基于SpringBoot 的藏東南滑坡災害管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

黃永芳，郭永剛，2*，李 峰

（1.西藏農(nóng)牧學院水利土木工程學院，西藏 林芝；2.西藏土木水利電力工程技術研究中心，西藏 林芝）

引言

西藏自治區(qū)位于青藏高原西南部，氣候條件以西北嚴寒、東南溫暖濕潤為主，平均海拔在4 000 m 以上，素有“世界屋脊”之稱。藏東南特殊地理環(huán)境，形成了不同于低海拔地區(qū)的地質(zhì)災害機理。該地區(qū)發(fā)生的地質(zhì)災害影響了當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活和經(jīng)濟發(fā)展。SpringBoot 框架已應用在各行各業(yè)，如趙璽博等[1]學者將其應用在校園管理當中，為校園網(wǎng)的使用增加了便利；邵健偉等[2]學者應用在水利工程中的水文預報，為水庫的調(diào)度提供了參考數(shù)據(jù)；余鵬翔等[3]學者將其應用在農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖中，提高了養(yǎng)殖大戶的養(yǎng)殖技術；林靜等[4]學者將其應用在醫(yī)療數(shù)據(jù)中，為科研學者提供了獲取數(shù)據(jù)的便利。SpringBoot 技術的使用能推動地質(zhì)災害管理技術向前發(fā)展。本研究選取藏東南滑坡地質(zhì)災害為主要的研究對象，結合當前的SpringBoot 技術，根據(jù)當?shù)氐臍夂蚯闆r、地理條件等實際情況，開發(fā)出滑坡地質(zhì)災害的管理系統(tǒng)。

1 關鍵技術介紹

1.1 前端開發(fā)技術

為了使滑坡管理系統(tǒng)的用戶體驗感好，在本項目中使用前后端分離的技術。前端有Bootstrap 技術、jQuery 技術等。Bootstrap 技術是基于Java Web 的前端開發(fā)框架技術，該技術融合了前端的技術，促進了前端頁面的便捷化發(fā)展。Bootstrap 技術自身提供了網(wǎng)格系統(tǒng)、鏈接樣式、背景基本結構，CSS 樣式設計完備，并且定義了JavaScript 插件，給用戶帶來不一樣的視覺體驗。Bootstrap 技術具有鮮明的特色，如具備兼容性，操作簡單。jQuery 技術是提供更加簡便的代碼設計模式。該技術可在多個編輯器中編輯，執(zhí)行過程分為入口模塊、底層支持模塊、功能模塊。jQuery 技術當前具有獨特的選擇器和事件處理過程，大大提升了JS 的代碼編寫。jQuery 技術自身有內(nèi)置的動畫效果，技術開發(fā)人員只需要調(diào)用對應部分，減少了技術開發(fā)人員編寫JS 的時間。

1.2 后端開發(fā)技術

本系統(tǒng)采用IntelliJ IDEA 軟件，該軟件兼容多種的后端開發(fā)技術，具有靈活的排版功能等優(yōu)越特性。本系統(tǒng)使用的后端技術有SpringBoot 技術、Mybatist 技術等。SpringBoot 技術的工作執(zhí)行遵守兩個重要的策略，即開箱即用和約定優(yōu)于配置。SpringBoot 技術開發(fā)程序從配置開發(fā)環(huán)境到部署上線過程操作簡單，從工程文件的建立到運行，開發(fā)人員只需要聯(lián)網(wǎng)，全程自動配置Spring 容器，Maven 產(chǎn)生的依賴包可以清理緩存和打包JARS 文件運行上線，創(chuàng)建獨立的應用程序。Mybatis 技術是apache 的開源項目，支持存儲過程、高級映射和定制化SQL,開發(fā)過程為基本初始化、接受調(diào)用請求、處理操作請求，三層功能由API 接口層、數(shù)據(jù)處理層、基礎支撐層組成。該技術的使用能提升軟件整體的完整性和可開放性。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)整體框架

滑坡的致害因子信息需通過各種數(shù)學方法，采用合理的數(shù)學模型和方法進行處理，對處理結果進行綜合的分析評價，系統(tǒng)總體設計主要包括：輸入、輸出系統(tǒng)、模型庫、方法庫管理、圖形圖像庫，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理核心是一個分布式數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及信息處理以各種數(shù)學模型為后臺通過代碼編程實現(xiàn)前臺人機交互對話形式操作管理。系統(tǒng)滑坡易發(fā)性評價、危險性評價是基于模型庫的自動分析系統(tǒng)。見圖1。

