地质－生态环境空间数据库建设指南

一、目标任务
1.主要工作任务
《1∶25万内陆干旱区地下水资源评价塔里木盆地地下水勘查空间数据库》是在综合研究已有资料的基础上，补充野外实际工作，建立了58个标准图幅的1∶25万空间数据库。
2.技术要求
采用中国地质大学开发的MAPGIS软件平台，完全依照中国地质调查局提出的各项技术标准，执行中国地质调查局最新修订的《西北地下水资源勘查评价空间数据库工作指南》2.0版及其他相关标准。对选定的58幅1∶25万标准图幅综合水文地质图、地质图、生态环境水文地质图、地貌图、地下水开发利用规划图、地下水水化学类型图、地下水资源分布图、平原区地下水质量分区图、综合水文地质剖面图、重点流域等水位线图等图件进行数字化处理和空间数据库的建立。
参考标准或引用标准:
GB 2260中华人民共和国行政区划代码
GB 9649地质矿产术语分类代码
GB/14157水文地质术语
GB/T 14538-93综合水文地质图图例及色标（1∶200000～1∶500000）
GB/T 14848地下水质量标准
GB/T 13923-92，国土基础信息数据分类与代码（中国标准出版社，1992）
DZ/T 0197-1997数字化地质图图层及属性文件格式（国家行业标准）
西北地下水资源勘查评价空间数据库工作指南
3.提交成果
1）数据库成果（光盘汇交）:见表6-1。
2）文档:属性表、图幅基本概况表、工作日志、自检表、互检表、质检组检查表、图面检查表。
表6-1 成果汇交光盘物理存储结构


3）塔里木盆地地下水勘查包括58个标准图幅的水文地质专业图件共7张彩色喷墨全要素图各1张、重点流域等水位线图3张和综合水文地质剖面图1张。
4）《1∶25万内陆干旱区地下水资源评价塔里木盆地地下水勘查空间数据库》建库报告一份。
二、工作方法及流程
（一）项目组织与实施
项目由新疆地质调查院组织，由水文地质工程地质、绘图、计算机等专业技术骨干组成，严格按照规范和技术要求实施。
（二）工作方法
概据任务书的要求，收集、购买已出版的塔里木盆地58幅图的地理信息数字化成果数据，采用中国地质大学开发的MAPGIS6.1软件平台，将此数据在经纬秒格式下进行拼接，按《西北地下水资源勘查评价空间数据库工作指南》标准对地理属性进行了修改。各类专业图件经过专业人员的编图，经审查合格后，采用彩色或灰度扫描，进行图形数字化，做到图元丢失率为0，误差小于0.02mm，其精度均达到设计要求。数据在矢量化过程中以作者原图为主的原则，属性内容以报告和图面内容相结合的方法采集，成果资料中没有的不予反映。
（三）工作流程
本次数据库建设完全按照《西北地下水资源勘查评价空间数据库工作指南》的具体要求，对相关数据资料进行整理。在MAPGIS支持环境下完成图形数据的输入和编辑，利用Access系统下创建的满足《西北地下水资源勘查评价空间数据库工作指南》数据结构要求的数据表，完成外挂属性数据的录入，并实现图层与属性数据的连接。
1.数据信息组成
根据新疆塔里木盆地地下水勘查总体设计书的要求，确定此次工作数据信息的内容为基础地理、基础地质、社会经济信息、水文地质信息（含水文地质条件、水文地质观测、地下水资源等）、环境地质信息、元数据信息，具体的数据信息与内容见表6-2。
表6-2 主要数据类型与数据特征


2.图层划分
新疆塔里木盆地空间数据库的建设，从基础资料图件到成果表达图件，多数内容涉及大量的矢量图形。因此，标准化处理必须确定各种图件的图层划分、图元、属性等方面的内容，以使图形库最大限度地达到共享。图形分层主要考虑到便于图形的操作、管理和计算，同时考虑数据本身的专业数据特点。图层划分详见表6-3 。
表6-3 塔里木盆地地下水勘查空间数据库图层划分


