區域地質圖空間數據庫建設技術方法及操作技巧

張廣宇 ，劉英才 ，康 莊 ，代雅建

（1.沈陽地質礦產研究所，遼寧沈陽110034；2.中國地質大學，北京100083）

區域地質圖空間數據庫建設技術方法及操作技巧

張廣宇1，2，劉英才1，康 莊1，代雅建1

（1.沈陽地質礦產研究所，遼寧沈陽110034；2.中國地質大學，北京100083）

區域地質圖空間數據庫建設是地質調查成果數字化、信息化及數字國土工程的重要組成部分，為我國基礎經濟建設提供重要的數據支撐.以1∶25萬鐵嶺幅地質圖空間數據庫建設為例，對空間數據庫建設標準及模型進行了闡述，并總結了地質圖空間數據庫的建設流程以及在屬性操作過程中的一些技巧，以此為利用RGMAP系統建立數據庫提供借鑒.

數據庫建設；鐵嶺幅；地質圖空間數據庫；RGMAP系統

區域地質圖空間數據庫的建設不僅可向社會各界提供基礎性地質資料和信息，更好地為國民經濟發展和建設規劃提供基礎素材，同時也為國家制定經濟發展的戰略決策，保證國土資源信息化工作的高水準、高效率，為國家經濟持續發展起到有力的促進作用.

中國的1∶25萬區域地質調查工作于上世紀90年代開始，其中在1999年數字填圖系統（RGMAP）開展試點工作以前，全部采用的是“傳統填圖”方法按照《地質圖空間數據庫建設工作指南2.0》建立空間數據庫.自從2005年《數字地質圖空間數據庫標準》推出后，中國地質調查局規定1∶25萬區域地質圖空間數據庫要按照該標準建立，它采用面向對象的數據庫和一體化數據組織、存儲和管理技術，按照數據實體之間的聯系及相關語義約束規則的表述方式對成果數據進行描述，規定了15個基本要素類、8個綜合要素類、12個對象類和5個獨立要素類.因此要對基于“傳統填圖”方法建立的數據庫進行整理，完成與后期基于“數字填圖”技術完成的圖幅數據相銜接.

2010年，東北地區以“傳統填圖”方法建立的空間數據庫已經全部重建完畢，而2005年以后陸續開展的1∶25萬區域地質調查工作全部采用“數字填圖”技術建立空間數據庫，因此我們以1∶25萬鐵嶺幅區域地質圖空間數據庫建設為例對數據庫建設標準、數據模型、建庫流程及操作技巧進行總結，以期對目前開展數據庫建設的同行有一定借鑒意義.

1 區域地質圖空間數據庫建設標準及模型

《數字地質圖空間數據庫建設標準》給出了數字地質圖數據（實體）、數據（實體）之間的聯系以及有關語義約束規則，并對15個基本要素類、8個綜合要素類、12個對象類和5個獨立要素類的名稱、數據項編碼、數據類型、數據（實體）間關系、數據存儲長度、數據顯示長度、數據項約束條件、數據默認值、值域范圍、數據項描述等均做出了規定，同時要求在建立數據庫同時建立相應的元數據庫，并在項目匯交時要求地質圖空間數據庫按單個圖幅的地質圖空間數據庫文件物理存儲路徑結構存儲［1］.其主要引用文件包括∶

GB958-99 區域地質圖圖例

GB/T 9649 地質礦產術語分類代碼（以最新版本為準）

GB/T 17412.1-1998巖石分類和命名方案——火成巖巖石分類和命名方案

GB/T 17412.2-1998巖石分類和命名方案——沉積巖巖石分類和命名方案

GB/T13923-92 國土基礎信息數據分類與代碼

ISO 19116 地理信息要素編目方法

區域地質圖空間數據庫模型（圖1）是以地理數據庫模型作為理論基礎和參考模型，通過要素類和對象類的擴展建立具體的數據模型，通過關系類定義要素類與要素類、對象類與對象類、要素類與對象類的關系，完全改變了傳統面向項目研究數據模型并以物理圖層劃分的思路，合理解決了數據之間的拓撲關系及冗余現象.