圖1 系統(tǒng)框架

2.2 需求分析

滑坡災害是巖體內(nèi)部的剪應力分布不平衡，從而發(fā)生滑動。坡體滾落的碎石，能破壞道路設施、交通設施等，故設計滑坡災害的管理系統(tǒng)，能減少災害帶來的損失。藏東南地區(qū)是世界第三極，受歐亞板塊與印度洋板塊影響，地表不斷抬升和隆起，巖體內(nèi)部地質(zhì)多樣，地表山峰險峻，切割密度大，常年多雨。這些因素都在逐漸孕育滑坡災害的發(fā)生。滑坡災害需要對其地理位置、構造部位、影響因素進行統(tǒng)計。滑坡管理系統(tǒng)需要有兩個使用對象，一個是用戶端，用來統(tǒng)計在藏東南各個地區(qū)的滑坡發(fā)生數(shù)據(jù)，另一個管理端，是對藏東南地區(qū)所有滑坡統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行集合處理，便于后臺的算法分析。對滑坡災害的分析需要統(tǒng)計影響因素的圖層信息，按照人為影響因素、水文影響因素、地形影響因素、地理影響因素等進行分類處理。文件數(shù)據(jù)，需要兼容word、pdf 等格式的文檔，且能導入導出。模型數(shù)據(jù)需要建立滑坡災害的易發(fā)性分區(qū)、危險性分區(qū)。鏈接數(shù)據(jù)是通過引入外鏈數(shù)據(jù)，可以便于管理人員獲取ArcGIS 圖層的原始數(shù)據(jù)。

2.3 數(shù)據(jù)庫設計

根據(jù)需求分析創(chuàng)建系統(tǒng)需要的相應實體類及其屬性，各實體類創(chuàng)建相應數(shù)據(jù)庫表存儲數(shù)據(jù)[5]。總的數(shù)據(jù)分為基礎數(shù)據(jù)、圖層數(shù)據(jù)等，表結構總設計見表1。數(shù)據(jù)庫主要外鍵關系的ER 關系圖，見圖2。圖中可知，滑坡數(shù)據(jù)作為其他數(shù)據(jù)的核心連接，可知滑坡點數(shù)據(jù)統(tǒng)計的重要性。

表1 數(shù)據(jù)總表

圖2 系統(tǒng)ER 圖

3 功能實現(xiàn)

滑坡管理系統(tǒng)分為視圖層、業(yè)務層、持久層。視圖層首頁左側欄目顯示所有的目錄結構，右側顯示滑坡點的內(nèi)容展示。點擊目錄后，分別進入不同的內(nèi)容頁，例如進入圖層頁后，可看到預測區(qū)域滑坡點分布信息圖層、滑坡區(qū)地形地貌分布圖層等。見圖3。

圖3 視圖首頁

業(yè)務層是業(yè)務的邏輯處理，提供接口和接口實現(xiàn)類，提供controller 層調(diào)用的方法。調(diào)用dao 層接口，接收dao 層返回的數(shù)據(jù)，完成項目的基本功能設計。使用的注解有@Controller 等。持久層是對數(shù)據(jù)的存儲以及交互，在Dao 層創(chuàng)建mapper 文件，每一個mapper對應數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建的表名。用注解方式對方法注入增刪改查的語句。使用注解有@MapperScan 等。

4 結論

藏東南地區(qū)占地面積廣，山群聚集，給滑坡災害的救援工作帶來一定困難，故本研究設計滑坡災害管理系統(tǒng)，使用Maven 進行項目管理。基于SpringBoot框架開發(fā)的項目，mysql 作為底層數(shù)據(jù)庫，前端采用freemarker 模板引擎，Bootstrap 作為前端UI 框架。集成了jpa、mybatis 等框架。實踐證明，該系統(tǒng)能夠獲取監(jiān)測儀所監(jiān)測的數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫來進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的增刪改查，并且利用模型分析數(shù)據(jù)來實現(xiàn)預報預測功能。在后續(xù)的開發(fā)中，會引入神經(jīng)網(wǎng)絡算法、機器學習算法等，加強對后臺滑坡數(shù)據(jù)的算法處理，從而提高滑坡預警的精確度。