言

上世纪80年代进行了全国环境天然放射性水平调查并建立数据库，对全国放射性数据的有效管理起到重要作用[1]。

当前国内外放射性监测数据管理主要用MAPGIS、ARCGIS软件平台[2-3]。广东省从2013年开始进行新一轮全省放射性地质环境调查工作，采用最新辐射环境监测方法和技术重新进行测量，于2016年完成了调查入库工作，综合应用数据库、GIS、RS和网络等技术，建设了广东省放射性地质环境监测数据管理信息系统，实现了对放射性地质环境调查的不同来源、不同层次、不同比例尺、不同类型和海量级数据的统一存储和高效管理[4]。

该系统具有功能齐全、通用性强、系统稳定、运行效率高、制图智能化、界面友好美观等优点。广东省在全国率先完成新一轮省级放射性水平普查，并完成信息系统建设，对其他各省具有重要借鉴意义。

1 监测数据管理信息系统设计

1.1系统数据概况

广东省放射性地质环境监测数据管理信息系统是广东省放射性地质环境调查与评价研究课题的重要组成部分。本系统数据分为放射性地质环境监测数据、辅助数据(背景地理信息数据、数据字典)、系统数据和成果数据4大类，共6个子库。环境监测数据是数据库的主体，根据广东省放射性地质环境调查与评价项目，环境监测相关数据包括： ①监测方法及仪器设备数据； ②陆地γ辐射剂量率数据； ③ 就地γ能谱测量数据； ④土壤、岩石、水体和底泥中放射性核素含量数据。入库的监测数据包括：陆地γ辐射剂量率监测点数据1 637个，就地γ能谱监测点数据732，土壤、岩石、水体、底泥等监测数据896个。

1.2 系统架构设计

系统架构设计为C/S结构(即客户端-服务端系统架构)，开发环境VisualStudio 2010和ArcGIS Engine10.2，开发语言为C#，数据库及中间件使用Oracle 11G Enterprise和ArcSDE 10.2。为减小功能界面和逻辑实现的耦合，最大程度实现代码的共用和统一维护，所有子系统和功能模块都采用分层设计实现的原则。系统总体架构如图1所示。

系统包括数据层、开发平台层、逻辑层及功能界面层。数据层主要包括放射性环境监测数据、表格数据、矢量数据、栅格数据以及系统数据等。这些数据通过Oracle 11G Enterprise进行底层存储和管理，并借助ArcSDE中间件与开发平台层实现无缝对接。

开发平台层主要基于ArcGIS Engine 10.2和Visual Studio 2010以及Matlab、R语言等进行功能模块和应用系统的开发。同时采用Dev Express作为系统界面库实现工具。

逻辑实现层主要实现各应用系统功能所需的功能逻辑实现代码，并以动态链接库的方式供各应用系统的功能界面调用。逻辑实现层根据功能需求的不同，分为ArcGIS Engine的功能模块、数据处理和分析模块以及系统公共模块。

最上层为系统功能界面层，为最终面向用户的交互层，主要包括面向不同类用户的数据处理、数据管理、单指标分析、多指标分析、应急预警、专题制图以及系统管理等，系统通过用户交互接受各功能所需的参数输入，并将结果进行展示，最终完成所有功能需求。

图1 系统技术架构图

1.3 系统功能设计

监测数据管理信息系统根据广东省放射性地质环境调查与评价项目功能需求，即包括原始数据检查、数据入库、数据预处理、专题统计、异常分析与评价、空间查询与分析、应急预警分析和专题制图与成果展示，开发设计了系统功能模块，包括数据管理、数据预处理、分析评价、专题制图、成果展示、辅助决策、站点监测和安全管理共8个模块，登入界面(如图2)设置双账号模式以保证系统安全。根据监测要素建立了包括陆地γ辐射剂量率、就地γ能谱，以及水体、底泥、土壤、岩石等样品子库。同时，参考相关标准规范，结合广东省实际情况，对诸如土壤类型、行政区编码、水体类型、建筑物类型、道路类型等进行了较系统、全面、科学的命名，建立了相应的数据字典和元数据规范。

图2 系统功能界面

2 监测数据管理信息系统的应用

利用本系统，进行了数据检查、预处理、统计分析等应用，编制了广东省放射性地质环境调查与评价项目的专题图件成果[4]。具体应用如下。

2.1 广东省放射性地质环境监测数据等值线及分层设色图

在作等值线时，先对放射性地质环境监测数据空间插值，绘制等值线。最后在专题制图模块进行相应专题图要素设置，对空间插值珊格分层设色，叠加等值线，以及设置相应基础地图要素，如图名、图例、比例尺等，最后输出为相应比例尺布局的专题图件。作为一个应用实例，图3给出了利用本系统制作的广东省某核素等值线及分层设色图。

2.2 广东省放射性地质环境监测数据的三维空间示意图

三维空间图利用插值珊格图为基础数据，以监测数据为Z变量，主要利用视域分析判别程序，在三维视图平台展示。以原野γ辐射剂量率监测数据为例，部分展示区域效果如图4所示。

2.3 广东省放射性地质环境监测数据晕圈及异常点的提取

系统提供了监测数据晕圈和异常点的提取展示功能。通过计算广东省放射性地质环境监测样本的均值、标准差，将大于等于3倍均值的点定义为异常点或超高本底点。以监测数据插值珊格为基础，将介于均值加1倍标准差与均值加2倍标准差范围内的区域定义为偏高本底晕区；将介于均值加2倍标准差与均值加3倍标准差范围内的区域定义为高本底晕区；将大于均值加3倍标准差的区域定义为超高本底晕区。

图3 广东省某核素等值线及分层设色图

图4 广东省部分区域原野γ辐射剂量率三维空间示意图

2.4 其他应用软件

对放射性地质环境监测数据入库，系统提供了多种检查工具，以保证数据标准化入库，避免人为因素引起的误差和错误输入。提供了基于地理空间位置的检查，避免输入坐标错误。开发了统计分析功能，对地面γ能谱、环境天然贯穿水平监测中现场采集的2组20个监测点数据提供了格拉斯法则检验，并生成均值、标准差、极值等统计量。为使系统更具通用性和可扩展性，本系统提供了通用分析功能，如根据表格提供的坐标数据绘制点位图层，根据多变量数据进行因子分析、聚类分析和相关分析。

3 结语

通过采用C/S结构，基于Oracle 11G、ArcGIS Server10.2、ArcSDE 10.2、Windows2008 Server等软件平台，设计开发了一套较符合广东省放射性地质环境调查与评价项目工作需要的信息系统，实现了对全省放射性地质环境监测数据的统一存储和高效管理。

广东省放射性地质环境监测数据管理信息系统的建立，为全省放射性地质环境调查做了一项基础工作，它的应用必将对全省放射性地质环境监测数据管理起着有益的作用。