空間資料庫建庫規范

Ⅰ 空間資料庫建庫工作程序

1.空間坐標系統

坐標系統：採用1954北京坐標系，高斯-克呂格投影度帶投影，帶號15，中央經線85°30′，單位為m。

高程基準：採用1956黃海高程系。

2.建庫工作程序

在實際操作過程中，採用的建庫流程參考國家數字地質圖建庫標准，結合西天山地區1：25萬地質圖圖幅要素的實際情況，創建GeoDatabase資料庫，構建各要素集和要素類，資料庫結構如圖4-3所示。在矢量化過程中，採用以線性地質要素（斷層，地質界線，岩性邊界等）矢量為起點，以線跟蹤，線拷貝為中心，最後以線轉面（Feature to Poly-gon）的方法生成各面類地質圖層，然後對臨時面文件按各地質要素進行分類，導入各圖幅的標准地質資料庫中，再進行屬性數據的錄入。

在建庫過程中，第一步，對掃描地質圖進行幾何校正。第二步，在ArcGIS Catalog平台上，按照前文討論的各地質要素數據集，各地質要素欄位創建資料庫表結構。在統一的建庫標准下建立完整的西天山地區地質圖數據結構。每一幅地質圖形成一個單獨的地質資料庫（GeoDatabase），每個庫包含相同的數據結構和欄位類型，每一個屬性表形成一個圖層，存放對應的地質幾何要素；並在各自的資料庫下增加臨時線文件、臨時面文件，用來保存第一步線形矢量化後未分類的圖形數據。

在矢量化過程中，我們首先對斷層要素進行矢量，因為斷層線性平滑，多數斷層是地層岩性的公共邊界。斷層矢量完成後緊接著對所有岩性邊界進行矢量，包括沉積岩地層、侵入岩地層和變質岩地層邊界，岩性邊界數據存入臨時線文件，是一個單獨的線要素圖層，在矢量時，如果斷層恰好是岩性邊界的界線或公共邊，這時，為保證幾何圖形拓撲一致性，我們採用 「線跟蹤」 或 「線拷貝」 的方法將公共邊界的斷層線直接拷貝至 「臨時線」 圖層。凡是作為公共邊界的線，我們都採用同樣的方法進行矢量，比如 「地質界線」圖層與其他面狀要素的公共邊界等。

完成各岩性界線的矢量後，檢查若沒有遺漏，利用ArcGIS空間分析模塊的 「線轉面」（Feature to Polygon）工具，將臨時線文件轉換為臨時面文件，設定閉合容差為10m。轉換完成後按照沉積（火山）岩、侵入岩、岩牆進行面狀要素的分類，逐一導入各自相對應的單獨的圖層中。對於脈岩（面）要素、火山機構和礦點（點）要素基本很少與其他圖層共用邊界，因此，直接對這些要素單獨進行矢量便可。最後進行圖形的質量檢查，包括劃分岩性類別檢查，幾何拓撲檢查，檢查無誤且沒有遺漏後，導入標准庫中。這樣基本完成了一幅掃描地質圖各類地質要素的圖形矢量工作，下一步，主要參考圖例、柱狀圖和地質圖說明書進行屬性錄入，如流程圖4-3所示。最後，檢查屬性數據的錄入完整無誤後，便可進行下一圖幅的矢量工作。

對於化探和航磁的數據處理可以採用多種方式，本次研究中主要採用克里金插值和主成分分析對化探、航磁數據進行處理，並結合地質礦產圖說明書相關內容將化探、航磁數據與致礦有關的信息存入空間資料庫中。上述數據的生產均在ArcGIS平台上完成。

3.空間資料庫內容

本次資源潛力評價空間資料庫包含五個要素數據集，15個要素類以及至少6個柵格數據。

地理要素數據集：使用國家基礎地理信息中心的1：25萬地形資料庫中的水系、政區、居民地和交通要素類四個要素類。

基礎地質要素數據集：包括1：25萬區域地層、侵入岩、火山岩、變質岩、構造分區、斷層、礦產7個要素類。其中，資源潛力評價預測底圖數據由地層和侵入體所定義的構造相單元屬性通過數據融合直接生成，各要素類中所包含的屬性內容及相應的數據類型應和區域成礦模型及資源評價所需要素保持一致，實現模型要求與信息的對稱，各屬性編碼參考 《全國礦產資源潛力評價數據模型數據項下屬詞規定分冊》。

物化探要素數據集：包括1：5萬航磁要素類、1：5萬地面磁法要素類、1：20萬區域化探要素類、1：5萬區域化探要素類四個要素類。

物化探柵格數據集：主要存儲由物化探要素類通過克里金插值轉換而來的柵格數據以及在空間分析過程中產生的柵格數據。

遙感柵格數據集：主要用於存儲研究區ETM＋衛星數據，是近年來在地質礦產應用特別是填圖和蝕變信息提取占據主流地位的遙感數據源。

4.資料庫質量控制

空間資料庫在數據完整性、邏輯一致性、位置精度、屬性精度、接縫精度均要求符合中國地質調查局制定的有關技術規定和標準的要求。

Ⅱ 空間資料庫建立

在遙感圖像處理系統空間資料庫的建立過程中，由於我們的大部分資料來源於現有的地圖，因而以地圖的數據處理，採用掃描矢量化的數字化手段進行數據錄入，各種地圖處理，數據入庫工作流程可分為預處理、圖形掃描數字化、圖層數據建立拓撲關系、建屬性資料庫、圖層矢量數據與屬性數據聯接、投影轉換、圖幅拼接、圖面整飾、數據入庫九個階段。如圖7-9所示。

圖7-9 數據採集工作流程圖

（1）圖形預處理

資源信息是多源和多尺度的。毫無疑問，對這些資料的初步整理是數字化工作進程的重要一環。

本系統將採用統一的坐標系統，坐標系為1980西安坐標系，高程系為1985國家高程基準。所有的圖形數據均應該轉換到此坐標系。

（2）圖形掃描數字化

在地圖數據採集過程中，由於地圖原圖質量、內容、比例尺和掃描過程中的種種因素，根據紙介質地圖的圖形要素和彩色特徵提取的分層圖仍會帶有各種雜訊以及不需要的其他一些信息，為了獲得正確的、干凈的數據，在數字化之前，要進行二值化、去臟、光滑、斷線修補、細化處理等預處理步驟。

