將地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與三維可視化及地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，建立了基于網(wǎng)絡(luò)三維地理信息系統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、災(zāi)害數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合呈現(xiàn)。通過中國(guó)移動(dòng)MAS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)災(zāi)害信息的自動(dòng)查看和報(bào)警，為地質(zhì)災(zāi)害指揮決策提供科學(xué)支持。

我國(guó)是世界上地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)之一。地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警和防治管理的核心是基于遙感技術(shù)RS（Remote Sensing）、地理信息系統(tǒng)GIS（Geography Information System）和全球定位系統(tǒng)GPS（Global Positioning System）及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分布于不同部門和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的多源空間數(shù)據(jù)、時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)的高效管理、共享、綜合分析和利用，為地質(zhì)災(zāi)害防治工作服務(wù)，為各級(jí)政府部門、災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警和防治管理部門及其決策人員、科學(xué)研究和社會(huì)公眾服務(wù)。

達(dá)州市位于四川省東北部，大巴山南麓。達(dá)州市地勢(shì)東北高（大巴山區(qū)），西南低（盆地丘陵區(qū)）。山地占幅員面積的70.70%、丘陵占28.10%、平地占1.20%。達(dá)州市河流主要屬長(zhǎng)江支流的嘉陵江水系。達(dá)州市地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)主要集中分布在東北部大巴山中山峽谷地帶、西南部低山深丘地帶、東南部華鎣山以及人類工程活動(dòng)的集中區(qū)域。截止2008年底，經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)全市范圍內(nèi)共計(jì)1 781處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，其中滑坡1 555處，崩塌147處、不穩(wěn)定斜坡49處、塌陷29處，其他災(zāi)害7處。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危害程度的大小，以全市7個(gè)縣（市、區(qū)）歷年防災(zāi)預(yù)案和已開展的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃成果確定的重大地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)（隱患）點(diǎn)為基礎(chǔ)，結(jié)合市國(guó)土資源局歷年調(diào)查了解的重大地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)危害情況和2008年汛期檢查情況，確定9個(gè)主要地質(zhì)災(zāi)害危害點(diǎn)納入市級(jí)地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)預(yù)案，并就其發(fā)展變化趁勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。

InfoEarth iTelluro是一款高效、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)三維地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，為地質(zhì)災(zāi)害防治管理、決策和信息發(fā)布提供了統(tǒng)一的解決方案和平臺(tái)技術(shù)?！斑_(dá)州市地質(zhì)災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)工程”基于iTelluro技術(shù)和短信服務(wù)器（MAS）技術(shù)，結(jié)合專業(yè)監(jiān)測(cè)、群測(cè)群防、視頻監(jiān)測(cè)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了面向達(dá)州地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警的三維GIS平臺(tái)。達(dá)州地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了達(dá)州地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)、MAS 短信系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的無縫集成，取得了良好效果。

1 InfoEarth iTelluro體系結(jié)構(gòu)

InfoEarth iTelluro由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）研制開發(fā)，是面向地學(xué)領(lǐng)域的一款網(wǎng)絡(luò)三維地理信息可視化平臺(tái)，它采用面向Internet的分布式計(jì)算技術(shù)和三維可視化技術(shù)，支持跨區(qū)域、跨網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜大型網(wǎng)絡(luò)三維應(yīng)用系統(tǒng)集成，為地質(zhì)災(zāi)害防治管理、決策和信息發(fā)布提供了統(tǒng)一的解決方案和平臺(tái)技術(shù)。

InfoEarth iTelluro基于主流技術(shù)平臺(tái).NET開發(fā)，產(chǎn)品開放性好、架構(gòu)靈活、三維功能和GIS功能強(qiáng)大、支持TB級(jí)海量、多源（包括DEM、DOM、DLG、三維模型數(shù)據(jù)和其他專題數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)一體化管理和快速三維實(shí)時(shí)漫游功能，支持三維空間查詢、分析和運(yùn)算，可與常規(guī)GIS軟件集成，提供全球范圍基礎(chǔ)影像資料，可方便快速構(gòu)建三維空間信息服務(wù)系統(tǒng)，亦可快速在二維GIS系統(tǒng)完成向三維的擴(kuò)展。

InfoEarth iTelluro的三維客戶端GlobeEngine采用全組件化開發(fā)，通過應(yīng)用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的組件化技術(shù)，使得GlobeEngine可以嵌入任意客戶端，與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)無縫集成；甚至可以實(shí)現(xiàn)嵌入瀏覽器，作為Web應(yīng)用程序的一部分。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1開發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)基于iTelluro三維GIS平臺(tái)，以Microsoft.Net 2.0為開發(fā)平臺(tái)，選用C#語言，Web服務(wù)器采用IIS，在線數(shù)據(jù)通信部分在.Net平臺(tái)使用C/S模式開發(fā)；系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)選用Microsoft SQL Server 2005 Express，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在PostgreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)包括客戶端、服務(wù)器端和數(shù)據(jù)庫(kù)3個(gè)部分，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