续表


注:#代表含水层编号，含水层未分时，#用“0”替代。

图6-1 工作流程示意图

3.数据准备阶段
作者原图及简单图件用二值或灰度，以300dpi精度扫描，复杂图件用彩色以300DPI精度扫描。所有图件的图式图例参数说明文件放入README文件夹中。
4.数据矢量化阶段
放大70倍进行图件的数字化处理。点线数字化时，要保证其准确性和自然光滑，有坐标的点采用单点展绘的方法直接投影到1∶25万图中，保证了精度。线数字化时，为确保拓扑时弧段不变形，未采用MAPGIS系统提供的线圆滑功能。
5.检查矢量化图件
喷绘数字化图件，对照原图进行自检、互检、抽检，并由水文地质专家进行100％的检查，确保矢量化后的图形数据与原图件一致性和完整性。
6.误差校正
塔里木盆地面积大，横跨4个带。各带图件经检查无误后，生成基于原图高斯北京投影带方式的理论图框，进行误差校正。每标准图幅采集13个控制点，除4个角点外，其余点均匀分布在图幅内。
7.无投影格式下重新拓扑
将检查无误的数据投影到经纬度格式。在经纬度下再进行各带各类图件的拼接，为确保套合精度，重新进行拓扑，录入面属性，再将参与做面的线从整体拓扑图层中弧转线中分离出来，做线属性。
8.喷绘图件
对参与整体拓扑的图层进行拓扑处理、错误检查、修改，然后编辑区颜色。将各图层形成工程文件后，彩喷出图。再由绘图专业人员和水文地质专家对照原图检查，检查出错误进行修改，再出图，再次检查，直至完全无误，最后彩喷成果图件。
9.填写属性卡片
属性卡片的内容以原图和原报告为主要依据。
10.录入属性
在MAPGIS属性库管理模块中将各图层ID号和图元编号做唯一。
11.转换文件格式
将经纬度格式下的属性文件，生成E00文件，转入ARCINFO中，形成最终的ARCINFO格式数据。
工作流程见图6-1。

为确保系统各数据库与各功能模块之间的数据分类、编码及数据文件命名的系统性和唯一性，满足系统正常高效运行以及与其他相关系统协同运作的要求，实现系统之间相互兼容、信息共享，数据库建设时必须遵循有关的标准规范。需参照的标准规范如下：
GB/T2260—98 中华人民共和国行政区划代码
GB/T2808—81 全数字式日期表示法
GB/T9649—88 地质矿产术语分类代码
GB/T13923—92 国土基础信息数据分类代码
DZ/T0001—91 区域地质调查总则（1：50000）
DZ/T0157—95 1：50000地质图地理底图编绘规范
DZ/T0160—95 1：200000地质图地理底图编绘规范及图式
DDB9702 GIS图层描述数据内容标准
地质图空间数据库建设工作指南 中国地质调查局
DDZ9701 资源评价工作中地理信息系统工作细则
DZ/T 0179—1997 地质图用色标准及用色原则
DD2005—01 多目标区域地球化学调查规范（1：25万）中国地质调查局
DD2005—02 区域生态地球化学评价技术要求 中国地质调查局
DD2005—03 生态地球化学评价样品分析技术要求 中国地质调查局
GB/T17296—2000 中国土壤分类与代码
GB/T13989—92 国家基本比例尺地形图分幅编号
DZ/T0167—1995 区域地球化学勘查规范（1：200000）
GB/T18507—2001 城镇土地分等定级规程
GB/T17296—2000 中国土壤分类代码