（3）圖層數據建立拓撲關系與圖形編輯

矢量化後的各圖層，利用ArcGIS軟體提供的功能建立拓撲關系，在建拓撲關系時會發現圖形數據錯誤，要進行編輯、修改，再重新建立拓撲關系，這一過程可能做多次，直到數據正確為止。

（4）建屬性資料庫

按已採集的屬性數據表，和標准規定格式，利用通用的資料庫管理軟體建立分層資料庫，文字型數據要按標准代碼錄入。

（5）圖層矢量數據與屬性數據聯接

按圖元編碼（用戶ID）將矢量數據與屬性數據聯接。對於已建立聯接的各類空間數據和屬性數據，通過ArcGIS 系統對它們做進一步的編輯和修改，確保資料庫的准確性和完整性。在ArcGIS 系統中，圖形數據被分成「點」、「線」、「面」三種幾何要素，它們都有各自相關的屬性，在進行拓撲處理後，這三種要素間便擁有了相關的空間拓撲結構，這種空間數據關系與相應的屬性數據是一種動態聯結關系，這也是在ArcGIS系統中能夠進行空間分析的關鍵所在。屬性數據的編輯可通過ArcGIS系統的資料庫管理系統進行數據結構定義（如數據項名稱、類型、長度等）、數據編輯（如插入、刪除、拷貝等）、數據查詢檢索等等，形成可供使用的屬性資料庫。

（6）投影轉換

同一工作區可能利用不同比例、不同投影的圖件，要對不同來源、不同時間解析度和空間解析度的點、線、面數據進行計算，在拼接圖層之前必須對它們進行投影轉換，使最終形成的圖層均投影到一個坐標系統。

（7）圖幅接邊

圖幅接邊的目的是要保持圖面數據連續性。工作區有多幅圖構成，按上述步驟每幅圖分層建立起圖層之後，要對各相鄰圖幅分層進行拼接，圖幅的接邊精度要滿足相應比例尺的國家精度要求。各圖層中線圖元或面圖元拼接後其圖元編號要進行改變，在右邊圖幅中的圖元拼接後用左邊圖幅內的圖元編號，下邊圖幅的圖元改用上邊圖幅的圖元編號。其屬性數據也要合並為一個，屬性數據結構不相同的圖元（線或面）不能進行圖幅拼接。對於一些圖面標注的內容也要做相應的調整。到現在為止，已完成了圖形庫的建立工作。拼接完成後，仍按圖幅分開儲存與管理。

（8）數據入庫

前面數據處理的目的都是為了使圖形進入GIS資料庫系統中，以作為其他應用系統的數據基礎。圖形數據將採用空間數據管理方式、利用系統軟體將所有圖形及屬性統一存放於Oracle之中。

（9）圖件輸出與圖面整飾

在每一圖幅數字化完成後，或工作區各圖幅分層拼接之後，要對圖面標注內容逐一添加到圖面上。按有關圖例符號標准和用色標准對相應點、線、面圖元的線型、符號、顏色進行設置定義。再就圖名、圖例、比例尺及其圖面內容整飾後，輸出圖件成果。

（10）數據質量控制

檢查內容包括數據完整性、邏輯一致性、位置精度、屬性精度、接邊精度、現勢性等是否符合國家標准及有關技術規定。專題圖形資料庫建設質量控制的方案如下：

建立數據採集標准規范，詳細闡述不同要素的採集要求，作為數據採集的根本基準，統一採集認識。

進行數據採集人員培訓，熟練使用採集軟硬體，掌握採集規范，採集過程中填寫詳細的圖例簿，統一圖例簿格式，記錄每幅圖數據生產過程的基本情況，特別是作業時遇到的問題及處理意見，質量情況等。

數據質量控制採用分級分層管理方式，首先，數據生產操作人員在數據採集過程中嚴格遵守數據採集規范標准，採集後進行數據的第一次檢查；其次，資料庫集成人員進行第二次數據質量檢查；最後，系統總工隨機抽樣檢查。

檢查方式多種多樣，這里主要採用以下3種：屏幕視覺檢查，列印出圖檢查，查錯軟體檢查。

Ⅲ 地質－生態環境空間資料庫建設指南

一、編寫目的

建立山東半島城市群地質－生態環境空間資料庫，是「山東半島城市群地區地質－生態環境綜合調查評價及可持續發展研究」項目的設計要求，而山東半島城市群地質－生態環境空間資料庫建設，涉及地質、環境、水文、礦產等專業，並涉及單位較多，需要提交入庫的數據也較多，為了指導和規范資料庫項目的建設，特編寫本指南，重點從建庫的數據整理與格式轉換階段規范工作流程，明確最終提交成果，同時對元數據的填寫做出了詳細規定，本指南對山東半島城市群空間資料庫建設具有指導作用。

二、適用范圍

本指南適用於山東半島城市群地質－生態環境空間資料庫建設工作。

三、編寫依據及參考標准

1.國家及行業標准

GB/T2260—1999中華人民共和國行政區劃代碼

GB/T17798—1999地球空間數據交換格式

GB/T13923—92國土基礎信息數據分類與代碼

GB/T17766—1999固體礦產資源/儲量分類

GB/T13989—92國家基本比例尺地形圖分幅和編號

GB/T9649—88地質礦產術語分類代碼

GB/T9649.16—1998地質礦產術語分類代碼礦床學

DZ/T0197—1997數字化地質圖圖層及屬性文件格式

2.部門標准

GX199900X－200X國土資源信息高層分類編碼及數據文件命名規則國土資源部省級礦產資源規劃編制指南國

國土資源部礦產資源儲量資料庫標准

中國地質調查局空間資料庫工作指南2.0版

版山東半島城市群地質－生態環境空間資料庫建庫標准(試行稿)

四、資料庫框架設計

1.資料庫需求分析

山東半島城市群資料庫是在「山東半島城市群生態環境地質」項目研究成果的基礎上研製、基於Arcinfo平台的空間資料庫系統，其總體目標是存儲和管理「山東半島城市群生態環境地質」項目研究成果的資料、信息、地圖及提供查詢服務，為山東半島城市群的空間布局管理、規劃和決策以及重大項目建設和經濟社會可持續發展提供依據。為達成這一總體目標，對資料庫建設的需求應該包括以下方面:

