摘要：空間數(shù)據(jù)庫(kù)作為地理信息系統(tǒng)的核心，針對(duì)此類問(wèn)題結(jié)合水文地質(zhì)信息的特性建立一種合理化的表達(dá)方式，從而實(shí)現(xiàn)水文地質(zhì)要素能夠簡(jiǎn)明扼要的被水文地質(zhì)信息系統(tǒng)直接分析和評(píng)價(jià)的宗旨
　　關(guān)鍵詞：空間數(shù)據(jù)庫(kù)，水文地質(zhì)
　　空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)規(guī)則作為空間數(shù)據(jù)模型的設(shè)立指導(dǎo)思想，舉足輕重，而恰恰此項(xiàng)工作卻被人們所忽略。對(duì)現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)模型理解的正確與否在很大程度上決定著GIS空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究或應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫(kù)讀者論壇的成敗，而對(duì)空間數(shù)據(jù)模型的深入研究又直接影響新一代GIS系統(tǒng)的發(fā)展。也就是說(shuō)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展基本涵蓋了空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)規(guī)則的發(fā)展。
　　1區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)現(xiàn)狀
　　1.1空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)所應(yīng)用的GIS軟件簡(jiǎn)述
　　目前，國(guó)際上在此領(lǐng)域進(jìn)行深入研究并形成軟件產(chǎn)品的有EsRI的SDE、Mapinfo的spatialware以及Oraele的spatial、IBMDB2的spatialExtender和Imformix的DataBlade、Arc/info、銜cGIs、MaPGIs等。國(guó)際上多是空間數(shù)據(jù)庫(kù)與GlS的綜合研究一起，其建庫(kù)方法多是依賴于相對(duì)應(yīng)的GIS軟件，我國(guó)國(guó)土資源部門多應(yīng)用的是c/info、eGIs、MapGlS軟件。
　　MapGIs軟件作為國(guó)內(nèi)自主研制開(kāi)發(fā)的地理信息系統(tǒng)軟件，在國(guó)土、測(cè)量、建設(shè)、規(guī)則等部門得到了廣泛的應(yīng)用，本次空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)所選擇的GlS軟件即為MapGIs軟件。MaPGIS所設(shè)立的空間數(shù)據(jù)模型是一種面向地理實(shí)體的空間數(shù)據(jù)模型，首先強(qiáng)調(diào)人對(duì)地理世界的理解，其次才是如何將人對(duì)地理世界的理解圖示化。這種模型將地理世界分解為實(shí)體，通過(guò)描述實(shí)體的特性和實(shí)體間的關(guān)系，建立觀察范圍內(nèi)的地理世界的視圖，通過(guò)定義與實(shí)體特性、實(shí)體關(guān)系相關(guān)的操作，模擬人類理解地理世界的語(yǔ)義環(huán)境。通過(guò)對(duì)空間數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行組織，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的具體實(shí)現(xiàn)。共分為6個(gè)層次，分別是地理數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)集、類、幾何元素、幾何實(shí)體、坐標(biāo)點(diǎn)，如圖1.1所示。
　　圖1.1基于MAPGlS的面向?qū)嶓w的空間數(shù)據(jù)模型。
　　
　　MAPGIS空間信息的實(shí)現(xiàn)以非空間實(shí)體被抽象為對(duì)象，空間實(shí)體被抽象為要素；相同類型的要素構(gòu)成要素類；相同類型的對(duì)象構(gòu)成對(duì)象類；若干對(duì)象類或要素類組成要素?cái)?shù)據(jù)集;若干要素?cái)?shù)據(jù)集構(gòu)成地理數(shù)據(jù)庫(kù)。
　　1.2國(guó)內(nèi)空間數(shù)據(jù)庫(kù)及建設(shè)方法現(xiàn)狀
　　我國(guó)在水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方面主要體現(xiàn)地下水資源數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，經(jīng)歷了近二十年的歷程，從以dBasem和FoxPro為基礎(chǔ)的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始到目前的空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并在實(shí)際中得到了應(yīng)用。近幾年來(lái)，隨著GlS技術(shù)的發(fā)展和普及，空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)得到了迅猛發(fā)展，在國(guó)土資源部的統(tǒng)一部署下，開(kāi)展了一系列的空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用，對(duì)于不同的空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本設(shè)定了一定要求的工作指南或操作手冊(cè)，主要包括:
