基于SpringBoot和PostGIS的震中影响范围可视化实践

目录

前言

一、基础数据

1、地震基础信息

2、全国行政村 

 二、Java后台服务设计

1、实体类设计

2、Mapper类设计

3、控制器设计

三、前端展示

1、初始化图例

2、震中位置及影响范围标记

3、行政村点查询及标记 

 总结

前言

        地震等自然灾害目前还是依然不能进行准确的预测，当强烈度的地震发生时，其破坏性往往是极大的，给人民群众带来极大的损失。通常，在地震发生之后，应急救援部门会组织相应的救援，在救援的时候往往会根据震中位置以及地震的强度而不一样。这里不过多阐述如何进行灾害的应急救援。作为一名地理信息开发人员，我们可否基于GIS，为相关部门提供一定的信息基础和决策支持。

        这里根据全国的行政村级点位数据，通过根据地震的震中位置，根据距离震中的位置，比如1公里范围，1.0公里-3.5公里，3.5公里到5公里等（这里的距离区间设置只是一种参考，实际情况下肯定要考虑其它的因素）。

        本文将结合地震信息数据，基于SpringBoot框架开发，PostGis数据库作为空间数据库，Leaflet作为WebGIS可视化组件，重点讲解如何进行地震影响范围分析。如果您对WebGIS的开发有兴趣的读者有一定的参考价值。

一、基础数据

        由于是WebGIS项目，因此需要叠加影像底图、地震基础信息、全国行政村点位信息。其中影像底图采用xyz瓦片的形式组织，已经在本地离线化。而地震基础信息、全国行政点位信息采用PostGIS数据库进行存储，其数据已经由后台程序进行存储至空间数据库中。下面对这两张表和具体数据进行简要介绍。

1、地震基础信息

        地震基础信息的表逻辑结构如下：

        表的物理sql语句如下：

-- ----------------------------
-- Table structure for biz_earthquake_info
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS "public"."biz_earthquake_info";
CREATE TABLE "public"."biz_earthquake_info" (
  "id" int8 NOT NULL,
  "eq_time" timestamp(6) NOT NULL,
  "eq_lng" varchar(32) COLLATE "pg_catalog"."default" NOT NULL,
  "eq_lat" varchar(32) COLLATE "pg_catalog"."default" NOT NULL,
  "eq_depth" varchar(16) COLLATE "pg_catalog"."default" NOT NULL,
  "eq_level" varchar(8) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "eq_location" varchar(255) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "create_by" varchar(64) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "create_time" timestamp(6),
  "update_by" varchar(64) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "update_time" timestamp(6)
)
;
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_earthquake_info"."id" IS '主键';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_earthquake_info"."eq_time" IS '发震时间';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_earthquake_info"."eq_lng" IS '发震经度';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_earthquake_info"."eq_lat" IS '发震纬度';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_earthquake_info"."eq_depth" IS '震源深度,单位千米';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_earthquake_info"."eq_level" IS '震级';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_earthquake_info"."eq_location" IS '震中位置';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_earthquake_info"."create_by" IS '创建人';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_earthquake_info"."create_time" IS '创建时间';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_earthquake_info"."update_by" IS '修改人';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_earthquake_info"."update_time" IS '修改时间';

-- ----------------------------
-- Indexes structure for table biz_earthquake_info
-- ----------------------------
CREATE INDEX "idx_biz_earthquake_info_depth" ON "public"."biz_earthquake_info" USING btree (
  "eq_depth" COLLATE "pg_catalog"."default" "pg_catalog"."text_ops" ASC NULLS LAST
);
CREATE INDEX "idx_biz_earthquake_info_etime" ON "public"."biz_earthquake_info" USING btree (
  "eq_time" "pg_catalog"."timestamp_ops" ASC NULLS LAST
);
CREATE INDEX "idx_biz_earthquake_info_qlevel" ON "public"."biz_earthquake_info" USING btree (
  "eq_level" COLLATE "pg_catalog"."default" "pg_catalog"."text_ops" ASC NULLS LAST
);

-- ----------------------------
-- Primary Key structure for table biz_earthquake_info
-- ----------------------------
ALTER TABLE "public"."biz_earthquake_info" ADD CONSTRAINT "pk_biz_earthquake_info" PRIMARY KEY ("id");