1)對項目成果圖件及其他數據存儲管理的需求，需要構建一個符合要求的空間資料庫。

2)提供對山東半島城市群生態環境地質研究成果的管理、查詢與展示。

3)提供山東半島城市群生態、環境的現狀與分級分布情況。

4)組織山東半島城市群生態環境專題圖件，直觀地為決策咨詢提出相應的對策和解決方案。

(1)功能需求

通過需求分析，得到軟體的功能需求。除基本的數據輸入、編輯和管理功能外，本系統還應具有以下4個方面的要求:

1)對現有地質－生態環境問題的展示、查詢;

2)地質－生態環境質量現狀的分析;

3)對地質－生態環境與可持續發展關系的分析評價;

4)保持經濟增長和地質－生態環境相協調的對策與建議。

(2)性能需求

本資料庫系統的性能需求為:

1)系統穩定性好;

2)可擴展性好;

3)操作簡單;

4)可移植性好;

5)保密性。

根據「山東半島城市群地區地質－生態環境綜合調查評價及可持續發展研究」項目需求分析，資料庫涉及的基礎圖件和數據、項目研究的成果數據如下:

1)基礎地理、地質圖件，採用1∶20萬的地理底圖和經過簡化的地質底圖。

2)各專題項目編匯的成果圖件，包括:

山東半島城市群地區地質圖;

山東半島城市群地區衛星遙感影像圖;

山東半島城市群地區區域穩定性綜合評價圖;

山東半島城市群地區土地資源環境質量評價圖;

山東半島城市群地區礦產資源綜合評價圖;

山東半島城市群地區地表水評價圖;

山東半島城市群地區地下水環境評價圖;

山東半島城市群地區海岸帶地質災害分布圖;

山東半島城市群地區生態環境綜合評價圖;

山東半島城市群地區地質災害易發區分布圖;

山東半島城市群地區地質生態與經濟可持續發展對策圖;

煙台地區地殼穩定性評價分區圖;

煙台地區地質－生態環境分析與評價圖;

煙台地區生態功能區劃與生態市建設規劃圖;

青島地區地殼穩定性評價分區圖;

青島地區海岸帶地質環境質量評價圖;

青島地區地質－生態環境評價分區圖。

3)屬性數據;

4)文字報告;

5)專題圖件數據。

2.資料庫系統架構

根據以上對資料庫需求的分析，結合目前項目的需要和經費情況，採用的系統架構見圖12－1。

圖12－1 資料庫系統架構

本項目採用 ArcGIS Desktop 來搭建系統平台，用以實現定義好的空間數據和非空間數據的存儲和管理。系統的核心採用地理資料庫 GeoDataBase 體系結構。在後台通過 ArcCat-alog 應用模塊來組織和管理所有的 GIS 信息，比如地圖、數據集、模型、元數據、服務等; 通過 ArcToolBox 工具來完成數據轉換、疊加處理、地理編碼、統計分析和投影變換等數據處理。

客戶端採用定製的 ArcMap，用以完成數據的顯示、分析和編輯。另外可以通過 Arc-GIS 的擴展模塊來實現對空間數據進行高效率的可視化和分析; 用 ArcGIS Spatial Analyst實現柵格數據的顯示和處理。ArcGIS Desktop 系統平台表現示例見圖 12 －2。

在系統資料庫建成之後，如項目的後期需要進行數據的共享和發布，可採用 ArcSDE +ArcIMS 的搭配來實現 B / S 構架的數據共享。

圖12－2 ArcGIS Desktop系統平台表現示例

3.資料庫系統功能軟體的系統功能分為基本系統數據管理功能和專業應用擴展功能兩大部分。根據需求分析，確定各部分的功能。

1)基本功能部分:包括系統管理，數據輸入、編輯、查詢和輸出，數據處理和圖形符號庫管理等。

2)擴展功能部分:包括現狀展示、分析評價、可持續發展評價和決策支持等。系統的功能模塊構成見圖12－3。

圖12－3 系統的功能模塊構成

4.系統軟體平台

在本項目的研究中，結合調查評價研究項目的工作實際，選取了美國ESRI公司的ArcGIS軟體作為資料庫開發的GIS軟體平台，同時考慮到各專題研究單位的實際情況，選取MapGIS作為電子圖件的繪制軟體。在匯總各專題研究單位提交的MapGIS數字圖件後，進行MapGIS格式數據向ArcGIS格式數據的轉換，將研究成果載入到項目統一的地質－生態環境空間資料庫中。本項目選擇的ArcGIS軟體平台包括ArcGISDesktop、ArcS-DE、ArcIMS等組件。

5.硬體平台選擇

除按系統平台的選擇原則外，硬體選擇從以下方面考慮:

1)硬體的性能:能夠滿足系統軟體平台的運行需求;

2)與其他硬體的兼容性:各種硬體設備可以協同工作;

3)與軟體的兼容性:要兼容操作系統、資料庫軟體或其他應用軟體。

可利用現有的計算機硬體，適當增設需要的硬體來構造系統的硬體環境。

6.系統實現步驟

(1)系統設計

1)總體結構設計:主要指系統中各子系統之間關系的設計。

2)系統各子系統或子功能模塊的描述:各功能模塊要劃分到軟體單元的層次，要求描述清晰，以滿足編碼、編譯和測試的需要。

3)系統外部介面設計:完成系統外部介面、各軟體單元之間的詳細設計。

4)數據結構和資料庫設計:主要指規劃數據組織與表達方式的設計。

5)界面設計:主要指應用系統的操作界面設計。

6)軟、硬體設計:主要指系統軟硬體運行環境的設計。

7)系統單元測試的詳細計劃:包括測試集、測試用例和測試步驟。

(2)軟體編程

完成程序代碼的編寫及資料庫建庫任務。

1)遵照軟體設計說明書的要求，利用編程工具編製程序代碼，並完成程序代碼的測試工作。

2)按照半島城市群項目資料庫標准及資料庫建庫規范的要求，完成數據建庫工作。

(3)系統集成與測試

完成系統集成及測試，生成可實際運行的系統，編寫用戶使用手冊。

1)系統集成。

2)系統集成測試。集成測試的步驟為:

①制定系統各單元、模塊、子系統的集成計劃和集成測試計劃，內容包括測試要求、步驟、數據和時間表等;②編寫系統集成、測試文檔;③按計劃進行系統集成與集成測試，修改錯誤，再測試，直到符合設計要求;④編寫測試報告。

