地理國情監(jiān)測下的城市地理信息數(shù)據(jù)庫建設

黃志洲，陳 磊，陳年青

(南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇南京210005)

一、引 言

地理空間信息是重要的基礎性和戰(zhàn)略性資源，對國家的經濟社會發(fā)展、人民生活和國防建設意義重大。近年來，我國測繪地理信息工作的重點已經逐漸從服務于國家重大戰(zhàn)略、重大工程實施轉移到服務于國家信息化建設的新階段，傳統(tǒng)的周期性測繪、有限的地理要素服務及原始的數(shù)據(jù)提供服務已經不能滿足政府和社會日益增長的管理需求。為此，國家測繪地理信息局提出開展地理國情監(jiān)測。這是我國測繪地理信息工作順應時代發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，是拓展測繪服務功能、提高測繪服務水平、加快測繪成果轉化應用的客觀需要，也是更好地服務大局、服務社會、服務民生的必然要求。

地理國情監(jiān)測，是利用測繪先進技術、數(shù)據(jù)資源和人才優(yōu)勢，對地球表面重要的自然和人文地理要素進行動態(tài)性、定量化、空間化的監(jiān)測、統(tǒng)計、分析和研究，并及時發(fā)布地理國情監(jiān)測報告，為政府管理和決策提供科學依據(jù)的活動［1］。城市是我國經濟發(fā)展最活躍、信息化程度較高、人口居住集中、社會管理難度較大的區(qū)域［2］。當前，地理國情監(jiān)測工作中最關鍵的一環(huán)在于城市地理信息數(shù)據(jù)庫的建設，包括基礎地理信息數(shù)據(jù)庫和專題地理信息數(shù)據(jù)庫兩大部分。現(xiàn)有的基礎地理信息數(shù)據(jù)庫已經基本涵蓋了社會生產生活所需的地理要素，但專題信息匱乏，無法滿足專題應用系統(tǒng)的要求，亟須聯(lián)合各行業(yè)有關部門依據(jù)不同業(yè)務功能的需求建立專題地理信息數(shù)據(jù)庫，從而更好地服務于后續(xù)統(tǒng)計、分析、研究、決策支持等工作。

二、城市地理信息數(shù)據(jù)庫建設

地理國情監(jiān)測的最終目標是為政府宏觀管理和規(guī)劃決策提供科學依據(jù)，分為三步(如圖1所示)：①建立城市地理信息數(shù)據(jù)庫，提供城市區(qū)域內權威、精確、現(xiàn)勢性較好的地理空間數(shù)據(jù)，包括基礎地理信息數(shù)據(jù)和專題地理信息數(shù)據(jù);②在該數(shù)據(jù)庫基礎上建立地理信息共享平臺，通過在線方式提供地圖應用、數(shù)據(jù)發(fā)布、標準數(shù)據(jù)接口等服務，改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)硬拷貝服務，滿足政府各部門及社會公眾對地理信息的基本需求;③依據(jù)共享平臺提供的二次開發(fā)接口建立各類專題應用系統(tǒng)，提供經過分析的地理國情監(jiān)測報告，服務于政府宏觀決策。

圖1 地理市情監(jiān)測框架

地理國情監(jiān)測工作的內容是逐步開展的。建設城市地理信息數(shù)據(jù)庫是第一步，也是能否達成最終目標最基礎和最關鍵的一步。過去的測繪工作僅對基礎地理信息數(shù)據(jù)庫作周期化更新，提供有限的地理要素服務，專題地理信息匱乏。雖然許多單位或部門都建有自己的專題地理信息數(shù)據(jù)庫，但缺乏統(tǒng)一的建庫標準，無法實現(xiàn)資源共享。新形勢下，應更加強調地理信息數(shù)據(jù)的動態(tài)、實時監(jiān)測，逐步擴展地理要素服務范圍，加強專題地理信息數(shù)據(jù)的采集，形成統(tǒng)一、標準的地理信息數(shù)據(jù)庫，并通過一體化的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)發(fā)布平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

1.基礎地理信息數(shù)據(jù)庫建設

城市基礎地理信息數(shù)據(jù)庫主要包括控制測量成果庫(CSP)、數(shù)字線劃圖庫(DLG)、數(shù)字正射影像(DOM)、數(shù)字高程模型庫(DEM)、數(shù)字柵格地圖庫(DRG)、地名數(shù)據(jù)庫(PN)、元數(shù)據(jù)庫(MD)等7個分庫(如圖2所示)，各分庫依比例尺或分辨率不同又細分為子庫。以數(shù)字線劃圖為例，城市區(qū)域一般存儲大比例尺精細地圖數(shù)據(jù)，如 1∶500、1∶1000、1∶2000等。數(shù)字線劃圖子庫分層存儲水系、居民地、交通道路、管線、境界、地貌、植被、土質等自然和人文要素的位置、形態(tài)和屬性的基本信息。考慮到數(shù)據(jù)的多時態(tài)性，每個子庫又可按歷史庫和現(xiàn)勢庫分別存儲。

