黃河下游防洪工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)框架設(shè)計

□劉 灝 □朱 偉 □杜 遠（黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司）

1 概述

黃河流域地處季風區(qū)，洪澇災(zāi)害頻繁。治黃60年以來，廣大治黃工作者已在黃河流域建設(shè)了一大批防洪工程，黃河下游初步建成了“上攔下排、兩岸分滯”的防洪工程體系。但防洪工程是各時期逐步修筑而成，質(zhì)量參差不齊，加上歷史決口堵復使用的料物腐爛及有害生物破壞等，存在堤基管涌、沙沸、滲水及堤身滑塌、滲透變形等眾多險點隱患，這些均與堤基的地質(zhì)條件及堤身的隱患密切相關(guān)。完整和系統(tǒng)的黃河下游堤防工程地質(zhì)資料是判斷黃河下游各類險情和潛在危險的基礎(chǔ)，是黃河防汛和維持黃河健康生命的科學依據(jù)。

然而，黃河下游現(xiàn)有地質(zhì)資料種類繁多、格式復雜、數(shù)據(jù)量大、采集標準不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)資料的分布凌亂而分散，在獲取、查詢、檢索、利用、整合等方面非常不方便，不能滿足現(xiàn)代化工程勘察和防洪工程的要求，因此有必要建設(shè)黃河下游防洪工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。防洪工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立，不僅可以運用先進的信息技術(shù)，提升勘察手段，系統(tǒng)科學管理已有的地質(zhì)資料，還可以建立標準統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)、統(tǒng)計、分析等一整套流程，為防洪決策、科學研究及堤防規(guī)劃設(shè)計等提供更為準確翔實的基礎(chǔ)資料。因此黃河下游防洪工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立，必將使防洪工程地質(zhì)專業(yè)數(shù)據(jù)管理更趨于標準，更好地推進和應(yīng)用于黃河下游標準化堤防和河道整治工程建設(shè)，全面服務(wù)于黃河防汛決策。

2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計總體思路

黃河下游防洪工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)本著實用、系統(tǒng)、科學、先進、標準的原則，同時兼顧安全性、保密性和共享性，以GIS等先進技術(shù)作為支撐，建立黃河下游防洪工程地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。本系統(tǒng)將對黃河下游防洪工程地質(zhì)專業(yè)的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行入庫管理、分析，并在此基礎(chǔ)上建立涉及工程地質(zhì)、科學研究、規(guī)劃設(shè)計、領(lǐng)導決策、工程管理等相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)將對現(xiàn)有地質(zhì)勘察資料進行規(guī)范、科學地整理，制定出數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)存儲方式、數(shù)據(jù)組織方式、圖件分層等一系列標準，進行各類數(shù)據(jù)的輸入輸出、存儲管理、編輯維護、數(shù)據(jù)更新。對數(shù)據(jù)信息進行查詢、統(tǒng)計、分析等，實現(xiàn)多途徑、多條件的查詢，并能對查詢結(jié)果進行統(tǒng)計、計算和分析，在此基礎(chǔ)上建立基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之上的方法庫，對黃河下游防洪工程地質(zhì)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)問題進行分析、預(yù)測、評價。

在系統(tǒng)建設(shè)過程中，對各種數(shù)據(jù)的整理分析、各類圖件的入庫以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，都嚴格遵循國家、地質(zhì)專業(yè)和數(shù)字黃河的現(xiàn)行有效相關(guān)標準，保證系統(tǒng)建設(shè)的標準性、統(tǒng)一性。

3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)框架設(shè)計

根據(jù)對現(xiàn)有資料的分析和歸納，對系統(tǒng)需求分析，運用計算機軟件開發(fā)要求，黃河下游防洪工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)體系采用3層結(jié)構(gòu)，即基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，數(shù)據(jù)處理（包括空間數(shù)據(jù)發(fā)布、訪問處理）的中間部分，數(shù)據(jù)發(fā)布及其他高級應(yīng)用的應(yīng)用服務(wù)部分，其結(jié)構(gòu)圖如圖1。