　　(1)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)
　　地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)主要是國(guó)家級(jí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)研究院會(huì)同各省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，數(shù)據(jù)信息由中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)研究院負(fù)責(zé)管理和發(fā)布使用。
　　(2)水文地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)
　　在20世紀(jì)80年代末期90年代初，中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)研究院組織了全國(guó)水文地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)工作，開(kāi)發(fā)了基于dBasem的水文地質(zhì)鉆孔管理系統(tǒng)，并在各省水文隊(duì)陸續(xù)推廣。該數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際上僅是鉆孔信息以數(shù)據(jù)庫(kù)形式的存貯，但由于當(dāng)時(shí)地質(zhì)部門處于低谷，再加上信息化軟件的快速更新，因維護(hù)的經(jīng)費(fèi)無(wú)法保證，導(dǎo)致該數(shù)據(jù)庫(kù)基本上不復(fù)存在。該數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的缺點(diǎn)是對(duì)于水文地質(zhì)鉆孔的信息分類及表述時(shí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很冗長(zhǎng)，但又無(wú)法全面表述水文地質(zhì)鉆孔的所有信息，對(duì)信息管理造成不便。
　　(3)縣(市)區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查空間數(shù)據(jù)庫(kù)
　　結(jié)合“縣(市)區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查”工作的開(kāi)展，1995年原地質(zhì)礦產(chǎn)部科技司開(kāi)展水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)方面的研究工作，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了“縣(市)區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查”空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)工作，該數(shù)據(jù)庫(kù)的建立為后來(lái)的區(qū)域水工環(huán)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及方法改進(jìn)提供了很大的參考思路。該數(shù)據(jù)庫(kù)的不足之處在于僅是對(duì)全要素圖的輸入、輸出和空間內(nèi)部屬性的存貯，但對(duì)于投影、數(shù)據(jù)采集精度等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的控制很不嚴(yán)格，忽視了拓樸關(guān)系的存在，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在使用時(shí)精度無(wú)法控制和誤差的嚴(yán)重積累。
　　(4)1/20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)
　　該項(xiàng)目于1999年開(kāi)始，屬于國(guó)土資源大調(diào)查的數(shù)字國(guó)土工程項(xiàng)目，并在2000～2005年布置了較大的工作量，由中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)研究院負(fù)責(zé)項(xiàng)目的具體實(shí)施，該項(xiàng)目的完成被評(píng)為中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2006年度十大新聞之一。
　　(5)小比例尺區(qū)域水工環(huán)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)
