基于Mapgis建立水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫的方法
——以中國貴州省1:5萬水文地質(zhì)圖編圖（紫云幅）為例

陳瓊

貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局104 地質(zhì)大隊，中國·貴州 貴陽 558000

1 引言

隨著中國經(jīng)濟高速、高質(zhì)量的發(fā)展，國家大數(shù)據(jù)綜合試驗區(qū)的建立，全面信息化地推進(jìn)，中國貴州省1:5 萬水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫以服務(wù)于貴州省地下水資源勘查開發(fā)、管理和保護(hù)為目標(biāo)，為貴州省地下水資源信息化提供數(shù)據(jù)源，同時還起到促進(jìn)貴州經(jīng)濟與社會發(fā)展、保障基礎(chǔ)資源和戰(zhàn)略資源安全的作用，利用Mapgis 軟件建立水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫的必要性顯而易見。

整個水文地質(zhì)圖編圖空間數(shù)據(jù)庫的操作都需要在Mapgis軟件平臺上完成。以數(shù)字化的1：5 萬地理圖為底圖，在Mapgis 軟件平臺上首先疊加數(shù)字化的1：5 萬地質(zhì)圖（地質(zhì)圖未數(shù)字化的需先進(jìn)行矢量化）及各類收集、核查的資料形成原始圖件，在進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換誤差校正后采用人工編繪的形式完成各類圖件的編制及空間屬性[1]。

2 工作流程

2.1 資料收集與整理

貴州省1:5 萬水文地質(zhì)圖編圖以1:5 萬標(biāo)準(zhǔn)圖幅為基本單元，地理底圖統(tǒng)一采用貴州省測繪檔案館提供的最新的1:5萬數(shù)字化地理底圖；地質(zhì)內(nèi)容收集完成區(qū)調(diào)的圖幅，未開展區(qū)調(diào)的圖幅則以1：20 萬普查手圖或其他高精度的水源地勘查地質(zhì)圖為底圖；充分收集編圖圖幅內(nèi)近段時間完成的1:5萬區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查、地下水勘查找水打井、地下水枯季測流、地下水動態(tài)監(jiān)測以及其他與地下水有關(guān)的地質(zhì)勘查資料，環(huán)境地質(zhì)和地下水開發(fā)利用及排水相關(guān)資料。

2.2 現(xiàn)場核查及資料的整理

通過資料收集及綜合分析，針對所在圖幅內(nèi)重要的地下水系統(tǒng)邊界、主要的地下水集中排泄點、重要水源地（點）、與地下水有關(guān)的重大環(huán)境地質(zhì)問題、地下水供水以及可能規(guī)劃開發(fā)利用的地下水源地（大泉、地下河、地下水富集塊段）、地下水污染源現(xiàn)場核查及適量水點采樣，補充空白區(qū)調(diào)查。對核查和補充調(diào)查的點填寫相應(yīng)的核查卡片，并拍照存檔。

2.3 建庫總體流程

對工作區(qū)范圍內(nèi)的基礎(chǔ)地理進(jìn)行修編、整理，基礎(chǔ)地質(zhì)根據(jù)技術(shù)要求分圖層進(jìn)行矢量化、誤差校正，并進(jìn)行數(shù)據(jù)接邊檢查，建立拓?fù)潢P(guān)系，建立屬性結(jié)構(gòu)，錄入屬性數(shù)據(jù)。專題圖件反映水文專題內(nèi)容，投影各類控制點、線、面[2]。在貴州省1：5 萬水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫平臺錄入野外核查卡片數(shù)據(jù)，收集卡片數(shù)據(jù)，針對水點取樣測試分析數(shù)據(jù)，對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，綜合數(shù)據(jù)采集以及輸出圖形采集，見圖1。

圖1 數(shù)據(jù)庫錄入界面

2.4 常見問題處理方法

若電腦為win7 系統(tǒng)，mapgis 軟件修改目錄環(huán)境、屬性結(jié)構(gòu)的時候，可能會出現(xiàn)下面兩個問題。

問題1：win7 系統(tǒng)不能修改目錄環(huán)境。存在此問題極有可能是曾經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)置過“家庭網(wǎng)絡(luò)”，按如下步驟操作：

