丁世春 (遼寧省礦產(chǎn)勘查院，遼寧沈陽(yáng) 110032)

20世紀(jì)70年代末到80年代初，按照原地質(zhì)礦產(chǎn)部統(tǒng)一布署，遼寧省開(kāi)展了系統(tǒng)的按國(guó)際圖幅進(jìn)行的1∶20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)普查工作，共測(cè)編了27個(gè)圖幅，另外涉及到4個(gè)鄰省圖幅，總面積超過(guò)16萬(wàn)km2(包括鄰省跨圖幅面積)，已覆蓋全省。從1999年開(kāi)始，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局根據(jù)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展需求，按照國(guó)土資源大調(diào)查“數(shù)字國(guó)土工程”基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)重點(diǎn)建設(shè)總體規(guī)劃，在全國(guó)區(qū)域水文地質(zhì)普查工作成果的基礎(chǔ)上，以1∶20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)成果圖件為基礎(chǔ)依據(jù)，建立了全國(guó)最為基礎(chǔ)并具有代表意義的水文地質(zhì)成果數(shù)據(jù)庫(kù)。2001～2004年遼寧省按照中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局下達(dá)的任務(wù)，依據(jù)“區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)圖層及屬性文件格式標(biāo)準(zhǔn)”［1］開(kāi)展此項(xiàng)工作，完成了遼寧省全部28幅的1∶20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)工作［2］。

1 資料收集及整理

1∶20萬(wàn)水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)涉及地理、地質(zhì)和水文3類數(shù)據(jù)，建庫(kù)前收集資料時(shí)主要包括地形圖、地質(zhì)圖、綜合水文地質(zhì)圖、區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告、區(qū)域水文地質(zhì)普查規(guī)范等。各種圖件均為正規(guī)出版圖，所用區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告及區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告亦通過(guò)審查驗(yàn)收。

將收集的地理圖、地質(zhì)圖數(shù)據(jù)參照《地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)工作指南》［3］，按所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分層數(shù)字化。水文地質(zhì)圖數(shù)據(jù)按照《區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)圖層及屬性文件格式標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行，對(duì)于無(wú)法劃分圖層的數(shù)據(jù)，則歸入裝飾圖層。具體做法如下:

對(duì)地理內(nèi)容，采集了綜合水文地質(zhì)圖上所有的地理信息，包括:河流、湖泊、水庫(kù)、交通、境界、等高線、高程點(diǎn)、居民地和政府所在地。其中居民地依據(jù)比例尺用面表示，政府所在地取其對(duì)應(yīng)的居民地中心位置以點(diǎn)表示。

地質(zhì)內(nèi)容中的地層分區(qū)、地層產(chǎn)狀、斷裂，按圖上實(shí)際單元進(jìn)行采集。

在水文地質(zhì)方面，對(duì)地下水類型、地下水富水性、地下水水質(zhì)、水文地質(zhì)特征點(diǎn)，按圖上實(shí)際圖元單位采集。地下水類型和地下水富水性參與拓?fù)洌叵滤|(zhì)則不參與拓?fù)?。?duì)于含水層的多層結(jié)構(gòu)，則分層建立地下水類型及地下水富水性圖層。

對(duì)向斜軸、背斜軸構(gòu)造，地面分水嶺等，不掛接屬性，僅作為圖內(nèi)整飾部分在圖面上予以表示。

2 水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方法及流程

按照工作所引用的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施建庫(kù)工作，具體工作方法如下。

2．1 圖元編碼編制 按《區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)圖層及屬性文件格式標(biāo)準(zhǔn)》中的圖元編碼規(guī)則編制。例如圖幅編號(hào)為K－51－19圖幅的圖元編碼為KI19+4位順序號(hào)。各圖層的圖元編碼具有唯一性。