本幅圖數據庫中基本要素類有_GEOPOLYGON.WP（地質體面實體）、_GEOLINE.WL（地質界線）、_LINE_GEOGRAPHY.WL（地理線）、_ATTITUDE.WT（產狀）、_ISOTOPE.WT（同位素測年）等5個要素；綜合要素類有_TECOZONE.WP（構造變形帶）、_MAP_FRAME.WL（內圖框）等2個要素.這兩項均由地質點、面、線要素實體類構成，具有指定的坐標系統、空間域和精度，它們組成了數據模型的要素數據集.對象類是一個表，儲存非空間數據，在鐵嶺幅空間數據庫中包括 _Strata（沉積/火山巖巖石地層單位）、_Intru_Litho_Chrono（侵入巖巖石年代單位）、_Metamorphic（變質巖地/巖層單位）、_Fault（斷層）、_Dike_Object（脈巖面）、_Water_Region（面狀水域與沼澤）等6個要素.獨立要素類包括接圖表、圖例、綜合柱狀圖、責任表等所有內圖廓以外的要素以及圖切剖面，它是一個不屬于任何要素數據集要素類，具有自己的空間參考坐標系統，并設定自己的投影參數.

2 區域地質圖空間數據庫建設操作流程

上文說過區域地質圖有兩種類型數據，一種由“傳統填圖”方式完成，此類數據為未進行質量檢查的數據或只有空間數據而無屬性數據的數字制圖數據；另一種是基于“數字填圖”技術完成的圖幅數據，完全符合《數字地質圖空間數據庫建設標準》.兩種數據格式不同，因此它們的地質圖空間數據庫建設流程在原始資料、空間數據操作上是不同的（圖2的1、2部分），但在屬性數據部分都是在RGMAP系統中進行操作，所以這兩種數據在屬性數據操作和成果提交這兩部分是一致的（圖2的3、4部分），本文也主要是對這兩部分展開闡述.

3 區域地質圖空間數據庫建設基本操作與技巧

3.1 基本要素類屬性數據操作

雖然本文并沒有介紹屬性數據操作之前的步驟，但因為RGMAP系統已經定義了數據的屬性名稱、結構、數據類型、儲存長度等，所以經過前期數據的分離、處理、提取、合并，各類數據已經獲得了相應圖層的屬性結構.在此基礎上，對基本要素類就可以利用RGMAP系統錄入屬性數據（圖3），也可以根據MAPGIS軟件中相應功能進行屬性錄入.

在一幅區域地質圖中，地質體面實體和地質界線是基礎，它們的實體個數是最多的，且對象類屬性是從這兩個基本要素類中提取的，如對象類中的_Strata（沉積/火山巖巖石地層單位）、_Intru_Litho_Chrono（侵入巖巖石年代單位）、_Metamorphic（變質巖地/巖層單位）、_Water_Region（面狀水域與沼澤）等屬性是從地質體面實體中提取，_Fault（斷層）對象類屬性則是從地質界線中自動提取，所以在空間數據庫建設屬性操作當中，地質體面實體和地質界線的屬性錄入是工作量最大也是最為關鍵的步驟.

（1）地質體面實體屬性錄入

在RGMAP中點擊空間數據庫—基本要素類—地質體面實體，然后在點擊所要編輯的圖元，在彈出的屬性表中對每個圖元屬性進行填寫.屬性內容按照《數字地質圖空間數據庫建設標準》規定填寫，其中“子類型標識”是從地質體面實體中提取對象類屬性的關鍵，必須注意.按照上述基本操作方法雖可完成每個圖元屬性的填寫，但由于一幅地質圖中地質體面實體少則幾百多則上千，如逐一填寫，則耗費巨大的工作量.而基本要素中每一種地質體面實體依據《DZ/T 0179－1997地質圖用色標準及用色原則》填充顏色號和填充圖案號，那么可以利用“AddColorFldToReg 2.0”輔助軟件把地質體面實體的填充顏色、填充圖案二種參數賦到地質體面實體屬性當中，再在MAPGIS中根據圖4中所示的步驟，對同一種地質體面實體的所有圖元的屬性如Feature_Type（地質體面實體類型代碼）、Geobody_Name（地質體面實體名稱）、Subtype（子類型標識）進行一次性填寫.