3)編寫用戶使用手冊。

五、數據入庫工作流程

工作流程主要用於對規劃資料庫數據入庫方法和過程進行指導。項目資料庫的數據入庫流程見圖12－4。

圖12－4 數據入庫流程

1.資料收集

主要包括圖件、表格和文字資料等項目所涉及的數據和成果。

2.資料預處理

數據預處理就是在全面收集資料的基礎上，對資料進行系統的分析研究、綜合整理及篩選等。

3.建庫文檔准備

主要是指對建庫所需的文檔進行准備，主要為數據整理記錄表、屬性填卡表准備，MapGIS編圖的花紋符號庫、線型庫、顏色庫設定等。

4.數據採集

數據的採集主要包括圖件的輸入、建立分層文件、屬性的輸入。

5.數據整理

數據整理的主要內容為:檢查數據分層，重新命名分層文件，補充新增圖層、調整部分地理、地質和規劃專題屬性結構，增加部分屬性表格，以及整理附加文檔等，完成上述工作後要填寫元數據採集表並完成對元數據的錄入，最後，對所有文件要進行標准化命名。

6.空間數據格式轉換

按照項目建庫的統一要求，各子項目在MapGIS平台下完成的成果圖件，數據需要向ArcInfo格式進行轉換。

六、數據質量監控

1.質量監控體系

項目承擔單位和實施單位要建立完善的規劃資料庫建設質量監控體系，並制定相應的制度。

(1)自互檢

建立完整的自互檢表，每個作業人員的建庫工作都要進行100%的自檢，並將自檢所發現的問題及時改正。在自檢的基礎上，由項目負責人安排其他作業人員進行60%以上的互檢，並將互檢結果和修改處理結果如實、完整地記錄下來。

(2)抽檢

每張圖完成後，由項目負責抽取10%進行檢查，並確保檢查內容全部符合質量要求。

(3)階段性檢查

對建庫的每個階段性成果要進行嚴格檢查把關，如圖件掃描矢量化後的圖元檢查;屬性錄入後的圖元、屬性一致性檢查等。

2.數據質量監控

(1)空間數據質量檢查

空間數據質量檢查主要是對成果圖上的內容進行質量檢查，要分別對MapGIS和ArcInfo格式的所有圖層進行逐項檢查，包括入庫數據圖層套合精度、拓撲、命名的標准化規范化、分層的正確性、數據的完整性、屬性表結構的正確性、圖元與屬性的對應性、屬性代碼的准確性等。

(2)圖面質量檢查

圖面檢查是指對提交的成果數據圖進行圖面內容檢查，發現錯誤應及時修改完善，直至准確無誤。

(3)數據表數據質量檢查

是指對非空間數據表和空間屬性數據表檢查數據的正確性，檢查數據結構的一致性，並對照規劃文本檢查與規劃實施相關內容的完整性和正確性。

(4)文檔檢查

資料文檔檢查主要是檢查資料庫所要求的文本、研究報告、編制說明、附表等資料文檔是否齊全，內容是否正確，並檢查元數據採集表及入庫數據內容是否合乎要求。

3.數據質量監控指標

上述內容的檢查總錯誤率小於2%，其中，圖元(包括點、線、面、注釋)錯誤率小於1%，屬性(包括文字、代碼、ID號對應、記錄個數等)錯誤率小於2%，凡錯誤率大於該兩值的，或發生圖層缺失、附表缺失、文檔缺失以及未提交正確的元數據採集表和入庫數據的，一律不予通過。

七、提交數據要求

1.提交格式

成果圖件:MapGIS格式，含工程、圖層和系統庫文件。

文檔:包括編制說明、研究報告及其他文檔資料(Word和Html兩種格式)。表格:Access和Excel兩種格式。

元數據採集表:Word格式。

2.提交形式

匯交數據存儲介質為光碟。在提交成果之前，要進行全面查殺毒，確保數據安全。

Ⅳ 地質－生態環境空間資料庫建庫標准

一、范圍

本標準定義了山東半島城市群地質－生態環境空間資料庫的數據結構框架、數據實體及實體之間的相互關系，定義了成果圖件空間數據的要素集、要素類、要素分類代碼及屬性數據項，可用於山東半島城市群項目數據的採集、存儲、管理、共享及資料庫建設。

二、規范性引用文件

下列標准所包含的條文，通過在本標准中引用而構成為本標準的條文。本標准出版時，所示版本均為有效。所有標准都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標准最新版本的可能性。

GB / T 1. 1—2000 標准化工作導則 第 1 部分: 標準的結構和編寫規則

GB / T 13923—92 國土基礎信息數據分類代碼

GB / T 2260—1999 中華人民共和國行政區劃代碼

GB / T 2659 世界各國和地區名稱代碼

GB / T 9649—88 地質礦產術語分類代碼

DZ / T 0160—95 1∶ 200000 地質圖地理底圖編繪規范及圖式

DZ / T 0197—1997 數字化地質圖圖層及屬性文件格式

GB 958—99 區域地質圖圖例 ( 1∶ 50000)

DZ / T 0179—1997 地質圖用色標准及用色原則

DDB 9702 GIS 圖層描述數據內容標准

GB 17108—1997 海洋功能區劃技術導則

中國地質調查局 地質圖空間資料庫建設工作指南 ( 2. 0 版)

中國地質調查局 1∶ 20 萬區域水文地質圖空間資料庫圖層及屬性文件格式工作指南

三、術語和定義

本標准涉及的主要術語如下:

1. 地理信息資料庫 ( geodatabase)

採用標准關系資料庫技術來管理、表現地理信息的空間資料庫。

2. 數據包 ( data package)

邏輯相關數據實體的集合，本標准中將山東半島城市群項目數據整體視作一個數據包。

3. 數據實體 ( data entity)

描述專業領域同一類型數據的數據元素的集合，如地質構造數據實體，概念上等同於UML 的類。數據實體可通過一個或多個相關的數據元素及相關的數據實體定義。

4. 數據集 ( dataset)

邏輯相關數據組成的數據集合，如一幅地圖可視作一個數據集，數據集是一個邏輯上的整體。

5. 數據子集 ( subdataset)