2．2 TIC點(diǎn)編號(hào)編制 按《區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)圖層及屬性文件格式標(biāo)準(zhǔn)》中的TIC點(diǎn)編號(hào)規(guī)則編制。即采用指定點(diǎn)坐標(biāo)的DM格式經(jīng)緯度數(shù)值，用9位數(shù)字表示。前5位為經(jīng)度，后4位為緯度。例如某一 TIC點(diǎn)坐標(biāo)為120°00'00″、38°41'00″，則該點(diǎn)的 TIC 點(diǎn)編號(hào)為“120003841”。

2．3 數(shù)據(jù)卡片的填寫方法和過(guò)程 根據(jù)《區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)圖層及屬性文件格式標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的數(shù)據(jù)項(xiàng)內(nèi)容設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)卡片格式，通過(guò)綜合水文地質(zhì)圖和“區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告”收集相關(guān)數(shù)據(jù)，按屬性結(jié)構(gòu)要求逐項(xiàng)填寫卡片。數(shù)據(jù)卡片中的圖元編號(hào)與各專業(yè)圖形分層中的圖元編號(hào)一一對(duì)應(yīng)。

2．4 圖形數(shù)字化 將相同內(nèi)容的成圖要素放入同一層內(nèi)進(jìn)行矢量化。水系矢量化方向是從上游到下游，鐵路和雙線公路取中線矢量化。整個(gè)矢量化過(guò)程在放大40倍左右的窗口下進(jìn)行，不使用MapGIS提供的“光滑線”功能［4］。

2．5 圖形編輯修改和誤差校正 對(duì)矢量化后的圖形進(jìn)行編輯修改，以確保圖形質(zhì)量符合原圖質(zhì)量要求。包括各圖層中沒(méi)有遺漏和多余的數(shù)據(jù);該連的線必須相連，該斷的線必須斷開(kāi);“T”型相交必須進(jìn)行結(jié)點(diǎn)平差;所有的多邊形必須閉合。

為消除在圖形數(shù)字化過(guò)程中因手工操作、掃描儀精度、原圖圖紙變形等因素產(chǎn)生的誤差，必須對(duì)經(jīng)圖形編輯修改后的綜合文件進(jìn)行誤差校正。利用MapGIS系統(tǒng)提供的誤差校正功能，采集不少于23個(gè)控制點(diǎn)，將所有數(shù)據(jù)校正到其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)圖框上。

2．6 拓?fù)涮幚?挑選出參與拓?fù)涮幚淼木€進(jìn)行一次性拓?fù)渲亟?。拓?fù)溴e(cuò)誤檢查無(wú)誤后，根據(jù)圖幅實(shí)際情況進(jìn)行合并區(qū)操作，形成地質(zhì)體圖層、地下水類型及富水性圖層;然后，根據(jù)制圖標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)地質(zhì)體及水文地質(zhì)體逐一著色。

2．7 數(shù)據(jù)錄入方法 圖形屬性數(shù)據(jù)填寫卡片后，利用Fox-Pro軟件錄入圖形屬性數(shù)據(jù)。

2．8 屬性聯(lián)結(jié) 將已建立的屬性數(shù)據(jù)文件和數(shù)字化圖形數(shù)據(jù)文件，通過(guò)ID號(hào)主關(guān)鍵字段進(jìn)行掛接，使空間數(shù)據(jù)圖形與非空間數(shù)據(jù)屬性聯(lián)系在一起。利用它們的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，由圖形到屬性，再由屬性到圖形，對(duì)圖形和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2．9 質(zhì)量自檢和互檢 檢查內(nèi)容包括圖形數(shù)據(jù)檢查和屬性數(shù)據(jù)檢查兩種。圖形數(shù)據(jù)檢查為圖形內(nèi)容、圖元參數(shù)、精度要求、圖外整飾等;屬性數(shù)據(jù)檢查為數(shù)據(jù)項(xiàng)內(nèi)容、數(shù)據(jù)類型、與圖元對(duì)應(yīng)關(guān)系等。

檢查方法包括:①輸出全要素彩噴圖，對(duì)照原圖進(jìn)行2～3次檢查;②將所有圖層添加在一起檢查套合精度，將各圖層分別添加到標(biāo)準(zhǔn)圖框中檢查圖形精度。③利用MapGIS軟件的屬性輸出功能，輸出屬性表，與人工編制的屬性表對(duì)應(yīng)檢查。