　　地質(zhì)大調(diào)查數(shù)字國(guó)土工程，2001～2005年由中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院牽頭，29個(gè)省(市、自治區(qū))具體實(shí)施完成。該空間數(shù)據(jù)庫(kù)于2001年編制了“小比例尺區(qū)域水工環(huán)空間數(shù)據(jù)庫(kù)工作指南”，在全國(guó)范圍內(nèi)共涉及到29個(gè)城市，但由于種種原因而被停止。該空間數(shù)據(jù)庫(kù)的空間數(shù)據(jù)管理是以行政區(qū)域?yàn)閱挝贿M(jìn)行的，其方法主要是實(shí)現(xiàn)了將外掛屬性庫(kù)與圖形庫(kù)的結(jié)合，實(shí)際上也是以建設(shè)區(qū)域水工環(huán)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)方法的探討，但該項(xiàng)目的實(shí)施為綜合分析區(qū)域水工環(huán)信息如何組織數(shù)據(jù)源應(yīng)用奠定了一定的基礎(chǔ)。
　　(6)全國(guó)地下水資源評(píng)價(jià)調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)
　　由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所牽頭，為徹底查清我國(guó)地下水資源的現(xiàn)狀，作為預(yù)警工程項(xiàng)目從1999年開(kāi)始開(kāi)展了新一輪全國(guó)地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作，同時(shí)建立了全國(guó)地下水資源數(shù)據(jù)庫(kù)，其成果己經(jīng)提交，該數(shù)據(jù)庫(kù)主要從面向用戶的角度出發(fā)，在執(zhí)行過(guò)程中編制了錄入指南，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合，但在地下水資源管理、地下水資源評(píng)價(jià)等方面的空間數(shù)據(jù)模型的研究中對(duì)該空間數(shù)據(jù)的使用仍在探討之中。
　　總之，空間數(shù)據(jù)庫(kù)做為地理信息系統(tǒng)GlS的主要研究對(duì)象，主要的研究在對(duì)空間數(shù)據(jù)的處理和管理能力，包括數(shù)據(jù)采集和編輯、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形分析和繪圖及空間分析功能，空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，這種應(yīng)用主要體現(xiàn)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)和水文地質(zhì)相關(guān)工作的一種結(jié)合，開(kāi)發(fā)了一系列的數(shù)據(jù)信息管理與評(píng)價(jià)應(yīng)用軟件，并使該領(lǐng)域發(fā)生了深刻的變化。
　　1.3缺陷和不足之處
　　由前述的區(qū)域水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)研究背景、研究意義、空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及水文地質(zhì)信息系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程的論述可得知，區(qū)域水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)是水文地質(zhì)信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)、支撐和核心，它將直接影響到水文地質(zhì)信息系統(tǒng)的存貯、檢索查詢、統(tǒng)計(jì)、分析和評(píng)價(jià)，區(qū)域水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的最終目的是為水工環(huán)及相關(guān)領(lǐng)域和學(xué)科提供符合規(guī)范的，并可實(shí)現(xiàn)共享和服務(wù)的信息資源的水文地質(zhì)信息。
　　而目前情況下由于種種原因而存在多次重復(fù)建設(shè)水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)和開(kāi)發(fā)水文地質(zhì)信息系統(tǒng)的現(xiàn)象，同一地域、同一專業(yè)要素的數(shù)據(jù)源，浪費(fèi)了大量的人力和財(cái)力，盡管重復(fù)建設(shè)卻發(fā)現(xiàn)己建成信息資源的無(wú)法共享。究其主要原因就是在建立數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程中各自為政，不論是數(shù)據(jù)庫(kù)中的操作手冊(cè)，還是錄入指南均忽視了數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一性，均不能稱為真正意義上的規(guī)則。存在問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn):
　　(1)水文地質(zhì)信息分類差異引起的誤差
　　由于水文地質(zhì)學(xué)在其相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)地位和廣泛性應(yīng)用，特別是水文地質(zhì)信息的特殊性，使得不同人員對(duì)水文地質(zhì)專業(yè)的理解程度差異而導(dǎo)致在水文地質(zhì)信息化建設(shè)的理解程度不同，從而導(dǎo)致水文地質(zhì)信息分類的不同。
