基于地理空间技术的水利要素数据库建设与维护的方法

第３６卷第１２期　２０１３年ｌ２月　测绘与空间地理信息　ＧＥｏＭＡＴｌＣｓ＆ＳＰＡＴＩＡＬ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．１２　Ｄｅｃ．，２０１３　基于地理空间技术的水利要素数据库　建设与维护的方法　杨安广　，刘忠贞　（１．吉林省水利水电勘测设计研究院。吉林长春１３００１２；２．吉林省基础地理信息中心，吉林长春１３００５１）　摘　要：水利水资源要素是关系国计民生的重要信息。如何管理和运用好历史积累下来的相关信息资料是关系　到未来水利规划建设是否科学与高效的基础Ｘ－作。笔者结合工作实际，探索基于地理空间技术的水利要素数据　库建设与维护的方法，试图解决基础水利资料的统一性，历史信息的连续性，减少水利勘测和设计的重复性工　作，科学地为水利建设服务。　关键词：地理空间技术；水利要素；数据库　中图分类号：Ｐ２０８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—５８６７（２０１３）１２—０ｌ１９—０３　Ｂａｓｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｇｅｏ・－－Ｓｐａｔｉａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｄａｔａｂａｓｅ　Ｓ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　Ｍｅｔｈｏｄ　ＹＡＮＧ　Ａｎ—ｇｕａｎｇ　．ＬＩＵ　Ｚｈｏｎｇ—ｚｈｅｎ　（１．Ｊｉｌｉｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００１２，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｊｉｌｉｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｇｅｏｍａｔｉｃｓ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００５１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｅｏｐｌｅ￣ｌｉｖｅｌｉｈｏｏｄ．Ｒｅｌａｔｅｄ　ｉｎ—　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｍａｎａｇｅ　ａｎｄ　ｍａｋｅ　ｇｏｏｄ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｈｉｓｔｏｒｙ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ　ａｎｄ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｂａｓｉｓ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ￣ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｗｏｒｋ，ｅｘｐｌｏｒｅ　ｂａｓｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｇｅｏ—ｓｐａｔｉａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｒｅ－　ｓｏｕｒｃｅｓ　ｄａｔａｂａｓｅ￣ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ　ａｎｄ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｙｉｒｎｇ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ｄａｔａ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ　ｏｆ　ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｐｅａｔｅｄ　ｗｏｒｋ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　Ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ，ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ　ｆｏｒ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ　ｓｅｒｖ－　ｉｃｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｇｅｏ—ｓｐａｔｉａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ；ｄａｔａｂａｓｅ　０　引　言　随着经济建设的不断深入，我国各行各业都实现了　大发展，水利工程更是迈人了历史性的建设快车道。