水文地質空間信息系統數據庫構建

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隨著知識經濟時代的到來，以信息技術為核心的研究已延伸到水文地質學，尤其是地理信息系統的不斷發展，極大推動了數字水文地質學科的形成與發展。水文地質空間信息內容豐富，種類繁多，主要反映的是地下水的水量與水質在時間和空間上的變化規律，具有綜合性、系統性、復雜性、不確定性和滯后性等特征。水文地質空間信息系統的建立，可以提高水文地質領域中工作的效率，有效地開發利用地下水資源，有很重要的實際意義。

1.水文地質空間信息系統

水文地質空間信息系統（HSIS，HydrologicalSpatialInforma⁃tionSystem），指在GIS技術的基礎上構建的水文地質空間信息系統，可以采集、存儲、管理、更新、合成水文地質空間信息，同時還可以對空間信息進行查詢、分析、評價與可視化表達等。水文地質空間信息系統共有七個子系統，分別是空間數據管理子系統、應用模型管理子系統、空間數據查詢與檢索子系統、空間分析子系統、數據轉換子系統、系統管理子系統以及系統幫助。

2.水文地質空間信息系統的設計原則

2.1數學基礎精度控制原則

我國常用的平面坐標系主要有四種，而投影方式多樣，根據不同種類的地圖，選擇的投影方式也不同，我國1:20萬區域水文地質圖則是在1954年北京坐標系、高斯一克呂格投影基礎上進行繪制的。同時通過降低地圖固有誤差、確保系統庫和參數表的正確性、控制點要素、線要素和面要素的矢量化、保證屬性內容的確定性等方法來提高矢量化的精度。

2.2空間數據完整性原則

數據的多余和缺失都是不合理的，不能較好的描述和表達實際情況，所以要控制保證空間數據的完整性。水文地質空間信息采集是多方面的，涉及社會經濟、自然地質、水文氣象和生態環境四類，對于數據源的選擇則需要依據一般性原則、資料最新原則以及全面性原則?？臻g圖層的完整性要考慮水文地質信息在研究領域的信息需求，在邏輯分類的基礎上，根據不同特點分成不同數據層。全要素圖的完整性不僅包括水文地質要素的完整性，同時還要加強全要素圖的可識別性。文檔完整性是重要的參照依據，便于信息成果的管理。

2.3邏輯一致性原則

邏輯一致性原則包括空間圖層概念一致性、格式一致性和拓撲一致性三方面內容，主要是指在符合水文地質信息要求的圖層的分類、命名、圖元及圖層劃分等的一致性，數據文檔格式、存儲、元數據等的一致性，構建的點對點、線對線、面對面、點對線、點對面、線對面和的六種拓撲關系。

2.4質量控制原則

空間數據質量是指空間數據產品在數據源、點位精度、屬性精度等方面滿足一定使用要求的特性，此外還包括要素完整性和屬性完整性和數據邏輯一致性等。質量控制則是指在數據生產的各個環節中控制數據達到要求的數據質量的一系列規則，每一階段的成果質量都會對下一個階段的數據質量產生直接的影響。

3.水文地質空間信息系統數據庫

3.1數據的標準化設計

對水文地質空間數據進行標準化規范，是構建水文地質空間數據庫的前提與基礎。數據的標準化設計包含四方面內容：引用國家的標準和規范；對數據庫的基本屬于進行統一定義；對數據庫中的數據進行編碼；在以上三方面的基礎上進行合理的標準化設計。

3.2數據庫結構

水文地質空間數據來自于社會經濟、自然地質、水文氣象和生態環境，數據的屬性和特性均不同。因此，水文地質空間數據的分類需從以上四方面分別考慮分析。數據庫是空間數據層次模型中的最高層次，由圖類組成，而圖類可分為不同的子類，若干個圖層組成又可以構成子類，所以，根據該邏輯層次結構，可以將水文地質空間數據庫中各種不同種類的數據根據不同數據來源和不同屬性劃分為不同的圖層，并以圖層的形式在水文地質空間信息系統中將進行組織、存儲、管理、調用和計算等。與此同時，數據庫中還需要描述圖元性質、狀態、變化規律等的圖元屬性的非空間數據。

3.3數據庫的構建

3.3.1數據庫的建立

全面收集研究區的圖像、報告、數據等資料，選取合理有效的數據，進行屬性表和圖形編輯，通過構建拓撲關系，完成圖形數據與屬性數據的對接，在校正和投影轉換之后即可備用。不同的模型軟件對數據的格式要求不同，但都是基于GIS軟件，所以需要將采集的數據轉換成ARC/INFO軟件中所需的數據格式（Coverage格式）。在水文地質空間信息系統中，需將無投影Coverage數據格式的單位由“秒”變為“度”，再將圖層數據進行投影，轉換到單位為“米”的坐標系中，重建拓撲關系。為了更好地管理和使用數據，就需要按照模型和規則構建地理數據庫，按照不同的數據庫內容建立相應的對象類、要素類和要素數據集。

3.3.2數據庫建設的工作流程

水文地質空間數據庫要在收集資料、整理數據和屬性的基礎上，采集屬性數據、空間數據，進行圖形編輯、拓撲處理，并經過投影變換、圖幅拼接、格式轉換之后，將空間數據和屬性數據進行連接，即可形成數據庫的構建。

4.結語

數據庫是水文地質空間信息系統的基礎，按照一定的設計原則，建立完整的、標準的空間數據庫，編輯、整理、提供有效的空間數據、屬性數據和非空間數據，可以大大提高數據的使用效率，更好的存儲、管理、查詢空間數據信息以應用于水文地質領域。

作者：全浩 單位：吉林省第六地質調查所