一、编写目的

建立山东半岛城市群地质－生态环境空间数据库，是“山东半岛城市群地区地质－生态环境综合调查评价及可持续发展研究”项目的设计要求，而山东半岛城市群地质－生态环境空间数据库建设，涉及地质、环境、水文、矿产等专业，并涉及单位较多，需要提交入库的数据也较多，为了指导和规范数据库项目的建设，特编写本指南，重点从建库的数据整理与格式转换阶段规范工作流程，明确最终提交成果，同时对元数据的填写做出了详细规定，本指南对山东半岛城市群空间数据库建设具有指导作用。

二、适用范围

本指南适用于山东半岛城市群地质－生态环境空间数据库建设工作。

三、编写依据及参考标准

1.国家及行业标准

GB/T2260—1999中华人民共和国行政区划代码

GB/T17798—1999地球空间数据交换格式

GB/T13923—92国土基础信息数据分类与代码

GB/T17766—1999固体矿产资源/储量分类

GB/T13989—92国家基本比例尺地形图分幅和编号

GB/T9649—88地质矿产术语分类代码

GB/T9649.16—1998地质矿产术语分类代码矿床学

DZ/T0197—1997数字化地质图图层及属性文件格式

2.部门标准

GX199900X－200X国土资源信息高层分类编码及数据文件命名规则国土资源部省级矿产资源规划编制指南国

国土资源部矿产资源储量数据库标准

中国地质调查局空间数据库工作指南2.0版

版山东半岛城市群地质－生态环境空间数据库建库标准(试行稿)

四、数据库框架设计

1.数据库需求分析

山东半岛城市群数据库是在“山东半岛城市群生态环境地质”项目研究成果的基础上研制、基于Arcinfo平台的空间数据库系统，其总体目标是存储和管理“山东半岛城市群生态环境地质”项目研究成果的资料、信息、地图及提供查询服务，为山东半岛城市群的空间布局管理、规划和决策以及重大项目建设和经济社会可持续发展提供依据。为达成这一总体目标，对数据库建设的需求应该包括以下方面:

1)对项目成果图件及其他数据存储管理的需求，需要构建一个符合要求的空间数据库。

2)提供对山东半岛城市群生态环境地质研究成果的管理、查询与展示。

3)提供山东半岛城市群生态、环境的现状与分级分布情况。

4)组织山东半岛城市群生态环境专题图件，直观地为决策咨询提出相应的对策和解决方案。

(1)功能需求

通过需求分析，得到软件的功能需求。除基本的数据输入、编辑和管理功能外，本系统还应具有以下4个方面的要求:

1)对现有地质－生态环境问题的展示、查询;

2)地质－生态环境质量现状的分析;

3)对地质－生态环境与可持续发展关系的分析评价;

4)保持经济增长和地质－生态环境相协调的对策与建议。

(2)性能需求

本数据库系统的性能需求为:

1)系统稳定性好;

2)可扩展性好;

3)操作简单;

4)可移植性好;

5)保密性。

根据“山东半岛城市群地区地质－生态环境综合调查评价及可持续发展研究”项目需求分析，数据库涉及的基础图件和数据、项目研究的成果数据如下:

1)基础地理、地质图件，采用1∶20万的地理底图和经过简化的地质底图。

2)各专题项目编汇的成果图件，包括:

山东半岛城市群地区地质图;

山东半岛城市群地区卫星遥感影像图;

山东半岛城市群地区区域稳定性综合评价图;

山东半岛城市群地区土地资源环境质量评价图;

山东半岛城市群地区矿产资源综合评价图;

山东半岛城市群地区地表水评价图;

山东半岛城市群地区地下水环境评价图;

山东半岛城市群地区海岸带地质灾害分布图;

山东半岛城市群地区生态环境综合评价图;

山东半岛城市群地区地质灾害易发区分布图;

山东半岛城市群地区地质生态与经济可持续发展对策图;

烟台地区地壳稳定性评价分区图;

烟台地区地质－生态环境分析与评价图;

烟台地区生态功能区划与生态市建设规划图;