按一定規則劃分的數據集中邏輯相關數據的集合，本標准中的一個數據子集對應一個地圖要素類，數據子集類別對應地圖上的圖層劃分。

6. 空間數據 ( spatial data)

用來表示空間實體的位置、形狀、大小和分布特徵諸方面信息的數據。空間數據不僅具有實體本身的空間位置及形態信息，而且還有實體屬性和空間關系 ( 如拓撲關系)信息。

7. 空間參照系 ( spatial reference)

對地理信息數據的空間范圍和投影的描述。

8. 地圖 ( map)

地理信息的圖形描述，包括地理信息數據和地圖元素，如標題、圖例和比例尺等。本標准中將一幅地圖視作一個數據集進行管理，並通過一組要素集 ( 要素類、關系類、屬性表的集合) 、空間參照系、地圖樣式定義地圖的數據內容及顯示方式。

9. 圖層 ( layer)

地圖上特定區域范圍內按一定規則劃分的相似要素類的集合，如水系、城鎮。圖層為要素類的專題組合及表現，一個圖層定義了它包含地理信息數據的地理位置和顯示方法。

10. 要素 ( feature)

現實世界中的對象在地圖圖層中的表示，如地圖中表示道路的一條線。

……

四、縮略語和符號

1. 縮略語

ARD 圖外整飾要素 ( Elements Around Map)

BMAP 地理底圖 ( Basemap)

BOU 境界、邊界 ( Bourn)

CD 代碼 ( Code)

COL 綜合柱狀圖 ( Colomnar Chart)

DT 日期 ( Date)

ELE 地形高程 ( Elevation)

……

2. UML 類圖符號

山東半島城市群地區地質－生態環境與可持續發展研究

3. ER 圖符號

山東半島城市群地區地質－生態環境與可持續發展研究

五、基於 UML 的 Geodatabase 的空間數據模型

構建地質數據的空間數據模型是建立地質信息資料庫的一項關鍵工作，是資料庫建設的基礎。Geodatabase 數據模型作為 ArcGIS 軟體平台的一種通用數據形式，目前已被國內外眾多地質空間資料庫的建設所採用。數據建模也已經成為地質資料庫建立的一項主要內容。

目前針對地質、水文、礦產、海洋等多個領域的專業 Geodatabase 數據模型都已存在，國內目前應用於區域地質 － 生態環境調查的綜合地質 － 生態環境空間數據模型還比較少見。因此，本項目在分析國內外目前比較通用的各專業數據模型的基礎上，提出了專門面向山東半島城市群地質 － 生態環境空間資料庫建設的 Geodatabase 數據模型。

在 Geodatabase 數據模型中，允許定義要素之間類型的關聯，Geodatabase 對空間數據管理以關系資料庫為基礎，利用商用關系資料庫成熟的數據處理能力對空間數據和非空間數據進行統一管理。Geodatabase 使用面向對象的方法，使得要素可以具有自己的行為和屬性，並且要素類具有繼承性、多態性和封裝性。這樣，以更加適合自然的行為和人的思維方式去組織數據，更精確地模擬真實世界。

1. Geodatabase 數據模型的結構體系

Geodatabase 數據模型作為一種新型的面向對象的數據模型，融入了面向對象的核心技術，如類 ( Class) 、對象 ( Object) 、封裝 ( Encapsulation) 、繼承 ( Inheritance) 和多態( Polymorphism) 等思想和技術。Geodatabase 數據模型的目的就是為了讓用戶能更容易、更自然地表示 GIS 數據特徵和更容易地建立特徵之間的各種關系。Geodatabase 空間資料庫數據模型如表 12 －1 所示。

表 12 －1 Geodatabase 內部結構

續表

2. Geodatabase 資料庫模型的特點

Geodatabase 有兩種，即個人與多用戶 Geodatabase。

1) 個人 Geodatabase 支持內置於 ArcGIS 系統並提供對本地數據的訪問，適用於面向項目的 GIS，在 Microsoft Access 資料庫平台上實現，提供生成和更新 Access 資料庫的服務，可處理小型或適中的 Access 資料庫。但個人 Geodatabase 的存儲容量有不能超過 2GB的限制。

2) 多用戶的 Geodatabase 是通過 ArcSDE ( ARC 空間資料庫引擎) 實現的。ArcSDE可以生成和訪問從小型到大型的 Geodatabase 並提供關系型數據的開放界面。

與標準的關系資料庫相比，Geodatabase 簡化了地理數據建模的工作，因為它包含有用於建模地理信息的通用模型。

此外，Geodatabase 還同時支持兩個視圖，即對象視圖和關系視圖。這樣就綜合了對象視圖和關系視圖兩者的優點。對象視圖在 Geodatabase 中占據主導地位，其目的是提供一個接近於邏輯數據模型的數據模型，因而更接近於現實。關系視圖則用於一些 Geodata-base 數據的常規處理，它表示的是一些簡單地理對象的特徵。

3. 基於 UML 的 Geodatabase 數據模型的設計

( 1) Geodatabase 資料庫設計的方法

在 ArcGIS 中，建立地理資料庫可以有多種方法。藉助 ArcCatalog，可以通過 3 種方式建立新的地理資料庫。

第一種方法是建立一個新的地理資料庫。

第二種方法是移植已經存在的數據到地理資料庫中去。

第三種方式是用 CASE 工具來建立地理資料庫。

( 2) 面向對象和 UML ( 統一建模語言)

面向對象是軟體程序設計中的一種新思想，它能使程序設計更加貼近現實，並且花費更小的精力。面向對象方法學包含了對象 ( object) 、類 ( classification) 、繼承 ( inherit-ance) 、聚集和消息 ( messages) 的概念。

UML ( Unified Modeling Language，統一建模語言) 是一種基於面向對象方法的建模語言，具有創建系統的靜態結構和動態行為等多種結構模型的能力，是一種通用的建模語言。在 Geodatabase 的設計中，主要用到描述系統靜態結構的類圖。類圖的節點表示系統中的類及其屬性和操作。類圖的邊表示類之間的聯系，包括繼承、關聯、依賴、聚合等。

類的表示由 3 個部分方框組成，上面部分給出了類的名稱; 中間部分給出了該類的單個對象的屬性; 下面部分給出了一些可以應用到這些對象的操作。類的表示如圖 12 －5。