当　前主要表现出规划、设计以及上马项目多，分期建设周期　长，项目关联配套性强等特点。怎样科学管理和充分使　用历史保持下来的技术资料，保证水利建设成果的连续　性，减少工程设计的重复性基础工作和科学判定、吸取历　史成果的价值，是摆在广大水利设计部门和从业人员面　前的重大课题。　的规范标准，贯穿于水利工程管理和实施的各个阶段，形　成了现实与历史，设计与施工竣工，工程运行与再建设等　各方面的资料的有效结合，保证该区域内所有水利资源　和水利设施的完整和唯一，从而实现工程设计、项目管　理、竣工验收和再规划设计的高效性和科学性。笔者结　合实践，从水利水资源的空间地理数据库的建设和数据　运行与维护两方面讨论利用地理空间技术管理和使用水　利要素的新思路。　１数据库框架设计　１．１　设计思路　完整规范的水利信息资料成果，不仅能为水利规划　和建设提供科学的数据依据，还能节约工程设计成本，缩　短项目勘测咨询技术周期，提高效率，将更大更充分的精　随着测绘与地理信息、ＩＴ技术的飞速发展，地理空间　信息数据管理模式已经相当成熟。利用水利资源和水利　设施具备的空间地理性特征，将区域内历史形成的各种　水利水资源资料通过空间地理数据库平台，建立起统一　收稿日期：２０１３—０９—１３　作者简介：杨安广（１９６０一），男，吉林长春人，高级工程师，主要从事水利工程勘测工作。　１２Ｏ　测绘与空间地理信息　２０１３卑　力投入到技术核心上来。因此，科学地建立资料数据库，　形成完善的数据标准，客观真实地保存现有资料并能提　供数据加工分析，成为数据库设计的主要任务。　数据库的基本设计思想是建立统一的数据格式标　准。将所有图件完成国家标准地理参考框架的坐标转　换，实现数据的空间化管理；所有文件文档等非图件资料　都以空间图件实体为索引，实现整理、更新和调阅，并支　持关系数据目录查询…。　打破比例尺分级成图的思维，建立数据标准统一的　现势数据库，完成地理信息的无缝衔接，保证已有资料最　新成果的唯一性，为实现数据的最大利用提供保障；保持　现势数据、工作数据、历史数据及专题数据相对独立，以　保证各类数据相对的完整性，实行数据整体变更模式，保　证数据的合理延续和拓扑正确。　１．２数据组成　水利要素数据信息主要包括自然地理的水系水资源　和人工修建的水利工程设施。随着时间的推移，自然水　系水资源要素与其周围的地理要素一起发生历史的变　迁，水利工程也会不断地上马，不断地对原有自然水系进　行改造和对原有水利工程进行维修。因此，水利要素信　息是呈现为动态变化之中的。为了服务水利规划建设和　水利工程设计，水利要素数据库建设需要完成以下数据　准备：　１）辖区内到目前为止的所有的水利工程项目的规　划、设计、竣工等环节的工程图件、文档技术资料等；　２）与工程项目之对应时间的基础地理信息成果，主　要含相关项目的水利流域、水利要素、地理地貌、交通、居　民地及人文地理要素；　３）与项目之对应时间的相关工程与流域的水文水利　资料；　４）定期的基础地理信息变更图件以及水利、林业、国　土、农业、交通、建设等部门的图件资料的收集。　由于数据的来源涉及到不同的历史时期和不同的相　关单位和部门，因此水利要素建设的基础数据呈现以下　特点：　１）相关资料不够完善，可能有部分环节和种类的资　料缺少；　２）图件资料的精度不一致，标准不统一，执行规范多　样，存储介质形式多样；　３）图件资料的比例尺不一致，不同图件存在系统性　的矛盾。　１．３数据库框架结构与数据组织　依据数据库设计思想，结合水利要素数据库为水利　规划，特别是水利工程设计服务的目的，建立适合数据特　点，业务要求的空间地理信息数据库　。　。基本数据模块　框架如图１所示，数据集的数据组织结构见表１。　图１数据库组织结构图　Ｆｉｇ．１　Ｄａｔａｂａｓｅ　ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｃｈａｄ　表１数据库数据要素结构表　Ｔａｂ．