2．10 格式轉(zhuǎn)換 圖形數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編輯處理及誤差校正后，被移到進(jìn)行了坐標(biāo)平移和旋轉(zhuǎn)、左下角坐標(biāo)為(0，0)的標(biāo)準(zhǔn)圖框上。圖幅間無(wú)法進(jìn)行拼接，須進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換。具體做法如下:

(1)高斯投影的空間位置平移。利用MapGIS投影轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)將校正到標(biāo)準(zhǔn)圖框上的圖形投影到高斯投影的北京大地坐標(biāo)系上。

(2)高斯投影轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)系。利用MapGIS投影轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)將高斯投影的圖形轉(zhuǎn)換成以經(jīng)緯度為單位的無(wú)投影的地理坐標(biāo)系上。

(3)將MapGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ArcInfo格式。將MapGIS格式的點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)(地理坐標(biāo)系，以度為單位)輸出E00格式，通過(guò)E00格式轉(zhuǎn)換成ArcInfo格式數(shù)據(jù)。

綜上所述，根據(jù)當(dāng)前常用的數(shù)字地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)建庫(kù)工作流程［5－6］和遼寧省1∶20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)資料的實(shí)際情況，總結(jié)出了遼寧省區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)流程(圖1)。

3 專業(yè)分層

根據(jù)《區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)圖層及屬性文件格式標(biāo)準(zhǔn)》要求及1∶20萬(wàn)水文地質(zhì)綜合空間數(shù)據(jù)庫(kù)專業(yè)內(nèi)容，并結(jié)合遼寧省實(shí)際情況，將整個(gè)信息分成5大類:基本信息、地理信息、地質(zhì)信息、水文地質(zhì)信息及水文地質(zhì)專題信息，把邏輯內(nèi)容相同的空間信息盡量劃分在同一圖層。據(jù)此原則，將遼寧省1∶20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行劃分，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 專業(yè)圖層劃分情況

4 質(zhì)量監(jiān)控

為了保證建庫(kù)工作質(zhì)量，項(xiàng)目組從組織上和監(jiān)控體系兩方面采取了一系列必要的措施，確保了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、內(nèi)容真實(shí)、精度可靠。

4．1 建立工作日志制度 每個(gè)作業(yè)人員每天按要求填寫工作日志，全面、完整地記錄當(dāng)天工作內(nèi)容。

4．2 建立自檢、互檢制度 項(xiàng)目組每個(gè)成員既是操作員，又是質(zhì)量檢查員。對(duì)每一個(gè)步驟所得出的中間成果要進(jìn)行100%自檢和互檢。

圖形數(shù)據(jù)錄入后，由操作人員對(duì)編輯好的圖層進(jìn)行100%屏幕質(zhì)量檢查、修改、補(bǔ)充，確定無(wú)遺漏和無(wú)錯(cuò)誤后再進(jìn)行屬性聯(lián)結(jié)。屬性數(shù)據(jù)錄入后，在屏幕上對(duì)錄入的數(shù)據(jù)進(jìn)行100%自檢和互檢，然后再打印輸出與屬性表進(jìn)行校對(duì)。確定無(wú)誤后，再與圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)結(jié)。

4．3 抽檢制度 每一成果圖件抽取10%進(jìn)行檢查，確保所檢查的內(nèi)容全部符合質(zhì)量要求。

4．4 初審制度 聘請(qǐng)從事水文地質(zhì)專業(yè)人員組成專家檢查組，對(duì)成果圖件逐一進(jìn)行最終檢查并形成成果初審意見(jiàn)書，以保證最終成果質(zhì)量符合規(guī)范要求。