（1）打開“網(wǎng)絡(luò)和共享中心”，將網(wǎng)絡(luò)位置改為“工作網(wǎng)絡(luò)”或“公用網(wǎng)絡(luò)”。

（2）打開“網(wǎng)絡(luò)和共享中心”→“更改網(wǎng)絡(luò)設(shè)置”→“選擇家庭組和共享選項”。

（3）點擊“離開家庭組”→“完成”。

問題2：win7 系統(tǒng)不能修改屬性結(jié)構(gòu)。存在此問題時按如下步驟操作：

（1）打開任務(wù)管理器，結(jié)束taskhost.exe 進(jìn)程。

（2）對Mapgis 安裝目錄的mdiedit6x.exe 文件進(jìn)行如下修改，問題即得以解決：右擊屬性→兼容性→勾選以兼容模式運行這個程序（win XP SP3）→勾選以管理員身份運行此程序，然后確定。

3 基礎(chǔ)地理

地理底圖采用貴州省測繪檔案館提供的最新1:5 萬地形要素綜合空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，最終提供給各個項目組的圖幅資料是由國家2000 坐標(biāo)系下的ArcGIS 成果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的1980西安坐標(biāo)系下的Mapgis 成果圖，圖層劃分已經(jīng)完成，需在Mapgis 軟件平臺上掛接“5 萬巖溶庫.Slib”修改圖面內(nèi)容，規(guī)范點、線、面的參數(shù)。此外，根據(jù)各個圖幅區(qū)情況，補充貴州省新增和在建的公路、鐵路等現(xiàn)狀資料或取舍不相關(guān)資料。

3.1 提取修改圖層屬性結(jié)構(gòu)

1：5 萬地理底圖數(shù)據(jù)庫內(nèi)的空間數(shù)據(jù)實體要素分為9 個，即境界線.WL、行政區(qū).WP、城鎮(zhèn)[政府所在地].WP、城鎮(zhèn)[政府所在地].WT、交通線.WL、地形線.WL、高程點.WT、河流.WL、水域面.WP。

按照技術(shù)要求將需要的屬性列的屬性結(jié)構(gòu)的字段名稱和字段類型、長度提取修改正確，刪除不需要的屬性列，如地形線屬性結(jié)構(gòu)名稱“ELEV”改為“CHAJ”即可。

3.2 地形線的特殊處理

下面以1:5 萬紫云幅為例從簡單介紹一下等高線抽稀操作方法。從貴州省測繪檔案館收集來的圖幅是符合國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的1:5 萬圖幅，等高距為10m，但基于本次項目的目的，為了突出水文內(nèi)容，減輕圖面負(fù)擔(dān)，建議抽稀等高線，等高距改為20m。

方法一：打開工程文件，等高線線文件處于打鉤狀態(tài)，單擊“檢查”，再到“工作區(qū)屬性檢查”，出現(xiàn)選擇框，屬性結(jié)構(gòu)處選擇“ELEV”，將會出現(xiàn)所有等高線的高程，雙擊右面需刪除的高程數(shù)據(jù)，將會選中圖面上需要刪除的等高線[3]。例如，雙擊“1010”，再刪除線即可，以此類推10m 刪一根。

方法二：打開工程文件，等高線線文件處于打鉤狀態(tài)，單擊“線編輯”，參數(shù)編輯→根據(jù)屬性賦參數(shù)出現(xiàn)對話框，ELEV==“需要保留的高程”，如圖2所示。

圖2 操作流程圖

為了區(qū)別開不要的等高線，需改圖層號，然后再單擊圖層→關(guān)所有層→改層開關(guān)→改線→雙擊要刪除的等高線的圖層號，這樣圖面上就顯示出要刪除的等高線，再單擊刪除線即可。

4 基礎(chǔ)地質(zhì)

貴州省1:5 萬水文地質(zhì)圖原始圖件的處理是為了滿足貴州省1:5萬水文地質(zhì)圖編圖的需要，提供完整的野外核查手圖，并為后期空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)做好準(zhǔn)備工作。

4.1 誤差校正及清繪

地質(zhì)底圖是1954 北京坐標(biāo)系的，用mapgis 軟件將JPG格式底圖轉(zhuǎn)成msi 文件后，生成1954 北京坐標(biāo)系下的標(biāo)準(zhǔn)圖框來進(jìn)行誤差校正。校正完成后要求分圖層清繪地質(zhì)內(nèi)容，注釋注記見表1。