１　Ｄａｔａｂａｓｅ　ｄａｔａ　ｅｌｅｍｅｎ￣ｃｈａｒｔ　第１２期　杨安广等：基于地理空间技术的水利要素数据库建设与维护的方法　１２１　数据库总体框架是建立四个相对独立的子库，分别　完成当前水利设计工作、项目存档、历史数据记录和水利　要素、设施的现状展现等工作。而数据库核心目的，是利　用地理空间技术，科学完整地完成现有水利要素和设施　的数据组织整理，为再立工程的水利设计提供服务。因　２数据库运用与数据维护更新模式　水利要素数据库的运用和数据维护更新贯穿于整个　水利工程设计、建设周期。要使数据平台在工程设计中　发挥其应有的作用，就必须建立科学严谨的管理制度，在　工程设计、建设和竣工验收中充分的利用现有数据，在工　程完成后保证数据资料的标准化处理，并实现数据库数　此中心框架设计对现势数据子库的组织设计。　现势数据库数据组织总体将数据库要素分为水利要　素和基础地理信息要素两大部分。具体方法如下：　１）在历史积累的所有数据中，提取出现势性最强的　基础地理信息数据。以高精度拼接低精度的数据处理原　则，打破不同精度、不同比例尺的观念，完成无缝拼接，建　据的替换更新，才能使数据库呈现良性运行。　数据库运用与维护的基本流程如图２所示。　立统一的数据格式标准，形成一套完整的现势性强的基　础地理数据集。创立地理空间数据标示面域数据层，用　于描述不同基础数据的来源、精度、比例尺标准、数据生　产年代和技术手段等基本数据注解信息，为数据的使用　提供说明。　２）水利要素和水利工程竣工数据与基础地理信息数　据无缝拼接，处理思路一致，最终形成完善的现势、整体　数据。　３）以水利要素和水利工程地理空间实体为索引，建　立关系数据库，存储与之相关的文件文档等非图形化的　水利工程资料。　４）保证工程项目在规划、设计、施工以及竣工各个阶　段图件数据的空间地理坐标一致，实现工程不同阶段和　不同时期的地理空间叠加，为数据分析，再生成提供　条件。　５）现势数据库的数据来源于水利工程项目和测绘地　理信息、水利、国土、农业、民政等相关部门生产的基础服　务数据。　工作数据库是以设计任务为指导，利用现势数据库，　为工程设计服务，并整理设计建设施工后的数据，为变更　新的现势数据库数据做准备。　历史数据库、工程项目数据库数据集结构和要素数　据基本一致。主要目的是用于历史存档和数据库变更数　据保留。区别在于，历史数据库重点在于存储相对完整　的区域内历史数据，而工程项目数据库是以水利工程项　目为单位进行数据整理。　专题数据库结构与现势结构基本一致，主要提供流　域等相关水利分析和专题运用的数据提炼，是对现势、工　程、历史库的数据加工和提取。　由此看来，数据库设计的中心任务是为了完成现势　数据库的数据建设，最终目的是为了能够更好地利用现　势数据库中的数据解决工程设计中的问题，为水利项目　设计提供卓有成效的帮助。基本结束了目前的历史资料　杂乱无章，管理不规范，利用率低下，已有工程经验借鉴　不足，工程设计前期大量重复性勘测工作的问题。　图２数据库运用与维护流程图　Ｆｉｇ．２　Ｕｓｅ　ａｎｄ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄａｔａｂａｓｅ　ｆｌｏｗ　ｃｈａｒｔ　由图２可知，数据库的核心用途为以地理空间关系为　基础供水利工程设计服务。当水利工程立项、下达工程　设计任务后，立即建立工作数据对象集，以工程项目设计　目标为指导，对现势数据库中的数据资料进行有效提取；　根据现有资料的实际情况，下达地质、测绘等工作的补充　实施任务；整理设计基础成果，完成工程设计；工程竣工　完成后，实现整个工程项目的数据整理；将工作数据库的　对象数据转换成为新的项目数据；通过项目数据整体替　换更新相关区域的现势数据库，将原有数据整体切割，录　入到历史数据库中；因此完成整个数据库数据流的更新，　并做好日志记录。　３结束语　以地理空间技术方法完成水利要素的数据库建设和　维护，既能掌握区域内水利水资源和水利工程的整体空　间布局，又能实现不同时间、不同阶段等多维角度的水利　数据叠加分析与对比。现势数据的科学整合，更能最大　限度地利用现有资料，减少重复工作，节约勘测设计成　本，提供工作效率，提升工程设计的可靠性和科学性。　参考文献：　［１］　母海东，穆淑敏，王金哲，等．区域水文地质图空间数据　库建设中的规划论述［Ｊ］．水文地质工程地质，２００８　（４）：４７—５Ｏ．　［２］刘豪杰，胡洁，高庆方，等．黄河基础地理信息平台建设　与应用［Ｊ］．人民黄河，２０１２（４）：６—９．　［３］　肖昶，徐峰，聂小波．关于电子政务基础地理信息平台建　设的研究［Ｊ］．地理空间信息，２０１２（６）：８２—８５．　［编辑：孔静］