5 結(jié)論與研究成果

1∶20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)工作是一項(xiàng)宏大的利用信息技術(shù)集成創(chuàng)新的工程，為今后水工環(huán)地質(zhì)信息化工作，尤其是大規(guī)模的數(shù)字化生產(chǎn)工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該研究基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，以水文地質(zhì)圖信息的特性為研究主題，從理論上研究和解決了區(qū)域水文地質(zhì)圖要素由傳統(tǒng)的紙介質(zhì)存貯向空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)過(guò)程中的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。通過(guò)遼寧省1∶20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，主要取得了以下研究成果:

(1)結(jié)合水文地質(zhì)專業(yè)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)特性對(duì)水文地質(zhì)專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方法，進(jìn)行了全面的分析和評(píng)價(jià)，提出了水文地質(zhì)信息與區(qū)域水工環(huán)空間信息一致性表達(dá)的建庫(kù)方法與規(guī)則，明確了所有圖元只錄入一次，這樣保證了各圖層相同圖元的完全套合。確定了線要素采集集中由河流、海岸線、水庫(kù)、斷層、地層界線、水文地質(zhì)界線、富水性界線、其他界線的采集順序，對(duì)保證空間數(shù)據(jù)的采集精度、公共要素的處理提供了可行性，避免了空間圖層空間時(shí)的微小誤差冗余問(wèn)題。

(2)結(jié)合遼寧省1∶20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)圖的空間特性，將水文地質(zhì)圖信息劃分為30個(gè)空間圖層。此種圖層劃分將復(fù)雜的水文地質(zhì)要素表述得簡(jiǎn)單、清晰、明了化，更易于水文地質(zhì)信息的檢索查詢和分析評(píng)價(jià)，該種方法為相關(guān)領(lǐng)域的信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和指南的制定提供了可行性的方法和思路。但是由于水文地質(zhì)學(xué)在其相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)地位和廣泛性應(yīng)用，決定了必須建立全面的能夠直接共享和服務(wù)于水文地質(zhì)信息系統(tǒng)的各種水文地質(zhì)信息規(guī)則。國(guó)家雖已頒布了有關(guān)水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在我國(guó)水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中起到了很好的指導(dǎo)作用，但仍然無(wú)法將已有的信息資源庫(kù)完全統(tǒng)一整合起來(lái)，如在水文地質(zhì)圖的富水性分區(qū)中存在的雙層結(jié)構(gòu)(如上覆松散巖類孔隙水、下覆碎屑鹽類裂隙孔隙水)，部分工作者將其按同一屬性結(jié)構(gòu)以2個(gè)空間圖層進(jìn)行劃分，而部分工作者將屬性字段增加以一個(gè)空間圖層來(lái)表示，雖然表述地下水富水性的要素并未丟失，但給后續(xù)的分析和評(píng)價(jià)使用此資料埋下了隱患。因此，亟待進(jìn)一步建立更加完善的科學(xué)、系統(tǒng)、高效區(qū)域水工環(huán)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

總之，遼寧省1∶20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，不僅是對(duì)遼寧省多年來(lái)水文地質(zhì)成果資料的整理，而且對(duì)今后國(guó)土資源合理開(kāi)發(fā)利用、推動(dòng)地礦工作信息化系統(tǒng)建設(shè)工作都具有深遠(yuǎn)的意義。

［1］中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局．區(qū)域水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)圖層及屬性文件格式標(biāo)準(zhǔn)［S］．2001．

［2］遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院．1∶20萬(wàn)數(shù)字水文地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)(遼寧)工作報(bào)告［R］．2004．

［3］中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局．地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)工作指南2．0版［S］．2001．

［4］陳為公，陳為標(biāo)，蔡洪春．基于MAPGIS的地學(xué)空間數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)質(zhì)量的研究［J］．地質(zhì)與資源，2002，11(4):233 －235．

［5］姜義，張崇山，蘇靈芬，等．?dāng)?shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)工作流程［J］．中國(guó)區(qū)域地質(zhì)，2002，20(1):42 －49．

［6］張順金，張引娥，李學(xué)燮．地學(xué)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)工藝流程簡(jiǎn)介［J］．福建地質(zhì)，2002，209(1):42 －49．