表1 基礎(chǔ)地質(zhì)圖層劃分表

本次項目要求的坐標(biāo)系統(tǒng)是1980 西安坐標(biāo)系，所以將數(shù)字化好的地質(zhì)底圖進(jìn)行誤差校正。校正參考點、線為80 圖框的點、線，需校正的點、線為54 圖框點、線，分別添加控制點為圖幅的4 個角點進(jìn)行校正，保存控制點文件“noname.pnt”。

4.2 拓?fù)溴e誤檢查

地層界線線文件要拓?fù)渲亟ㄗ龅貙訁^(qū)文件，線拓?fù)溴e誤檢查時，Mapgis 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：結(jié)點裁剪搜索半徑為1e-10、Buffer 分析半徑為1e-5。

地層區(qū)文件拓?fù)渲亟ㄔ靺^(qū)前，先對地層界線線文件進(jìn)行修改，將最新的水系雙線河、斷層線文件、內(nèi)圖框提取過來，使用自動剪斷線功能，先不要刪除懸掛的斷層線，而將全部的斷層線重新提取回原來的斷層線文件（D03）中，再對地層界線線文件進(jìn)行線拓?fù)溴e誤檢查，刪除懸掛線段（不封閉），同時打鉤地層分區(qū)（D01）和地層界線（D02），先工作區(qū)提取弧段→拓?fù)渲亟ā鷧^(qū)拓?fù)溴e誤檢查，確定無誤后，再參照技術(shù)要求修改屬性結(jié)構(gòu)，添加屬性內(nèi)容。

5 各類控制點

控制點包括天然水點、機井、溪溝測流點、巖溶類點、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查類點、地質(zhì)點等。

5.1 控制性水點屬性表的整理

將收集和野外核查的各類控制性水點資料整理成數(shù)據(jù)庫技術(shù)要求中屬性格式，如例見表2。

表2 天然水點屬性結(jié)構(gòu)及屬性填寫規(guī)范

圖4 控制性天然水點屬性表

5.2 控制性水點的投影

控制性天然水點在excel 中整理成相應(yīng)的表格，再用mapgis 輔助軟件section 中的表格數(shù)據(jù)投影，選擇見圖5，這樣每一類控制點及屬性均可按照這種方法進(jìn)行投影。投影完成后字段類型和長度與技術(shù)要求會有不同，再打開編輯點屬性結(jié)構(gòu)修改。

圖5 表格數(shù)據(jù)投影

圖6 修改點屬性結(jié)構(gòu)

5.3 屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的連接

屬性數(shù)據(jù)建立完成后，通過統(tǒng)一編號與空間數(shù)據(jù)連接，點圖元的統(tǒng)一編號按如下圖6格式編碼，以此保證其在整個圖幅中的唯一性。線、面圖元的統(tǒng)一編號編碼規(guī)則由用戶自定義，但也需保證其在圖幅中的唯一性。例如，GZ10607411254808401。

圖7 統(tǒng)一編號編碼結(jié)構(gòu)圖

在連接過程中，出現(xiàn)同一個點，又是野外核查的天然水點，又是重要的水源地，又在這個點取了水樣，這樣的話它們的經(jīng)緯度就是一樣的，空間數(shù)據(jù)在錄入時自動按照錄入的先后順序?qū)⒔y(tǒng)一編號后面兩位改為02、03，所以屬性數(shù)據(jù)在統(tǒng)一編碼時就要將后面兩位的順序號改為02、03，這樣才能關(guān)聯(lián)起來。

6 數(shù)據(jù)庫質(zhì)量評述

6.1 圖形要素質(zhì)量評述

6.1.1 數(shù)字化質(zhì)量

工作區(qū)成果圖件專業(yè)內(nèi)容都是由項目報告編寫人根據(jù)野外調(diào)查和資料整理情況綜合研究后編制并數(shù)字化成圖的。1：5 萬地理底圖、1：5 萬地質(zhì)圖、水文圖均為通過驗收或已出版的圖形資料與數(shù)字化成果資料，作為工作底圖精度要求符合編繪需要。實際材料圖通過掃描、誤差校正，以公里網(wǎng)為校正控制點，完全能夠達(dá)到校正精度要求。所建立的各個圖層均從校正過的總圖中分離出來，保證了圖層的套合精度。