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

3.1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能

數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中基礎(chǔ)而重要的部分，能否把大量數(shù)據(jù)科學規(guī)范正確的管理并提供靈活運用，是本系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。黃河下游防洪工程的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將對現(xiàn)有的1998-1999年黃河下游77段截滲墻地質(zhì)勘察資料、2000年以來亞行貸款項目黃河下游防洪工程地質(zhì)資料、黃河下游近期防洪工程建設(shè)地質(zhì)勘察資料等按照空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行分類入庫，在此基礎(chǔ)上制定出各空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的入庫標準，規(guī)范新數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)對各重點防洪工程全面查詢，使查詢方便化。根據(jù)系統(tǒng)需求，防洪工程地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：對進入系統(tǒng)的原始資料的轉(zhuǎn)換、加工和存儲；對防洪工程地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)進行分類查詢；完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、計算和分析；實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出，圖件的自動生成等；實現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份及日志管理。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1.2 系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)設(shè)計

黃河下游防洪工程地質(zhì)專業(yè)屬性數(shù)據(jù)主要包括地震動信息數(shù)據(jù)（地震動峰值加速度數(shù)據(jù)、地震動反應(yīng)譜周期數(shù)據(jù)等）、地層特征數(shù)據(jù)（地質(zhì)時代、成因、巖性、分布厚度、區(qū)域標準地層等）、勘探信息數(shù)據(jù)（洛陽鏟孔、鉆探、坑槽探數(shù)據(jù)等）、試驗信息數(shù)據(jù)（主要包括現(xiàn)場試驗和室內(nèi)試驗等，現(xiàn)場試驗有抽、注、滲水試驗，標準貫入，靜力觸探，動力觸探等；室內(nèi)試驗有巖土的物理力學試驗，水化學試驗）、物探信息數(shù)據(jù)（有電法、磁法、波速、重力異常、放射性等數(shù)據(jù)）、地質(zhì)測繪信息數(shù)據(jù)（野外地質(zhì)點記錄數(shù)據(jù)等）、文檔資料數(shù)據(jù)（包括照片、圖片、圖件、文字報告、多媒體資料等）。

3.1.3 系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)設(shè)計

黃河下游防洪工程地質(zhì)專業(yè)空間數(shù)據(jù)主要包括多尺度數(shù)字地形圖：1:2000、1:1萬黃河下游堤防工程地質(zhì)平面圖，1:500、1:1000險工、控導、涵閘等重點工程部位工程地質(zhì)平面圖以及多尺度柵格數(shù)據(jù)、防洪工程地質(zhì)縱、橫剖面圖和鉆孔柱狀圖等。

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計

系統(tǒng)有基本查詢應(yīng)用外，還能夠進行分工程瀏覽用戶需求數(shù)據(jù)，對堤防工程中土的資料等進行統(tǒng)計、比對并進行數(shù)據(jù)挖掘；統(tǒng)一自動實現(xiàn)圖件標準生成并建設(shè)標準巖性庫、線性庫、花紋圖案庫、顏色庫等；提供與防洪工程數(shù)據(jù)庫等相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的系統(tǒng)接口。

3.3 系統(tǒng)平臺設(shè)計

系統(tǒng)平臺的建設(shè)采用ArcGIS v10.0的GIS平臺系統(tǒng)，基于空間管理的Oracle 10g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，Visual Studio.Net、ArcObject等開發(fā)工具完成整個系統(tǒng)的建設(shè)。在對進入系統(tǒng)的非電子資料的轉(zhuǎn)換、加工處理過程中，采用標準化、數(shù)字化的工作方法，輔助將大量非標準的資料標準化分層入庫。

4 結(jié)語

黃河下游防洪工程地質(zhì)勘察工作自20世紀50年代初開始以來，經(jīng)歷了半個多世紀，積累了大量豐富寶貴的地質(zhì)資料。黃河下游防洪工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫就是將現(xiàn)有的大量地質(zhì)勘察資料科學系統(tǒng)的分類入庫、管理、合理使用，為防汛部門及相關(guān)單位提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。在系統(tǒng)建設(shè)過程中，采用GIS系統(tǒng)作為系統(tǒng)平臺，借助計算機軟件開發(fā)，并以合理的B/S結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)發(fā)布結(jié)構(gòu)，特別是在對現(xiàn)有地質(zhì)勘察資料的整理入庫過程，采用映射或使用第3方軟件對空間數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換處理，建立地質(zhì)數(shù)據(jù)專題圖等方面將進行有效的嘗試。

今后的防洪工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)中，在保證數(shù)據(jù)入庫管理發(fā)布完善的基礎(chǔ)上，還將對黃河下游防洪工程的重點堤段進行3維地質(zhì)仿真模擬，特別是對易出現(xiàn)險情的工程部位建立以大量地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)為支撐的3維地質(zhì)模擬分析，為工程防洪和建設(shè)決策提供更為有力的技術(shù)保障。