2、全国行政村 

        全国行政村点位表逻辑结构如下所示：

        行政村点位的物理sql语句如下：

-- ----------------------------
-- Table structure for biz_village
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS "public"."biz_village";
CREATE TABLE "public"."biz_village" (
  "id" int8 NOT NULL,
  "province_name" varchar(64) COLLATE "pg_catalog"."default" NOT NULL,
  "city_code" varchar(16) COLLATE "pg_catalog"."default" NOT NULL,
  "city_name" varchar(512) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "area_code" varchar(64) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "area_name" varchar(512) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "township_code" varchar(64) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "township_name" varchar(512) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "village_code" varchar(64) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "village_name" varchar(512) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "address" varchar(512) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "type" varchar(32) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "lng" varchar(24) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "lat" varchar(24) COLLATE "pg_catalog"."default",
  "geom" "public"."geometry"
)
;
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."id" IS '主键';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."province_name" IS '省份名称';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."city_code" IS '市级编码';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."city_name" IS '市级名称';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."area_code" IS '区县编码';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."area_name" IS '区县名称';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."township_code" IS '乡镇编码';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."township_name" IS '乡镇名称';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."village_code" IS '乡村编码';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."village_name" IS '乡村名称';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."address" IS '地址';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."type" IS '类型';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."lng" IS '经度';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."lat" IS '纬度';
COMMENT ON COLUMN "public"."biz_village"."geom" IS 'geom';

-- ----------------------------
-- Indexes structure for table biz_village
-- ----------------------------
CREATE INDEX "idx_biz_village_areacode" ON "public"."biz_village" USING btree (
  "area_code" COLLATE "pg_catalog"."default" "pg_catalog"."text_ops" ASC NULLS LAST
);
CREATE INDEX "idx_biz_village_city_code" ON "public"."biz_village" USING btree (
  "city_code" COLLATE "pg_catalog"."default" "pg_catalog"."text_ops" ASC NULLS LAST
);
CREATE INDEX "idx_biz_village_geom" ON "public"."biz_village" USING gist (
  "geom" "public"."gist_geometry_ops_2d"
);

-- ----------------------------
-- Primary Key structure for table biz_village
-- ----------------------------
ALTER TABLE "public"."biz_village" ADD CONSTRAINT "pk_biz_village" PRIMARY KEY ("id");

 二、Java后台服务设计

        这里的应用程序后台采用Java语言开发，开发框架使用SpringBoot，数据库访问采用Mybatis-Plus。系统整体采用MVC三层设计架构，当前展示的系统访问压力不大，采用单体架构模式。

1、实体类设计

        这里仅提供地震覆盖范围查询，因此仅需定义VO视图对象即可，关键代码如下：

package com.yelang.project.extend.earthquake.domain;
import java.io.Serializable;
import java.math.BigDecimal;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Getter;
import lombok.NoArgsConstructor;
import lombok.Setter;
import lombok.ToString;
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
@Setter
@Getter
@ToString
public class EarthquakeVillageVo implements Serializable{
	private static final long serialVersionUID = -4857307169183564693L;
	private BigDecimal dist;//距离
	private String address;//位置
	private String villageName;//村庄名称
	private String lng;//经度
	private String lat;
}

2、Mapper类设计

package com.yelang.project.extend.earthquake.mapper;
import java.util.List;
import org.apache.ibatis.annotations.Param;
import org.apache.ibatis.annotations.Select;
import com.baomidou.mybatisplus.core.mapper.BaseMapper;
import com.yelang.project.extend.earthquake.domain.EarthquakeVillageVo;
import com.yelang.project.extend.earthquake.domain.Village;
/**
 * 乡村行政区划接口
 * @author yelangking
 *
 */
public interface VillageMapper extends BaseMapper<Village>{
	static final String FIND_LIST_BY_LNG_LAT = "<script>"
			+ "with bp as ( select st_geomfromtext(${pointinfo},4326) :: geography tp ) "
			+ "select st_distance(t.geom :: geography, bp.tp) dist,t.address,t.village_name,t.lng,t.lat from biz_village t, "
			+ " bp where st_dwithin(t.geom :: geography, bp.tp, 5000 ) order by dist "
			+ "</script>";
	@Select(FIND_LIST_BY_LNG_LAT)
	List<EarthquakeVillageVo> findListByLngLat(@Param("pointinfo")String pointinfo);
}

