摘要：空間數據庫作為地理信息系統的核心，針對此類問題結合水文地質信息的特性建立一種合理化的表達方式，從而實現水文地質要素能夠簡明扼要的被水文地質信息系統直接分析和評價的宗旨
　　關鍵詞：空間數據庫，水文地質
　　空間數據庫建設規則作為空間數據模型的設立指導思想，舉足輕重，而恰恰此項工作卻被人們所忽略。對現有空間數據模型理解的正確與否在很大程度上決定著GIS空間數據管理系統研究或應用空間數據庫讀者論壇的成敗，而對空間數據模型的深入研究又直接影響新一代GIS系統的發展。也就是說地理信息系統的發展基本涵蓋了空間數據模型和空間數據庫建設規則的發展。
　　1區域水文地質圖空間數據庫建設現狀
　　1.1空間數據庫建設所應用的GIS軟件簡述
　　目前，國際上在此領域進行深入研究并形成軟件產品的有EsRI的SDE、Mapinfo的spatialware以及Oraele的spatial、IBMDB2的spatialExtender和Imformix的DataBlade、Arc/info、銜cGIs、MaPGIs等。國際上多是空間數據庫與GlS的綜合研究一起，其建庫方法多是依賴于相對應的GIS軟件，我國國土資源部門多應用的是c/info、eGIs、MapGlS軟件。
　　MapGIs軟件作為國內自主研制開發的地理信息系統軟件，在國土、測量、建設、規則等部門得到了廣泛的應用，本次空間數據庫建設所選擇的GlS軟件即為MapGIs軟件。MaPGIS所設立的空間數據模型是一種面向地理實體的空間數據模型，首先強調人對地理世界的理解，其次才是如何將人對地理世界的理解圖示化。這種模型將地理世界分解為實體，通過描述實體的特性和實體間的關系，建立觀察范圍內的地理世界的視圖，通過定義與實體特性、實體關系相關的操作，模擬人類理解地理世界的語義環境。通過對空間數據據進行組織，實現空間數據在計算機中的具體實現。共分為6個層次，分別是地理數據庫、數據集、類、幾何元素、幾何實體、坐標點，如圖1.1所示。
　　圖1.1基于MAPGlS的面向實體的空間數據模型。
　　
　　MAPGIS空間信息的實現以非空間實體被抽象為對象，空間實體被抽象為要素；相同類型的要素構成要素類；相同類型的對象構成對象類；若干對象類或要素類組成要素數據集;若干要素數據集構成地理數據庫。
　　1.2國內空間數據庫及建設方法現狀
　　我國在水文地質空間數據庫建設方面主要體現地下水資源數據庫的建設，經歷了近二十年的歷程，從以dBasem和FoxPro為基礎的屬性數據庫開始到目前的空間數據庫系統，并在實際中得到了應用。近幾年來，隨著GlS技術的發展和普及，空間數據庫建設得到了迅猛發展，在國土資源部的統一部署下，開展了一系列的空間數據庫建設和系統開發應用，對于不同的空間數據庫系統基本設定了一定要求的工作指南或操作手冊，主要包括:
　　(1)地下水動態監測數據庫
　　地下水動態監測數據庫主要是國家級動態監測點的水位監測數據，由中國地質環境監測研究院會同各省地質環境監測總站進行數據更新，數據信息由中國地質環境監測研究院負責管理和發布使用。
　　(2)水文地質鉆孔數據庫
　　在20世紀80年代末期90年代初，中國地質環境監測研究院組織了全國水文地質鉆孔數據庫的建庫工作，開發了基于dBasem的水文地質鉆孔管理系統，并在各省水文隊陸續推廣。該數據庫實際上僅是鉆孔信息以數據庫形式的存貯，但由于當時地質部門處于低谷，再加上信息化軟件的快速更新，因維護的經費無法保證，導致該數據庫基本上不復存在。該數據庫系統的缺點是對于水文地質鉆孔的信息分類及表述時的結構設計很冗長，但又無法全面表述水文地質鉆孔的所有信息，對信息管理造成不便。
　　(3)縣(市)區域水文地質調查空間數據庫
　　結合“縣(市)區域水文地質調查”工作的開展，1995年原地質礦產部科技司開展水文地質空間數據庫標準方面的研究工作，并在此基礎上開展了“縣(市)區域水文地質調查”空間數據庫建設工作，該數據庫的建立為后來的區域水工環空間數據庫建設及方法改進提供了很大的參考思路。該數據庫的不足之處在于僅是對全要素圖的輸入、輸出和空間內部屬性的存貯，但對于投影、數據采集精度等數學基礎的控制很不嚴格，忽視了拓樸關系的存在，導致數據在使用時精度無法控制和誤差的嚴重積累。
　　(4)1/20萬區域水文地質圖空間數據庫
　　該項目于1999年開始，屬于國土資源大調查的數字國土工程項目，并在2000～2005年布置了較大的工作量，由中國地質環境監測研究院負責項目的具體實施，該項目的完成被評為中國地質調查局2006年度十大新聞之一。
　　(5)小比例尺區域水工環空間數據庫建設
　　地質大調查數字國土工程，2001～2005年由中國地質環境監測院牽頭，29個省(市、自治區)具體實施完成。該空間數據庫于2001年編制了“小比例尺區域水工環空間數據庫工作指南”，在全國范圍內共涉及到29個城市，但由于種種原因而被停止。該空間數據庫的空間數據管理是以行政區域為單位進行的，其方法主要是實現了將外掛屬性庫與圖形庫的結合，實際上也是以建設區域水工環空間數據庫的建庫方法的探討，但該項目的實施為綜合分析區域水工環信息如何組織數據源應用奠定了一定的基礎。