青岛地区地壳稳定性评价分区图;

青岛地区海岸带地质环境质量评价图;

青岛地区地质－生态环境评价分区图。

3)属性数据;

4)文字报告;

5)专题图件数据。

2.数据库系统架构

根据以上对数据库需求的分析，结合目前项目的需要和经费情况，采用的系统架构见图12－1。

图12－1 数据库系统架构

本项目采用 ArcGIS Desktop 来搭建系统平台，用以实现定义好的空间数据和非空间数据的存储和管理。系统的核心采用地理数据库 GeoDataBase 体系结构。在后台通过 ArcCat-alog 应用模块来组织和管理所有的 GIS 信息，比如地图、数据集、模型、元数据、服务等; 通过 ArcToolBox 工具来完成数据转换、叠加处理、地理编码、统计分析和投影变换等数据处理。

客户端采用定制的 ArcMap，用以完成数据的显示、分析和编辑。另外可以通过 Arc-GIS 的扩展模块来实现对空间数据进行高效率的可视化和分析; 用 ArcGIS Spatial Analyst实现栅格数据的显示和处理。ArcGIS Desktop 系统平台表现示例见图 12 －2。

在系统数据库建成之后，如项目的后期需要进行数据的共享和发布，可采用 ArcSDE +ArcIMS 的搭配来实现 B / S 构架的数据共享。

图12－2 ArcGIS Desktop系统平台表现示例

3.数据库系统功能软件的系统功能分为基本系统数据管理功能和专业应用扩展功能两大部分。根据需求分析，确定各部分的功能。

1)基本功能部分:包括系统管理，数据输入、编辑、查询和输出，数据处理和图形符号库管理等。

2)扩展功能部分:包括现状展示、分析评价、可持续发展评价和决策支持等。系统的功能模块构成见图12－3。

图12－3 系统的功能模块构成

4.系统软件平台

在本项目的研究中，结合调查评价研究项目的工作实际，选取了美国ESRI公司的ArcGIS软件作为数据库开发的GIS软件平台，同时考虑到各专题研究单位的实际情况，选取MapGIS作为电子图件的绘制软件。在汇总各专题研究单位提交的MapGIS数字图件后，进行MapGIS格式数据向ArcGIS格式数据的转换，将研究成果加载到项目统一的地质－生态环境空间数据库中。本项目选择的ArcGIS软件平台包括ArcGISDesktop、ArcS-DE、ArcIMS等组件。

5.硬件平台选择

除按系统平台的选择原则外，硬件选择从以下方面考虑:

1)硬件的性能:能够满足系统软件平台的运行需求;

2)与其他硬件的兼容性:各种硬件设备可以协同工作;

3)与软件的兼容性:要兼容操作系统、数据库软件或其他应用软件。

可利用现有的计算机硬件，适当增设需要的硬件来构造系统的硬件环境。

6.系统实现步骤

(1)系统设计

1)总体结构设计:主要指系统中各子系统之间关系的设计。

2)系统各子系统或子功能模块的描述:各功能模块要划分到软件单元的层次，要求描述清晰，以满足编码、编译和测试的需要。

3)系统外部接口设计:完成系统外部接口、各软件单元之间的详细设计。

4)数据结构和数据库设计:主要指规划数据组织与表达方式的设计。

5)界面设计:主要指应用系统的操作界面设计。

6)软、硬件设计:主要指系统软硬件运行环境的设计。

7)系统单元测试的详细计划:包括测试集、测试用例和测试步骤。

(2)软件编程

完成程序代码的编写及数据库建库任务。

1)遵照软件设计说明书的要求，利用编程工具编制程序代码，并完成程序代码的测试工作。

2)按照半岛城市群项目数据库标准及数据库建库规范的要求，完成数据建库工作。

(3)系统集成与测试

完成系统集成及测试，生成可实际运行的系统，编写用户使用手册。

1)系统集成。

2)系统集成测试。集成测试的步骤为:

①制定系统各单元、模块、子系统的集成计划和集成测试计划，内容包括测试要求、步骤、数据和时间表等;②编写系统集成、测试文档;③按计划进行系统集成与集成测试，修改错误，再测试，直到符合设计要求;④编写测试报告。

3)编写用户使用手册。

五、数据入库工作流程

工作流程主要用于对规划数据库数据入库方法和过程进行指导。项目数据库的数据入库流程见图12－4。

图12－4 数据入库流程

1.资料收集

主要包括图件、表格和文字资料等项目所涉及的数据和成果。

2.资料预处理

数据预处理就是在全面收集资料的基础上，对资料进行系统的分析研究、综合整理及筛选等。

3.建库文档准备

主要是指对建库所需的文档进行准备，主要为数据整理记录表、属性填卡表准备，MapGIS编图的花纹符号库、线型库、颜色库设定等。

4.数据采集

数据的采集主要包括图件的输入、建立分层文件、属性的输入。

5.数据整理

数据整理的主要内容为:检查数据分层，重新命名分层文件，补充新增图层、调整部分地理、地质和规划专题属性结构，增加部分属性表格，以及整理附加文档等，完成上述工作后要填写元数据采集表并完成对元数据的录入，最后，对所有文件要进行标准化命名。

6.空间数据格式转换

按照项目建库的统一要求，各子项目在MapGIS平台下完成的成果图件，数据需要向ArcInfo格式进行转换。

六、数据质量监控

1.质量监控体系

项目承担单位和实施单位要建立完善的规划数据库建设质量监控体系，并制定相应的制度。

(1)自互检

建立完整的自互检表，每个作业人员的建库工作都要进行100%的自检，并将自检所发现的问题及时改正。在自检的基础上，由项目负责人安排其他作业人员进行60%以上的互检，并将互检结果和修改处理结果如实、完整地记录下来。

(2)抽检

每张图完成后，由项目负责抽取10%进行检查，并确保检查内容全部符合质量要求。

(3)阶段性检查

对建库的每个阶段性成果要进行严格检查把关，如图件扫描矢量化后的图元检查;属性录入后的图元、属性一致性检查等。

2.数据质量监控

(1)空间数据质量检查

空间数据质量检查主要是对成果图上的内容进行质量检查，要分别对MapGIS和ArcInfo格式的所有图层进行逐项检查，包括入库数据图层套合精度、拓扑、命名的标准化规范化、分层的正确性、数据的完整性、属性表结构的正确性、图元与属性的对应性、属性代码的准确性等。

(2)图面质量检查

图面检查是指对提交的成果数据图进行图面内容检查，发现错误应及时修改完善，直至准确无误。

(3)数据表数据质量检查

是指对非空间数据表和空间属性数据表检查数据的正确性，检查数据结构的一致性，并对照规划文本检查与规划实施相关内容的完整性和正确性。

(4)文档检查

资料文档检查主要是检查数据库所要求的文本、研究报告、编制说明、附表等资料文档是否齐全，内容是否正确，并检查元数据采集表及入库数据内容是否合乎要求。

3.数据质量监控指标

上述内容的检查总错误率小于2%，其中，图元(包括点、线、面、注释)错误率小于1%，属性(包括文字、代码、ID号对应、记录个数等)错误率小于2%，凡错误率大于该两值的，或发生图层缺失、附表缺失、文档缺失以及未提交正确的元数据采集表和入库数据的，一律不予通过。

七、提交数据要求

1.提交格式

成果图件:MapGIS格式，含工程、图层和系统库文件。

文档:包括编制说明、研究报告及其他文档资料(Word和Html两种格式)。表格:Access和Excel两种格式。

元数据采集表:Word格式。

2.提交形式

汇交数据存储介质为光盘。在提交成果之前，要进行全面查杀毒，确保数据安全。