客戶端是整個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分，它將服務(wù)器端通過http協(xié)議返回的空間數(shù)據(jù)（遙感影像和DEM、行政區(qū)劃、災(zāi)害數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理等）展示給用戶。

服務(wù)器端基于Web服務(wù)，由.net和ASP.net開發(fā)，通過http協(xié)議向客戶端提供功能和數(shù)據(jù)，通過iTelluro Server向系統(tǒng)服務(wù)器端提供空間數(shù)據(jù)服務(wù)、分析及查詢服務(wù)。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)選用SQL Server 2005 Express。三維空間數(shù)據(jù)采用iTelluro自有的三維數(shù)據(jù)引擎保存。iTelluro基于改進(jìn)的橢球四叉樹空間索引DHEQT（Distributed Hash Table based Ellipsoidal Quadtrees）技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)10 TB數(shù)據(jù)的高效存取和索引（已在三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警指揮系統(tǒng)中成功應(yīng)用），為海量空間數(shù)據(jù)及大尺寸圖像在網(wǎng)絡(luò)上快速瀏覽提供保障。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和其他通過文件形式保存的數(shù)據(jù)不做改變，通過適配器模式，應(yīng)用相應(yīng)的調(diào)用接口進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫。

2.3 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)包括三維地理信息、災(zāi)害數(shù)據(jù)管理、信息瀏覽查詢、短信報(bào)警及用戶身份權(quán)限認(rèn)證五大功能模塊，如圖2所示。

（1） 三維地理信息模塊。包括基本的GIS功能：對(duì)各類影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)及標(biāo)注圖層進(jìn)行管理，地圖的放大縮小、漫游，距離量測(cè)、面積量測(cè)和體積量測(cè)，POI信息點(diǎn)查詢定位，飛行和定位路線的錄制，坡度、坡向信息以及地形坡面分析。

系統(tǒng)集成了基礎(chǔ)地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)、防治規(guī)劃等數(shù)據(jù)，以上數(shù)據(jù)分別來自WMS、ArcIMS等數(shù)據(jù)源，可為地質(zhì)災(zāi)害防治管理、決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，圖3為加載了災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖的系統(tǒng)運(yùn)行界面。

（2）災(zāi)害數(shù)據(jù)管理模塊。主要針對(duì)達(dá)州市1 781處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)及9處重點(diǎn)防御監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建立其屬性信息數(shù)據(jù)表并與地理信息相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)在三維視圖中的查詢、編輯。其中，災(zāi)害點(diǎn)管理包括空間信息管理、屬性信息管理、群測(cè)群防信息管理和“地質(zhì)災(zāi)害主要危險(xiǎn)點(diǎn)防御預(yù)案表”的錄入、查詢以及備份。監(jiān)測(cè)點(diǎn)管理內(nèi)容包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)空間信息、屬性信息和監(jiān)測(cè)設(shè)備信息（每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝有一臺(tái)雨量計(jì)、一臺(tái)裂縫位移測(cè)量?jī)x和兩部視頻監(jiān)控紅外攝像機(jī)）等。

（3）信息瀏覽查詢模塊。用戶可以在三維視圖上通過點(diǎn)選相應(yīng)的災(zāi)害點(diǎn)或監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行信息查詢，也可以通過關(guān)鍵字查詢定位地標(biāo)信息以及災(zāi)害信息。同時(shí)，可以查看監(jiān)測(cè)儀器的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)。雨量計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別以日降雨量和小時(shí)降雨量為單位統(tǒng)計(jì)為柱狀圖；裂縫位移測(cè)量?jī)x監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示為曲線圖；監(jiān)控視頻查看窗口能夠顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)圖像，這樣即使是在中心機(jī)房也能全面系統(tǒng)地了解各個(gè)災(zāi)害點(diǎn)和監(jiān)控點(diǎn)的詳細(xì)情況。

（4） 短信報(bào)警模塊。通過移動(dòng)MAS服務(wù)器，系統(tǒng)使用者可以以手動(dòng)方式發(fā)送目標(biāo)短信內(nèi)容至目標(biāo)聯(lián)系人，同時(shí)，短信自動(dòng)報(bào)警模塊會(huì)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)通過短信方式及時(shí)有效地發(fā)送到預(yù)先設(shè)置的職能部門領(lǐng)導(dǎo)及辦事人員的手機(jī)終端上，以提高報(bào)警的精確度和及時(shí)性。