圖 12 －5 類的表示

關聯是對類的實例之間聯系的命名，與關聯有關的內容有關聯元數 ( Degree) 、關聯角色 ( Role) 和重復度 ( Multiplicity) 。

UML 中有 3 種類型的類: 抽象類 ( abstract class) 、可創建化類 ( creatable class) 和可實例化類 ( instantiable class) 。

UML 類圖的符號見本節第四部分內容。

( 3) 面向對象的地理數據模型的設計方法

利用 CASE 工具進行 Geodatabase 數據模型設計的步驟具體為:

1) 在 CASE 工具中進行 UML 建模。

2) 將設計好的 UML 模型載入資料庫 ( repositry) 。

3) 利用 GIS 軟體提供的 CASE 介面，根據資料庫中的 UML 模型生成空間資料庫結構。至此，Geodatabase 空間資料庫結構初具雛形。在 GIS 軟體環境中，現在可以將新生成的數據或已有的數據進行格式轉換後載入到設計好的 Geodatabase 空間資料庫中，由空間資料庫統一管理。利用 CASE 工具來建立 Geodatabase 地理資料庫的工作流程見圖12 － 6。

圖 12 －6 利用 CASE 工具來建立 Geodatabase 地理資料庫的工作流程

六、地質 － 生態環境 Geodatabase 數據模型的建立

( 一) 數據模型設計的依據

根據山東半島城市群地質 － 生態環境調查評價研究工作的需要和山東半島城市群地質 － 生態環境 GIS 資料庫系統的整體設計要求，結合各地質 － 生態環境要素的成果圖件和文本報告資料，利用 UML 設計工具 Microsoft Visio 完成了山東半島城市群地質 － 生態環境Geodatabase 數據模型的設計 ( 圖 12 － 7) 。

圖 12 －7 山東半島城市群地質 － 生態環境 Geodatabase 數據模型的設計依據

( 二) 山東半島城市群地質 － 生態環境資料庫的 UML 類圖

1. 數據集管理

山東半島城市群項目數據包中的數據以數據集為單元統一組織管理，數據集管理方式就是將一份文字報告或一幅成果圖件視作邏輯上的整體，用 「數據集編號」唯一標識，通過數據集實體統一管理。同一數據集的不同實體，例如成果圖中的圖層，通過實體中的「數據集編號」元素關聯。

2. 空間數據管理

山東半島城市群項目數據包由文字報告及成果圖件兩大類數據組成，並以成果圖件為主，成果圖件是一空間數據實體，統一存儲在面向對象的地理信息資料庫中，以圖幅為單元進行管理。

3. 數據包總體結構

本標准中山東半島城市群項目數據包總體結構用 UML 模型來體現，山東半島城市群項目數據包由 「成果報告」、「元數據」及 「存檔文件」3 個數據實體 ( UML 類) 組成，通過 「數據集」實體統一組織管理。「成果報告」由它的繼承類 「文字報告」及 「成果圖件」定義，為研究成果數據包的主體數據。「元數據」及 「存檔文件」為數據集的輔助數據，「元數據」存放文字報告或成果圖件的元數據; 「存檔文件」存放文字報告或成果圖件的相關存檔文件，供數據集數據的整體下載與利用。

一個 「數據集」實體對應一個項目的 「文字報告」或一幅 「成果圖件」; 每一個數據集必須有一個而且只能有一個 「元數據」文件; 「存檔文件」是 「數據集」的可選聚合實體。

「成果圖件」是一空間數據實體，由特定的面向對象地理信息資料庫 ( Geodatabase)統一存儲、管理。一幅 「成果圖件」數據內容由一組空間要素集 ( 基礎地理要素集、地質要素集、地球物理要素集、地球化學要素集、輔助要素集) 組成，空間要素集數據類型包括矢量 ( Feature Dataset，簡稱要素集) 、柵格 ( Raster Dataset) 和 TIN ( TIN Dataset)3 種。

4. 數據集編號的編碼規則

數據集編號由資料庫管理方統一編碼，必須保證編號在資料庫中唯一，編號中的英文字母全部大寫。

山東半島城市群項目數據集按 「項目或圖幅—提交單位—提交年份—成果序號」編碼。數據集編號的字元串長度不得超過 22 位，以保證 「數據集編號 + 要素類名」的字元串總長度不超過 30 位。

5. 成果圖件要素類命名規則

要素類名字元串總長度不得超過 8 位。

矢量要素類按 「要素集類型 + 要素類名 + 要素類型」命名，全部用大寫英文字母表示。「要素集類型」用一位代碼表示，如 「L」表示基礎地理要素集。柵格數據集數據以「要素集類型 + 要素類型」命名，要素類型用代碼 RAS 表示，如 「DRSRAS」表示遙感柵格數據。TIN 數據集數據以 「要素集類型 + 要素類型」命名，要素類型用代碼 TIN 表示，如 「LELETIN」表示地面高程 TIN。

6. 成果圖件要素分類編碼規則

要素分類編碼用以標識不同的要素類要素，保證地圖要素存儲、交換、顯示的一致性。

( 1) 分類編碼原則

1) 科學性、系統性;

2) 相對穩定性;

3) 不受地圖比例尺的限制;

4) 完整性和可擴展性;

5) 適用性。

( 2) 分類編碼方法

成果圖件要素類中不同要素的分類編碼採用中華人民共和國國家標准 《國土基礎信息數據分類與代碼》的編碼結構，結構如下:

山東半島城市群地區地質－生態環境與可持續發展研究

大類碼、小類碼、一級代碼和二級代碼分別用數字順序排列。識別位由用戶自行定義，以便於擴充。在本項目中編碼分兩類: ①基礎地理要素編碼; ②地質專業要素編碼( 地質、地球物理、地球化學等) 。

( 三) 山東半島城市群項目數據實體及實體關系

山東半島城市群項目數據實體類及其代碼見表 12 －2，實體類名代碼按實體類的英文名縮略語編碼，本標准中山東半島城市群項目數據實體及實體間關系用 UML 及實體關系圖 ( ERD) 來體現。

表 12 －2 山東半島城市群項目數據實體類及其代碼

1. 數據集實體 ( MGRD_Dataset)