　　(6)全國地下水資源評價調查數據庫
　　由中國地質科學院水文地質環境地質研究所牽頭，為徹底查清我國地下水資源的現狀，作為預警工程項目從1999年開始開展了新一輪全國地下水資源調查評價工作，同時建立了全國地下水資源數據庫，其成果己經提交，該數據庫主要從面向用戶的角度出發，在執行過程中編制了錄入指南，實現了傳統的數據庫與空間數據庫的結合，但在地下水資源管理、地下水資源評價等方面的空間數據模型的研究中對該空間數據的使用仍在探討之中。
　　總之，空間數據庫做為地理信息系統GlS的主要研究對象，主要的研究在對空間數據的處理和管理能力，包括數據采集和編輯、空間數據庫、圖形分析和繪圖及空間分析功能，空間數據庫技術在水文地質領域中得到了廣泛應用，這種應用主要體現在空間數據庫和水文地質相關工作的一種結合，開發了一系列的數據信息管理與評價應用軟件，并使該領域發生了深刻的變化。
　　1.3缺陷和不足之處
　　由前述的區域水文地質空間數據庫研究背景、研究意義、空間數據庫技術及水文地質信息系統的發展過程的論述可得知，區域水文地質空間數據庫是水文地質信息系統的基礎、支撐和核心，它將直接影響到水文地質信息系統的存貯、檢索查詢、統計、分析和評價，區域水文地質空間數據庫建設的最終目的是為水工環及相關領域和學科提供符合規范的，并可實現共享和服務的信息資源的水文地質信息。
　　而目前情況下由于種種原因而存在多次重復建設水文地質數據庫和開發水文地質信息系統的現象，同一地域、同一專業要素的數據源，浪費了大量的人力和財力，盡管重復建設卻發現己建成信息資源的無法共享。究其主要原因就是在建立數據庫的過程中各自為政，不論是數據庫中的操作手冊，還是錄入指南均忽視了數據資源的統一性，均不能稱為真正意義上的規則。存在問題主要有以下幾點:
　　(1)水文地質信息分類差異引起的誤差
　　由于水文地質學在其相關領域的基礎地位和廣泛性應用，特別是水文地質信息的特殊性，使得不同人員對水文地質專業的理解程度差異而導致在水文地質信息化建設的理解程度不同，從而導致水文地質信息分類的不同。
　　比如在水文地質圖中存在面狀水體(雙線河、湖泊、水庫等)，部分學者認為在表述地下水富水性時應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進行合并，部分學者認為水體屬于地表水范疇，在地下水富水性圖層不必表述。這種由于學述觀點的不同而對區域水文地質空間數據庫建設觀點的不同，對空間數據的影響是長遠的。
　　(2)重復建設引起的誤差積累
　　水文地質信息化重復建設現象十分突出，特別是同一地域、同一水文地質要素的表示，同一數據源，采用的數據模型基本相同，在使用和對比時發現實際上部分信息資源已進行了重復建設，而又發現由于重復建設卻導致了信息誤差的增加。如地下水水位和水質數據庫，常規的地下水監測數據庫對字段定義和結構定義己基本完善，該數據庫己由各個省的地質環境監測總站每年進行維護，但多數科研項目卻進行了重復錄入。由于采集方式和采集精度不同，造成了本應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生的誤差在信息綜合分析應用時直接導致誤差的積累。
　　(3)建庫方法差異導致數據無法共享
　　雖然建立了多種多樣的水文地質專業分支數據庫，但將已有的信息資源統一起來卻無法整合在一起，主要原因是由于建庫時所定義的數據格式的差異，從而導致現成的信息資源無法使用，而不得不按照自己的思路重新定義數據模型和建庫規則。這就需要根據不同的線圖元要素的重要程度、圖形比例尺及圖形精度來確定柵格圖的放大倍數和對柵格線按一定準則進行處理。類似的問題有很多，總之,沒有規則的數據采集和沒有規矩的方圓均是不合理的。
　　(4)表達方式不同直接對信息系統分析評價產生影響
　　GIS技術的發展完善已使得盡管應用不同的GIS軟件建立的空間數據庫表達方式不同，但可以實現數據資源的互相轉換。在此存在的問題就是由于不同的GIS軟件的精度要求不同，數據采集方式不同而導致數據精度的不同，也對數據資源的使用產生了嚴重的后果。而更嚴重的是屬性格式的表達方式千差萬別，導致空間數據無法被系統軟件讀取，而不得不對數據按照自己的思路重新進行整理。作為表達方式，水文地質信息系統的可識別為目標，而不是簡單的信息資源的羅列，其主要的是要實現水這就要根據水文地質信息的特點進行解決和處理。
　　總之，上述問題的存在，在很大程度上阻礙了水文地質信息的發展，而作為核心的水文地質空間數據庫受到影響更是廣泛，不符合相關標準和規范的空間數據只能是井底之蛙，只有建立了為多學科信息資源共享和服務基礎上的空間數據庫規則，才能建立真正意義上的空間數據庫，進而實現區域水文信息系統的采集、存貯、更新維護、檢索查詢和分析評價，才能使水文地質信息化的應用和發展更廣泛。
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