（5） 用戶身份權(quán)限認(rèn)證模塊。包括權(quán)限認(rèn)證和用戶管理兩個(gè)部分。用戶需要登錄才可以使用該系統(tǒng)，各個(gè)功能模塊也需要登錄后才可用。已登錄用戶可以添加、刪除、編輯和設(shè)置其屬性信息。

2.4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與三維地理信息系統(tǒng)集成

裂縫位移測(cè)量?jī)x和雨量計(jì)在前端采集到的數(shù)據(jù)通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)回到監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器，監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器采用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)全部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)客戶端要查看監(jiān)測(cè)信息時(shí)，則向系統(tǒng)服務(wù)器端請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)圖表頁(yè)面，服務(wù)器端使用Npgsql庫(kù)遠(yuǎn)程連接訪問監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并查詢相應(yīng)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和顯示。這樣為多來源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的新增、更新、刪除提供了便捷的方法和接口。

監(jiān)控視頻圖像通過專用光纖傳輸至視頻中心服務(wù)器，三維地理信息系統(tǒng)客戶端通過向服務(wù)器端請(qǐng)求，調(diào)用視頻設(shè)備控件，則可查看到實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像。

2.5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于網(wǎng)絡(luò)三維地理信息系統(tǒng)和MAS的達(dá)州地質(zhì)災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)達(dá)州市1:10 000航拍影像圖、達(dá)州市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)圖、達(dá)州市地質(zhì)災(zāi)害防治分區(qū)圖進(jìn)行分析與處理，實(shí)現(xiàn)了該地區(qū)的三維可視化。在此基礎(chǔ)上建立災(zāi)害點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，可以對(duì)所有地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行屬性信息查詢和編輯，同時(shí)結(jié)合監(jiān)測(cè)儀器和監(jiān)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警。圖 3是系統(tǒng)運(yùn)行的主界面，圖 4為監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)雨量、位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及監(jiān)控視頻的查看界面。

3 MAS功能和短信預(yù)警

短信報(bào)警根據(jù)用戶預(yù)先設(shè)定的不同級(jí)別（按照地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)程度分為橙色、紅色、$、綠色、藍(lán)色5個(gè)等級(jí)）的報(bào)警閾值，系統(tǒng)提供Windows服務(wù)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢和分析，一旦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過報(bào)警模型計(jì)算，達(dá)到對(duì)應(yīng)的報(bào)警閾值，即通過中國(guó)移動(dòng)MAS服務(wù)器發(fā)送實(shí)時(shí)危險(xiǎn)情況到相關(guān)負(fù)責(zé)人的手機(jī)終端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警。短信自動(dòng)報(bào)警運(yùn)行流程圖如圖5所示。

如圖5所示，短信自動(dòng)報(bào)警運(yùn)行流程可以劃分6個(gè)步驟：①用戶分等級(jí)、分設(shè)備設(shè)置報(bào)警閾值及相關(guān)責(zé)任聯(lián)系人；②創(chuàng)建Timer對(duì)象，從配置文件讀取報(bào)警運(yùn)行時(shí)間間隔并創(chuàng)建報(bào)警器控件（需要報(bào)警的設(shè)備、報(bào)警級(jí)別、報(bào)警閾值、報(bào)警聯(lián)系人）；③獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的最新數(shù)據(jù)，并判斷前次報(bào)警后是否還有新數(shù)據(jù)，如果有新數(shù)據(jù)則進(jìn)入下一流程；否則結(jié)束此次報(bào)警進(jìn)入下一次報(bào)警邏輯；④進(jìn)行報(bào)警計(jì)算，計(jì)算模型包括雨量和位移，如果計(jì)算結(jié)果超過報(bào)警閾值則進(jìn)入下一流程；否則進(jìn)入下一報(bào)警邏輯； ⑤通過MAS短信服務(wù)器把報(bào)警短信發(fā)送至相關(guān)責(zé)任人，寫發(fā)送記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)；⑥進(jìn)入下一次報(bào)警邏輯階段，當(dāng)時(shí)間間隔到達(dá)用戶設(shè)定的報(bào)警邏輯時(shí)間間隔，則進(jìn)入流程③）。

達(dá)州市地質(zhì)災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警三維地理信息系統(tǒng)，是基于基礎(chǔ)地理信息、地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)測(cè)設(shè)備信息、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)等數(shù)據(jù)庫(kù)及短信平臺(tái)，并結(jié)合三維地理信息技術(shù)和地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。

系統(tǒng)運(yùn)行于Internet互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，系統(tǒng)的建立和使用提高了達(dá)州市區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害防治、監(jiān)測(cè)、預(yù)警技術(shù)水平，在2009年夏季的汛期防治工作中起到了重要作用。本系統(tǒng)對(duì)我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害防治信息化建設(shè)具有一定的示范價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。