山東半島城市群項目數據包中的 「數據集」實體用來統一組織管理 「文字報告」、「成果圖件」、「元數據」及 「存檔文件」數據實體，「數據集」實體中的數據項包含數據集的歸屬項目、提交日期、提交單位、主題類別及地理范圍等可用於數據集檢索的信息。一個 「數據集」實體對應一個項目的 「文字報告」或一幅 「成果圖件」，「數據集」實體與 「元數據」實體間為一一對應關系，與 「存檔文件」實體間為一對多的對應關系。「數據集」實體的數據內容及其存儲表通過 「數據子集」實體分類定義，主鍵 ［數據集編號］可用於同一數據集中不同 「數據子集」的關聯，也可用於數據集對應的 「元數據」及「存檔文件」的關聯。

2. 成果報告數據實體 ( MGRD SumTmaryReport)

研究成果報告數據實體包括項目的最終綜合文字報告及相應的成果圖件。

( 1) 文字報告數據實體 ( SR_WordReport)

文字報告數據實體包括 「文字報告」及圖像格式的 「報告附圖」數據實體，文字報告及附圖均以二進制大對象存儲。數據實體之間通過 ［數據集編號］ 關聯。

( 2) 成果圖件數據實體 ( SR_hemeMapSet)

「成果圖件」數據實體是一空間數據實體，主要以矢量圖形格式存儲在地理信息資料庫中，其中也包括柵格數據及 TIN 數據用於數據的空間分析。

1) 要素集: 「成果圖件」 數據實體以圖幅為數據集單元進行管理; 圖幅內容以分屬不同空間要素集 ( 基礎地理要素集、地質要素集、地球物理要素集、地球化學要素集、輔助要素集) 的要素類組合，同一個要素集內的要素類享有同一空間參照系，相互具有拓撲關系。

2) 要素類: 一個要素類的存儲單元為關系資料庫中的一個數據表，要素類圖元類型有點、線、面、注記 4 種，一個要素類只能包含一種圖元類型。本標准中基礎地理要素集、地質要素集、地球物理要素集、地球化學要素類、輔助要素集的要素類用 UML 類圖體現。

3) 圖層: 圖層為要素類的專題組合及表現，不同圖層的組合即構成了可視化 「成果圖件」。本項目通過對數據來源的分析，提出並建立了適合山東半島城市群地區地質 － 生態環境調查與評價特點的空間資料庫數據圖層。考慮到空間數據的應用和相互轉換，每一圖層均應建立相應的內部屬性表，屬性表必須包含一些基本欄位內容，根據具體任務的不同，需靈活擴充內部屬性表欄位內容。 「成果圖件」數據實體的圖層劃分及其代碼見表 12 －3。

4) 要素類屬性: 要素類的要素特徵由屬性表定義，屬性表每一行對應一個要素，每一列包含要素的一個特徵信息。

表 12 －3 成果圖件數據實體的圖層劃分及其代碼

5) 要素類要素分類: 同一要素類中不同類型的要素用不同的代碼標識，通過屬性表中的 「編碼」 ( GEO_CODE) 數據項體現，以便地圖中同一要素類要素的分類顯示，並保證地圖要素存儲、交換、顯示的一致性。在本項目中成果圖件的基礎地理要素分類代碼採用中華人民共和國國家標准 《國土基礎信息數據分類與代碼》，並根據需要進行了擴充，地質專業要素分類代碼全部由本標準定義，見表 12 －4 和表 12 －5。

表 12 －4 基礎地理要素分類代碼

表 12 －5 地質專業要素分類代碼

圖12 -8 山東半島城市群項目數據包UML類圖

圖層編碼中，第一位為圖類代碼，L 代表基礎地理類圖層; D 代表基礎地質類圖層;G 代表國土資源圖層; W 代表地殼穩定性圖層; S 代表水資源圖層; H 代表海岸帶圖層;T 代表生態環境圖層; R 代表人類工程活動圖層; F 代表分析評價圖層; Y 代表預測與防治圖層; Z 代表輔助圖層。第二位為比例尺代碼，圖件均採用 1∶ 50 萬比例尺，代碼為 B。第三位到第五位為圖名的漢語拼音首字母縮寫。第六位為圖層數字編號。

( 四) 山東半島城市群項目 UML 類圖

1. 山東半島城市群項目數據包 UML 類圖

UML 類圖見圖 12 － 8。

2. 成果圖件要素集 UML 類圖

1) 基礎地理要素集實體 UML 類圖 ( FD_Geography) 。本項目將基礎地理要素分為地理網格、居民地、境界、交通網、地貌地形、水系、海洋海岸帶、行政區劃、柵格數據等 9個抽象要素類，建立了 「各市基本情況」對象類，與表明各地區域的 「城市群」類相連接，將山東半島城市群8 個地級市的地理位置數據與地區的基本資料數據有機地聯系起來。

2) 地質要素集實體 UML 類圖 ( FD_Geology) 。

3) 國土資源要素集實體 UML 類圖 ( FD_LandResource) 。

4) 水資源要素集實體 UML 類圖 ( FD_WaterResource) 。

5) 生態環境要素集實體 UML 類圖 ( FD_Environment) 。

6) 輔助要素集實體 UML 類圖 ( FD_Ancillary) 。

3. 山東半島城市群項目數據實體關系圖

1) 數據集實體 ER 圖 ( MGRD_DataSet) 。

2) 研究成果報告數據實體 ER 圖 ( MGRD_SummaryReport) ( 圖 12 － 9) 。

圖 12 －9 研究成果報告數據實體 ER 圖 ( MGRD_SummaryReport)

七、山東半島城市群項目數據包數據字典

( 一) 數據集實體 ( MGRD_DataSet)

山東半島城市群地區地質－生態環境與可持續發展研究

( 二) 研究成果報告數據實體 ( MGRD_SummaryReport)

1. 文字報告數據實體 ( SR_WordReport)

山東半島城市群地區地質－生態環境與可持續發展研究

2. 成果圖件數據實體 ( SR_ThemeMapSet)

( 1) 基礎地理要素集實體 ( FD_Geography)

山東半島城市群地區地質－生態環境與可持續發展研究

( 2) 地質要素集實體 ( FD_Geology)

山東半島城市群地區地質－生態環境與可持續發展研究

( 3) 水資源要素集實體 ( FD_HydroResource)