　　比如在水文地質(zhì)圖中存在面狀水體(雙線河、湖泊、水庫(kù)等)，部分學(xué)者認(rèn)為在表述地下水富水性時(shí)應(yīng)做為富水性圖層的重要組成部分，并將其與相鄰的富水性分區(qū)進(jìn)行合并，部分學(xué)者認(rèn)為水體屬于地表水范疇，在地下水富水性圖層不必表述。這種由于學(xué)述觀點(diǎn)的不同而對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)觀點(diǎn)的不同，對(duì)空間數(shù)據(jù)的影響是長(zhǎng)遠(yuǎn)的。
　　(2)重復(fù)建設(shè)引起的誤差積累
　　水文地質(zhì)信息化重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象十分突出，特別是同一地域、同一水文地質(zhì)要素的表示，同一數(shù)據(jù)源，采用的數(shù)據(jù)模型基本相同，在使用和對(duì)比時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)際上部分信息資源已進(jìn)行了重復(fù)建設(shè)，而又發(fā)現(xiàn)由于重復(fù)建設(shè)卻導(dǎo)致了信息誤差的增加。如地下水水位和水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，常規(guī)的地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)字段定義和結(jié)構(gòu)定義己基本完善，該數(shù)據(jù)庫(kù)己由各個(gè)省的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站每年進(jìn)行維護(hù)，但多數(shù)科研項(xiàng)目卻進(jìn)行了重復(fù)錄入。由于采集方式和采集精度不同，造成了本應(yīng)在同一位置的圖形要素卻存在誤差，這種很明顯的由于人為因素產(chǎn)生的誤差在信息綜合分析應(yīng)用時(shí)直接導(dǎo)致誤差的積累。
　　(3)建庫(kù)方法差異導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法共享
　　雖然建立了多種多樣的水文地質(zhì)專業(yè)分支數(shù)據(jù)庫(kù)，但將已有的信息資源統(tǒng)一起來(lái)卻無(wú)法整合在一起，主要原因是由于建庫(kù)時(shí)所定義的數(shù)據(jù)格式的差異，從而導(dǎo)致現(xiàn)成的信息資源無(wú)法使用，而不得不按照自己的思路重新定義數(shù)據(jù)模型和建庫(kù)規(guī)則。這就需要根據(jù)不同的線圖元要素的重要程度、圖形比例尺及圖形精度來(lái)確定柵格圖的放大倍數(shù)和對(duì)柵格線按一定準(zhǔn)則進(jìn)行處理。類似的問(wèn)題有很多，總之,沒(méi)有規(guī)則的數(shù)據(jù)采集和沒(méi)有規(guī)矩的方圓均是不合理的。
　　(4)表達(dá)方式不同直接對(duì)信息系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)產(chǎn)生影響
　　GIS技術(shù)的發(fā)展完善已使得盡管應(yīng)用不同的GIS軟件建立的空間數(shù)據(jù)庫(kù)表達(dá)方式不同，但可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的互相轉(zhuǎn)換。在此存在的問(wèn)題就是由于不同的GIS軟件的精度要求不同，數(shù)據(jù)采集方式不同而導(dǎo)致數(shù)據(jù)精度的不同，也對(duì)數(shù)據(jù)資源的使用產(chǎn)生了嚴(yán)重的后果。而更嚴(yán)重的是屬性格式的表達(dá)方式千差萬(wàn)別，導(dǎo)致空間數(shù)據(jù)無(wú)法被系統(tǒng)軟件讀取，而不得不對(duì)數(shù)據(jù)按照自己的思路重新進(jìn)行整理。作為表達(dá)方式，水文地質(zhì)信息系統(tǒng)的可識(shí)別為目標(biāo)，而不是簡(jiǎn)單的信息資源的羅列，其主要的是要實(shí)現(xiàn)水這就要根據(jù)水文地質(zhì)信息的特點(diǎn)進(jìn)行解決和處理。
　　總之，上述問(wèn)題的存在，在很大程度上阻礙了水文地質(zhì)信息的發(fā)展，而作為核心的水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)受到影響更是廣泛，不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的空間數(shù)據(jù)只能是井底之蛙，只有建立了為多學(xué)科信息資源共享和服務(wù)基礎(chǔ)上的空間數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)則，才能建立真正意義上的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)區(qū)域水文信息系統(tǒng)的采集、存貯、更新維護(hù)、檢索查詢和分析評(píng)價(jià)，才能使水文地質(zhì)信息化的應(yīng)用和發(fā)展更廣泛。
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