        这里定义了数据查询的逻辑，需要注意的是，我们的数据表在设计的时候用的是geometry的字段，而且用的是4326的坐标系，4326默认的单位是度。而日常生活中使用的米作为长度单位。为了解决这个问题，我们可以将数据类型转换成geography，就可以实现按米来搜索，以上的sql就是一个实例，其中5000米表示5公里，实际项目中可以实现动态传入，这里仅演示功能。

3、控制器设计

        service业务逻辑层比较简单，仅实现将控制器的参数传给mapper进行方法调用，因此忽略不写。这里将控制器的代码贴出，供参考：

/**
 * 震中位置5公里分析
 * @param lng 经度
 * @param lat 纬度
 * @return
*/
 @PostMapping("/villageinfo")
 @ResponseBody
 public AjaxResult earthinfo(String lng,String lat){
     List<EarthquakeVillageVo> list = earthquakeInfoService.findListByLngLat(lng, lat);
     AjaxResult ar = AjaxResult.success();
     ar.put("data", list);
     return ar;
}
    

三、前端展示

        前端采用我们熟悉的Leafletjs，而前端开发框架采用bootstrap和Jquery，想改成vue或者React的朋友可以自己进行相应的改造，这里暂不提供改造代码。

        前端展示页面主要实现地震信息的查询，地图浏览，缩放、漫游，地震信息分析，地震信息top提示，三级范围展示、图例展示等等。这些功能的具体实例，在之前的博客中有相关的涉及，在此不再进行赘述，仅提供关键代码供参考。

1、初始化图例

        图例主要用于理解地图上的标记，这里我们根据距离震中的不同距离来标识不同的行政点位。关键代码如下：   

function initLegend(){
	    	const legend = L.control.Legend({
	            position: "bottomleft",
	            collapsed: false,
	            symbolWidth: 24,
	            opacity: 1,
				title:"图例",
	            column: 2,
	            legends: [ {
	                label: ">3.5公里",
	                type: "circle",
	                radius: 6,
	                color: "green",
	                fillColor: "green",
	                fillOpacity: 0.6,
	                weight: 2
	            }, {
	            	label: "1-3.5公里",
	                type: "circle",
	                radius: 6,
	                color: "yellow",
	                fillColor: "yellow",
	                fillOpacity: 0.6,
	                weight: 2
	            }, {
	            	label: "小于1公里",
	                type: "circle",
	                radius: 6,
	                color: "red",
	                fillColor: "red",
	                fillOpacity: 0.6,
	                weight: 2
	            }]
	        }).addTo(mymap);
	    }

2、震中位置及影响范围标记

        震中位置采用marker的方式进行标记，而影响范围则使用园来标识。

3、行政村点查询及标记 

        这里使用ajax的方式，由前端将地震发生的经纬度作为接口参数传递到后台，后台经过计算，将不同范围的数据返回到前端，包括经纬度位置，还有距离震中的距离、行政区名称等等。再由前端动态绘制相应的界面。关键代码如下：

$.ajax({
	            type: "post",
	            url: prefix + "/villageinfo",
	            data: {"lng":lng,"lat":lat},
	            success: function(rsData) {
	    			var villageData = rsData.data;
	    			for (var i = 0; i < villageData.length; i++) {
	    				var info = villageData[i];
	    				var dist = info.dist;
	    				var strokeStyleSet = "green";
	    				if(parseFloat(dist) > 1000 && parseFloat(dist) <= 3500){
	    					strokeStyleSet = "yellow";
	    				}
	    				if(parseFloat(dist) <= 1000){
	    					strokeStyleSet = "red";
	    				}
	    				var marker = L.circleMarker(new L.LatLng(info.lat, info.lng), {radius: 8,
	    			        labelStyle: {
		    			          text: info.villageName,
		    			          rotation: 0,
		    			          zIndex: i,
		    			          strokeStyle :strokeStyleSet
		    			        }});
	    				var content = "<strong>地址:</strong>"+info.address + "<br/><strong>震中位置:</strong>"+name;
	    				    content += "<br/><strong>距离震中（千米）:</strong>"+info.dist;
	    				marker.bindPopup(content);
	    				marker.addTo(showLayerGroup);
	    			}
	    			mymap.fitBounds(showLayerGroup.getBounds());
	            }

        最终实际效果如下：

 总结

以上就是本文的主要内容，本文将结合地震信息数据，基于SpringBoot框架开发，PostGis数据库作为空间数据库，Leaflet作为WebGIS可视化组件，重点讲解如何进行地震影响范围分析。行文仓促，不当之处，还请各位朋友在评论区批评指正。