山東半島城市群地區地質－生態環境與可持續發展研究

Ⅳ 建立空間資料庫的原理、方法和步驟

一、目標任務

1.主要工作任務

《1∶25萬內陸乾旱區地下水資源評價塔里木盆地地下水勘查空間資料庫》是在綜合研究已有資料的基礎上，補充野外實際工作，建立了58個標准圖幅的1∶25萬空間資料庫。

2.技術要求

採用中國地質大學開發的MAPGIS軟體平台，完全依照中國地質調查局提出的各項技術標准，執行中國地質調查局最新修訂的《西北地下水資源勘查評價空間資料庫工作指南》2.0版及其他相關標准。對選定的58幅1∶25萬標准圖幅綜合水文地質圖、地質圖、生態環境水文地質圖、地貌圖、地下水開發利用規劃圖、地下水水化學類型圖、地下水資源分布圖、平原區地下水質量分區圖、綜合水文地質剖面圖、重點流域等水位線圖等圖件進行數字化處理和空間資料庫的建立。

參考標准或引用標准:

GB 2260中華人民共和國行政區劃代碼

GB 9649地質礦產術語分類代碼

GB/14157水文地質術語

GB/T 14538-93綜合水文地質圖圖例及色標（1∶200000～1∶500000）

GB/T 14848地下水質量標准

GB/T 13923-92，國土基礎信息數據分類與代碼（中國標准出版社，1992）

DZ/T 0197-1997數字化地質圖圖層及屬性文件格式（國家行業標准）

西北地下水資源勘查評價空間資料庫工作指南

3.提交成果

1）資料庫成果（光碟匯交）:見表6-1。

2）文檔:屬性表、圖幅基本概況表、工作日誌、自檢表、互檢表、質檢組檢查表、圖面檢查表。

表6-1 成果匯交光碟物理存儲結構

3）塔里木盆地地下水勘查包括58個標准圖幅的水文地質專業圖件共7張彩色噴墨全要素圖各1張、重點流域等水位線圖3張和綜合水文地質剖面圖1張。

4）《1∶25萬內陸乾旱區地下水資源評價塔里木盆地地下水勘查空間資料庫》建庫報告一份。

二、工作方法及流程

（一）項目組織與實施

項目由新疆地質調查院組織，由水文地質工程地質、繪圖、計算機等專業技術骨幹組成，嚴格按照規范和技術要求實施。

（二）工作方法

概據任務書的要求，收集、購買已出版的塔里木盆地58幅圖的地理信息數字化成果數據，採用中國地質大學開發的MAPGIS6.1軟體平台，將此數據在經緯秒格式下進行拼接，按《西北地下水資源勘查評價空間資料庫工作指南》標准對地理屬性進行了修改。各類專業圖件經過專業人員的編圖，經審查合格後，採用彩色或灰度掃描，進行圖形數字化，做到圖元丟失率為0，誤差小於0.02mm，其精度均達到設計要求。數據在矢量化過程中以作者原圖為主的原則，屬性內容以報告和圖面內容相結合的方法採集，成果資料中沒有的不予反映。

（三）工作流程

本次資料庫建設完全按照《西北地下水資源勘查評價空間資料庫工作指南》的具體要求，對相關數據資料進行整理。在MAPGIS支持環境下完成圖形數據的輸入和編輯，利用Access系統下創建的滿足《西北地下水資源勘查評價空間資料庫工作指南》數據結構要求的數據表，完成外掛屬性數據的錄入，並實現圖層與屬性數據的連接。

1.數據信息組成

根據新疆塔里木盆地地下水勘查總體設計書的要求，確定此次工作數據信息的內容為基礎地理、基礎地質、社會經濟信息、水文地質信息（含水文地質條件、水文地質觀測、地下水資源等）、環境地質信息、元數據信息，具體的數據信息與內容見表6-2。

表6-2 主要數據類型與數據特徵

2.圖層劃分

新疆塔里木盆地空間資料庫的建設，從基礎資料圖件到成果表達圖件，多數內容涉及大量的矢量圖形。因此，標准化處理必須確定各種圖件的圖層劃分、圖元、屬性等方面的內容，以使圖形庫最大限度地達到共享。圖形分層主要考慮到便於圖形的操作、管理和計算，同時考慮數據本身的專業數據特點。圖層劃分詳見表6-3 。

表6-3 塔里木盆地地下水勘查空間資料庫圖層劃分

續表

注:#代表含水層編號，含水層未分時，#用「0」替代。

圖6-1 工作流程示意圖

3.數據准備階段

作者原圖及簡單圖件用二值或灰度，以300dpi精度掃描，復雜圖件用彩色以300DPI精度掃描。所有圖件的圖式圖例參數說明文件放入README文件夾中。

4.數據矢量化階段

放大70倍進行圖件的數字化處理。點線數字化時，要保證其准確性和自然光滑，有坐標的點採用單點展繪的方法直接投影到1∶25萬圖中，保證了精度。線數字化時，為確保拓撲時弧段不變形，未採用MAPGIS系統提供的線圓滑功能。

5.檢查矢量化圖件

噴繪數字化圖件，對照原圖進行自檢、互檢、抽檢，並由水文地質專家進行100％的檢查，確保矢量化後的圖形數據與原圖件一致性和完整性。

6.誤差校正

塔里木盆地面積大，橫跨4個帶。各帶圖件經檢查無誤後，生成基於原圖高斯北京投影帶方式的理論圖框，進行誤差校正。每標准圖幅採集13個控制點，除4個角點外，其餘點均勻分布在圖幅內。

7.無投影格式下重新拓撲

將檢查無誤的數據投影到經緯度格式。在經緯度下再進行各帶各類圖件的拼接，為確保套合精度，重新進行拓撲，錄入面屬性，再將參與做面的線從整體拓撲圖層中弧轉線中分離出來，做線屬性。

8.噴繪圖件

對參與整體拓撲的圖層進行拓撲處理、錯誤檢查、修改，然後編輯區顏色。將各圖層形成工程文件後，彩噴出圖。再由繪圖專業人員和水文地質專家對照原圖檢查，檢查出錯誤進行修改，再出圖，再次檢查，直至完全無誤，最後彩噴成果圖件。

9.填寫屬性卡片

屬性卡片的內容以原圖和原報告為主要依據。

10.錄入屬性

在MAPGIS屬性庫管理模塊中將各圖層ID號和圖元編號做唯一。

11.轉換文件格式

將經緯度格式下的屬性文件，生成E00文件，轉入ARCINFO中，形成最終的ARCINFO格式數據。

工作流程見圖6-1。