6.1.2 圖形數(shù)據(jù)庫質(zhì)量

檢查線圖層的拓?fù)潢P(guān)系是否正確、有無懸掛弧段、有無重疊座標(biāo)、圖元參數(shù)是否正確等；檢查線圖層提取為弧段做區(qū)后，線與弧段是否套合，比如水系線文件與水系區(qū)文件、地層界線與地質(zhì)區(qū)文件，不同圖層同一圖元是否套合，比如基礎(chǔ)地理中的水系與基礎(chǔ)地質(zhì)中的地層界線的水系圖元、基礎(chǔ)地質(zhì)中的斷層與地層界線的斷層圖元；檢查相鄰圖幅的基礎(chǔ)地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、流域系統(tǒng)的接邊問題。

采用對圖元統(tǒng)一賦屬性和逐一賦屬性相結(jié)合的方法，對已錄入的圖元屬性采用Mapgis 軟件中“工作區(qū)檢查的方法”對每一條屬性逐一進(jìn)行檢查，最終將屬性數(shù)據(jù)表導(dǎo)出，由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行校核，保證數(shù)據(jù)屬性的完整和準(zhǔn)確。

6.2 錄入數(shù)據(jù)質(zhì)量評述

在錄入屬性數(shù)據(jù)時嚴(yán)格按照《數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的各條規(guī)范、代碼，按照各個屬性表格式和數(shù)據(jù)項定義說明，根據(jù)圖幅的圖面專業(yè)要素進(jìn)行人工填寫，查找相應(yīng)規(guī)范，確定代碼，屬性內(nèi)容真實可靠、具有現(xiàn)時性。

卡片錄入導(dǎo)出檢查，一是導(dǎo)出坐標(biāo)與實際材料圖實際位置對應(yīng)檢查；二是使用MapGIS 系統(tǒng)的查錯功能，對數(shù)據(jù)的邏輯正確性和合理性進(jìn)行檢查；三是人工檢查，著重于圖面內(nèi)容的正確性以及卡片數(shù)據(jù)錄入的正確性。

6.3 質(zhì)量監(jiān)控

質(zhì)量監(jiān)控是空間數(shù)據(jù)庫質(zhì)量的保證。項目的質(zhì)量嚴(yán)格按質(zhì)量管理體系文件執(zhí)行，實行質(zhì)量檢查、監(jiān)督和驗收的“三級”制度，自檢（100%）、互檢（100%）、抽檢（30%），并填寫工作日志及各類自檢、互檢、抽檢質(zhì)量檢查表，發(fā)現(xiàn)錯誤及時糾正。

為保證貴州省1:5 萬水文地質(zhì)圖編圖項目成果質(zhì)量，上屬單位組織相關(guān)專家對各圖幅空間數(shù)據(jù)庫的建立組織了初審，要求按照專家提出的意見認(rèn)真修改后方可進(jìn)行驗收；省級組織相關(guān)專家對初審修改后的各圖幅空間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了審查，提出了修改意見。最終驗收通過方可備案。

7 結(jié)語

通過本項目空間數(shù)據(jù)庫建庫的實踐認(rèn)識，通過對該空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作方法和技術(shù)要求、規(guī)范、規(guī)程及根據(jù)西南巖溶地質(zhì)研究所提供的《貴州省1：50000 水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)技術(shù)要求》的認(rèn)真學(xué)習(xí)，使我們對1：50000 水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建設(shè)的目標(biāo)、任務(wù)更加明確，技術(shù)路線、技術(shù)方法實施更趨合理。

貴州省1：50000水文地質(zhì)圖（紫云幅）空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，實現(xiàn)了已有資料的數(shù)據(jù)化，多層次、立體地反映紫云幅的水文地質(zhì)條件、地下水資源分布狀況、水資源量、地下水質(zhì)量及生態(tài)環(huán)境的空間分布特點，可供區(qū)內(nèi)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)與生態(tài)建設(shè)、地下水資源勘查開發(fā)與保護(hù)及管理提供基礎(chǔ)水文地質(zhì)技術(shù)依據(jù)。為調(diào)查評價提供有效的數(shù)字化信息，實現(xiàn)基礎(chǔ)地學(xué)數(shù)據(jù)信息共享及信息社會化服務(wù)，提高其利用程度和使用價值，并為地質(zhì)科學(xué)的信息化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)提供數(shù)據(jù)源。