圖2 基礎地理信息數(shù)據(jù)庫內容

2.專題地理信息數(shù)據(jù)庫建設

專題地理信息數(shù)據(jù)庫存儲與業(yè)務功能相關的地理要素信息。按照行業(yè)不同，專題地理信息數(shù)據(jù)庫可分為不同子庫，如城市規(guī)劃子庫、國土資源子庫、水利子庫等。按業(yè)務功能不同，不同子庫又分為各類二級子庫，如水利子庫可劃分為防汛抗旱子庫、水資源管理子庫、水利工程建設子庫等。子庫的多少取決于各行業(yè)的業(yè)務功能。

專題地理信息數(shù)據(jù)庫需要依據(jù)業(yè)務功能的需求來建立。以水利行業(yè)中的防洪防汛功能為例，河流專題地理要素除了記錄其空間位置外，還應存儲與防洪相關的水量、水位等信息，如果要服務于日常清淤工作，則需記錄河底標高信息(見表1)。

表1 河流專題信息

三、專題地理信息數(shù)據(jù)庫建設——以水利行業(yè)為例

水系是各種自然和人工水體及其附屬物的總稱。城市自然和人工水體主要包括自然河流、湖泊、池塘、溝渠、暗溝(河)等，常見的水利及附屬設施有水庫、水閘、水壩、堤防、防洪墻、進水口、出水口等。按業(yè)務不同，需要的專題地理信息也不盡相同。水利行業(yè)主要包括防汛抗旱、水資源管理、水利工程建設等業(yè)務需求。

防洪防汛業(yè)務中需對洪水進行預警，預測城市水淹區(qū)域，模擬洪水演進等，并生成各種調度方案供決策者參考，指導防洪防汛搶險工作。為滿足該業(yè)務需求，水利專題地理信息數(shù)據(jù)庫需包含自然和人工水體及防洪水利工程(見表2)。按防洪功能分，水利工程又可分為蓄水工程、分洪工程、防護工程、排水工程。

表2 防洪相關的水利信息數(shù)據(jù)庫

水庫是典型的蓄水工程，主要作用是攔蓄(滯)洪水，削減洪峰，減輕下游防洪負擔。特征水位、庫容及水面面積是水庫專題表的重要屬性信息(見表3)，可為防洪調度提供決策依據(jù)。特征水位包含校核洪水位、設計洪水位、防洪高水位、正常蓄水位、防洪限制水位和死水位等［3］，如圖3所示。其意義如下：

1)校核洪水位。當發(fā)生校核標準洪水時，洪水通過水庫調節(jié)后，水庫壩前達到的最高水位。

2)設計洪水位。當發(fā)生設計標準洪水時，洪水通過水庫調節(jié)后，水庫壩前達到的最高水位。

3)防洪高水位。當發(fā)生下游防洪保護對象的設計標準洪水時，洪水通過水庫調節(jié)后，水庫壩前達到的最高水位。

4)正常蓄水位。當水庫在正常運用情況下儲存設計要求的水量，在剛開始興利供水時，水庫壩前達到的最高水位，又稱正常高水位、興利水位、設計蓄水位。

5)防洪限制水位。又稱汛期限制水位，是水庫在汛期允許興利蓄水的上限水位，也是水庫在汛期防洪運用時的起調水位。

6)死水位。在正常運用情況下，為了滿足興利要求，水庫允許消落的最低水位。

表3 水庫專題信息表

圖3 特征水位

四、結束語

城市地理信息數(shù)據(jù)庫建設是我國當前地理國情監(jiān)測的首要任務。過去測繪工作僅對基礎地理信息數(shù)據(jù)庫作周期化更新，提供有限的地理要素服務，專題地理信息匱乏，不能滿足國家信息化管理的需求。未來的測繪地理信息工作應加強地理信息數(shù)據(jù)的動態(tài)、實時監(jiān)測，逐步擴展地理要素服務范圍，同時暢通與各部門各單位的溝通渠道，完善滿足業(yè)務需求的專題地理信息數(shù)據(jù)庫，并通過一體化的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)發(fā)布平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

［1］何忠煥，左志進，吳賢宇，等.關于開展地理國情監(jiān)測工作的幾點思考［J］.江西測繪，2011(3)：51-53.

［2］李維森.淺析數(shù)字城市地理空間框架建設中的創(chuàng)新［J］.測繪通報，2011(9)：1-5.

［3］顧慰慈.城鎮(zhèn)防汛工程［M］.北京：中國建材工業(yè)出版社，2002.