水文地质空间信息系统数据库构建

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随着知识经济时代的到来，以信息技术为核心的研究已延伸到水文地质学，尤其是地理信息系统的不断发展，极大推动了数字水文地质学科的形成与发展。水文地质空间信息内容丰富，种类繁多，主要反映的是地下水的水量与水质在时间和空间上的变化规律，具有综合性、系统性、复杂性、不确定性和滞后性等特征。水文地质空间信息系统的建立，可以提高水文地质领域中工作的效率，有效地开发利用地下水资源，有很重要的实际意义。

1.水文地质空间信息系统

水文地质空间信息系统（HSIS，HydrologicalSpatialInforma⁃tionSystem），指在GIS技术的基础上构建的水文地质空间信息系统，可以采集、存储、管理、更新、合成水文地质空间信息，同时还可以对空间信息进行查询、分析、评价与可视化表达等。水文地质空间信息系统共有七个子系统，分别是空间数据管理子系统、应用模型管理子系统、空间数据查询与检索子系统、空间分析子系统、数据转换子系统、系统管理子系统以及系统帮助。

2.水文地质空间信息系统的设计原则

2.1数学基础精度控制原则

我国常用的平面坐标系主要有四种，而投影方式多样，根据不同种类的地图，选择的投影方式也不同，我国1:20万区域水文地质图则是在1954年北京坐标系、高斯一克吕格投影基础上进行绘制的。同时通过降低地图固有误差、确保系统库和参数表的正确性、控制点要素、线要素和面要素的矢量化、保证属性内容的确定性等方法来提高矢量化的精度。

2.2空间数据完整性原则

数据的多余和缺失都是不合理的，不能较好的描述和表达实际情况，所以要控制保证空间数据的完整性。水文地质空间信息采集是多方面的，涉及社会经济、自然地质、水文气象和生态环境四类，对于数据源的选择则需要依据一般性原则、资料最新原则以及全面性原则。空间图层的完整性要考虑水文地质信息在研究领域的信息需求，在逻辑分类的基础上，根据不同特点分成不同数据层。全要素图的完整性不仅包括水文地质要素的完整性，同时还要加强全要素图的可识别性。文档完整性是重要的参照依据，便于信息成果的管理。

2.3逻辑一致性原则

逻辑一致性原则包括空间图层概念一致性、格式一致性和拓扑一致性三方面内容，主要是指在符合水文地质信息要求的图层的分类、命名、图元及图层划分等的一致性，数据文档格式、存储、元数据等的一致性，构建的点对点、线对线、面对面、点对线、点对面、线对面和的六种拓扑关系。

2.4质量控制原则

空间数据质量是指空间数据产品在数据源、点位精度、属性精度等方面满足一定使用要求的特性，此外还包括要素完整性和属性完整性和数据逻辑一致性等。质量控制则是指在数据生产的各个环节中控制数据达到要求的数据质量的一系列规则，每一阶段的成果质量都会对下一个阶段的数据质量产生直接的影响。

3.水文地质空间信息系统数据库

3.1数据的标准化设计

对水文地质空间数据进行标准化规范，是构建水文地质空间数据库的前提与基础。数据的标准化设计包含四方面内容：引用国家的标准和规范；对数据库的基本属于进行统一定义；对数据库中的数据进行编码；在以上三方面的基础上进行合理的标准化设计。

3.2数据库结构

水文地质空间数据来自于社会经济、自然地质、水文气象和生态环境，数据的属性和特性均不同。因此，水文地质空间数据的分类需从以上四方面分别考虑分析。数据库是空间数据层次模型中的最高层次，由图类组成，而图类可分为不同的子类，若干个图层组成又可以构成子类，所以，根据该逻辑层次结构，可以将水文地质空间数据库中各种不同种类的数据根据不同数据来源和不同属性划分为不同的图层，并以图层的形式在水文地质空间信息系统中将进行组织、存储、管理、调用和计算等。与此同时，数据库中还需要描述图元性质、状态、变化规律等的图元属性的非空间数据。

3.3数据库的构建

3.3.1数据库的建立

全面收集研究区的图像、报告、数据等资料，选取合理有效的数据，进行属性表和图形编辑，通过构建拓扑关系，完成图形数据与属性数据的对接，在校正和投影转换之后即可备用。不同的模型软件对数据的格式要求不同，但都是基于GIS软件，所以需要将采集的数据转换成ARC/INFO软件中所需的数据格式（Coverage格式）。在水文地质空间信息系统中，需将无投影Coverage数据格式的单位由“秒”变为“度”，再将图层数据进行投影，转换到单位为“米”的坐标系中，重建拓扑关系。为了更好地管理和使用数据，就需要按照模型和规则构建地理数据库，按照不同的数据库内容建立相应的对象类、要素类和要素数据集。

3.3.2数据库建设的工作流程

水文地质空间数据库要在收集资料、整理数据和属性的基础上，采集属性数据、空间数据，进行图形编辑、拓扑处理，并经过投影变换、图幅拼接、格式转换之后，将空间数据和属性数据进行连接，即可形成数据库的构建。

4.结语

数据库是水文地质空间信息系统的基础，按照一定的设计原则，建立完整的、标准的空间数据库，编辑、整理、提供有效的空间数据、属性数据和非空间数据，可以大大提高数据的使用效率，更好的存储、管理、查询空间数据信息以应用于水文地质领域。

作者：全浩 单位：吉林省第六地质调查所