明清时期山东省蝗灾数据库设计与实现

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　　摘 要：基于史料记载的明清时期山东省蝗灾信息，应用GIS和数据库技术，构建明清时期山东省蝗灾数据库平台。数据库平台依托底层web应用服务器提供的地图、业务数据服务接口，实现蝗灾数据库的可视化展示。该数据库平台具备蝗灾事件详细信息查询和分时段统计功能，并提供蝗灾数据的可视化展示功能，可为山东省县域尺度上蝗灾时空演变规律研究和未来蝗灾发展趋势预测提供数据支撑和平臺借鉴。
　　关键词：蝗灾;GIS，明清时期;数据库平台;可视化展示
　　1 绪论
　　蝗灾（飞蝗）、水灾、旱灾，并称中国古代三大自然灾害，其中又以蝗灾尤甚。史料中常以“蝗”、“蝗损稼”、“飞蝗害稼”等描述蝗灾的发生状况，蝗灾作为一种生物自然灾害，对农业生产危害极大[1]。位于太行山脉以东的山东地区自古以来都是中国蝗灾的多发区域。近些年来，受全球气候变化的影响，山东省旱涝事件频发，蝗灾发生概率呈显著增加趋势[2]。目前，长时间序列的蝗灾研究多以史料复原的蝗灾发生时间序列为基础，建立完整的历史时期蝗灾数据库，对研究历史时期蝗灾时空演变，指导未来蝗灾预防工作具有重要意义。因此，本文以史料记载的蝗灾记录为基础，构建明清时期山东省蝗灾数据库平台。
　　2 数据来源
　　2.1 蝗灾记录来源
　　明清时期山东省蝗灾记录主要来源于《山东历代自然灾害志》、《山东省自然灾害史》等整编史料。这些史料中的蝗灾记录多整合自各州府志、县志中记载的蝗灾信息。在对史料中的蝗灾记录整合后，去除重复记录。同时，参考李刚[3]等利用文字描述蝗灾轻重确定等级的方法，将蝗灾记录划分为轻灾、中灾、大灾、重灾四个等级。
　　2.2 地图数据来源
　　本研究选用清末（1910年）山东省县级行政区划作为标准地图，地图数据来自中国历史地理信息系统（CHGIS）。在考证历史时期山东县域行政区划变革后，校正蝗灾记录的地点信息，使之与行政区划相匹配。
　　3 蝗灾数据库平台设计与实现
　　3.1 需求分析
　　目前，国内外学者在历史时期自然灾害数据库平台建设方面进行了大量工作[4-5]。然而，这些数据库多在宏观尺度上对多种自然灾害建库统计，时空分辨率较低，对自然灾害的时空变化规律展示能力弱。针对特定自然灾害的高时空分辨率的数据库平台仍然较少，鉴于此，本研究旨在构建集蝗灾数据的查询、汇总、统计、分析功能于一体，展示蝗灾数据时空变化规律的数据库平台。同时，数据库平台还应具备一定的数据更新和应用扩展功能。
　　3.2 平台总体设计
　　明清时期山东省蝗灾数据库平台主要由三部分组成，包括前端部分、后台部分、数据库。依托底层web应用服务器和山东省明清时期蝗灾数据库，并基于阿里云服务器提供的地图服务和业务数据服务接口，蝗灾数据库平台实现用户端的可视化展示。
　　山东省明清蝗灾数据库采用PostgreSQL框架，这是一种对象-关系型数据库管理系统（ORDBMS），支持大部分SQL标准，并且提供包括复杂查询、外键、触发器等现代特性。
　　蝗灾数据库平台的前端基础框架主要采用Html、Css、JavaScript编写，并以Jquery等成熟框架作为辅助，以此实现用户界面的交互。平台地图功能使用Openlayers实现。OpenLayers 是WebGIS客户端开发使用的JavaScript 类库包，用于实现标准格式发布的地图数据访问。OpenLayers 除了可以实现放大、缩小、平移、等地图浏览的基础效果外，还可以进行线、面等要素选择、图层叠加等多种地理操作。此外，蝗灾数据库平台后台考虑应用功能的后续扩展，选用Python语言下的开源应用框架Django编写，可为后续蝗灾数据库平台应用、分析功能的扩展提供接口。
　　4 蝗灾数据库平台功能实现
　　蝗灾数据库平台主要实现如下功能：
　　4.1 基础地图展示功能
　　明清时期山东省蝗灾数据库平台提供完整的地图展示的功能，除展示山东省县域矢量图层之外，底图还提供谷歌影像、天地图影像、百度影像和高德影像等卫星遥感影像。地图展示平台提供放大、缩小、旋转、定位、隐藏/展示比例尺、鹰眼地图等基本地图功能。
　　4.2 蝗灾事件查询功能
　　蝗灾数据库平台提供蝗灾数据的详细信息查询功能。通过点击地图平台上的州县，数据库平台向蝗灾数据库发送条件查询请求，蝗灾数据库通过查表，向用户返回该县历年蝗灾事件的详细信息，包括蝗灾编号、蝗灾发生地点、蝗灾发生时间、蝗灾等级、蝗灾详细内容、蝗灾数据出处。
　　4.3 蝗灾事件统计展示功能
　　除蝗灾详细信息查询功能外，蝗灾数据库平台具备蝗灾事件分县统计功能，通过输入限定的年份和时间段，蝗灾数据库平台可实现不同时段各县蝗灾事件数量的统计，进而，将统计获取的分县蝗灾量级信息，以专题图的形式在数据库平台中可视化展示。
　　5 结语与展望
　　本文在收集明清时期山东省县域蝗灾数据的基础上，设计搭建了一套集蝗灾数据展示、统计、分析于一体的数据库平台。该数据库平台实现了山东省明清时期县域尺度上蝗灾发生信息的定量统计和可视化展示，部分解决了山东省历史时期蝗灾资料收集和分析困难的问题，为山东省长时序蝗灾研究提供基础数据和平台支撑。
　　目前，山东省蝗灾数据库平台尚处于开发调试阶段。在后续开发过程中，除蝗灾数据查询、统计和展示等功能外，蝗灾数据库平台将增加地理空间分析功能，如聚类和热点分析等。用户可在平台上将直接获取不同时段山东省蝗灾发生的空间重心和集聚特征。
　　参考文献：
　　[1]萧凌波.清代华北蝗灾时空分布及其与水旱灾害的关系[J].古地理学报，2018，20（06）：1113-1122.
　　[2]张学珍，郑景云，方修琦，萧凌波.1470～1949年山东蝗灾的韵律性及其与气候变化的关系[J].气候与环境研究，2007（06）：788-794.
　　[3]李钢，王乃昂，李卓仑.中国历史蝗灾动态的社会影响及生态环境意义[J].地理科学进展，2010，29（11）：1375-1384.
　　[4]王静爱，史培军，朱骊，陈晋，张远明，王平.中国自然灾害数据库的建立与应用[J].北京师范大学学报（自然科学版），1995（01）：121-126.
　　[5]Zêzere J L，Pereira S，Tavares A O，etal.DISASTER：a GIS database on hydro-geomorphologic disasters in Portugal[J].Natural hazards，2014，72（2）：503-532.
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