在地質圖空間數據庫建設過程中，不免遇到圖面修改的情況，所以地質體面實體需要多次反復地進行“拓撲錯誤檢查”、“線轉弧段”、“拓撲重建”等工作.在此需要注意兩點∶一是軟件系統參數中的結點搜索半徑要設為10-9，且盡量避免多次執行“自動剪斷線”，否則會形成多處無效的微小線段；二是為避免重復填寫屬性而增加工作量，那么可以在重新拓撲造區之前把地質體面實體的填充顏色、填充圖案兩種參數賦到地質體面實體屬性當中，再結合“生成Label點面文件（帶參數）”和“Label與區合并（帶參數）”這兩項功能就可以實現對拓撲造區以后生成的新區進行屬性復制.

（2）地質界線屬性錄入

該類基本要素包括地質界線、完整的斷層、參加拓撲的水體界線.在完成地質體面實體屬性錄入工作后，根據RGMAP中“自動賦地質界線兩側的地質代號”功能完成地質界線左右兩側地質體代號的屬性填寫，然后點擊空間數據庫—基本要素類—地質界線，逐一完成每條地質界線的屬性填寫工作.同地質體面實體一樣，地質界線要素類中的實體更多.而在地質界線當中斷層、水體界線的線參數當中的顏色號唯一.另外在地質圖成圖過程中，對地質界線類型如整合、不整合、侵入接觸等在保證其線參數符合《GB 958-99區域地質圖圖例》規定前提下對其他線參數做一定修改，使得每種地質界線類型的線參數唯一，那么我們就可以利用MAPGIS或RGMAP中的“根據參數賦屬性”這一功能實現共性屬性的填寫（圖5）.

值得注意的是，在地質界線屬性填寫時，必須正確填寫其子類型代碼（如斷層—1、水體界線—4等），否則無法正確提取對象類要素.

（3）其他基本要素類屬性錄入

這部分基本要素類屬性中的絕大部分在合并、繼承后已自動獲得，其余屬性值可以按前兩項基本要素屬性操作在RGMAP系統中手工補充.當然在實體個數仍較多的情況下，也可以依據圖5所示對屬性統一賦值.

在基本要素類屬性錄入工作完成后，要在RGMAP的輔助檢查工具中用“地質體面實體中的地質代號與圖形參數匹配性檢查”、“區文件中地質體名稱與左右地質體的一致性檢查”、“屬性值與線型的一致性檢查”、“產狀類型名稱與符號一致性檢查”等工具檢查基本要素類的區屬性、線屬性、產狀屬性等的正確性.

3.2 綜合要素類屬性操作

綜合要素類除內圖框以外其余均為面實體，它們直接覆在地質體面實體之上，不參與直接拓撲.基于此綜合要素類的面實體要素在任意時刻都可以根據地質圖的改動而修改相應屬性，對對象類的提取沒有影響.在鐵嶺幅地質圖中綜合要素類包括構造變形帶和標準內圖框，其基本操作界面如圖6所示.由于RGMAP中已規定了它們的屬性結構、字段長度等，故按照《數字地質圖空間數據庫建設標準》填寫齊全即可.

3.3 對象類屬性數據操作

對象類數據集包括_Strata（沉積/火山巖巖石地層單位）、_Intru_Litho_Chrono（侵入巖巖石年代單位）、_Intru_Pedigree（侵入巖譜系單位）、_Metamorphic（變質巖地/巖層單位）、_Special_Geobody（特殊地質體）、_Inf_Strata（非正式地層單位）、_Fault（斷層）、_Dike_Object（脈巖/面）、_Desert（戈壁沙漠）、_Firn_Glacier（冰川與終年積雪）、_Water_Region（面狀水域與沼澤）、_Sheet_MapInfo（圖幅基本信息）等12項，在空間數據庫模型中一個要素類對應多個對象類，如地質體面實體基本要素類對應其中10項面類對象，地質界線基本要素類對應斷層對象類，標準圖框綜合要素類對應著圖幅基本信息對象類.在RGMAP的空間數據庫下面利用“自動從地質體面實體提取全部對象類”、“自動從地質界線提取斷層對象類”和“自動從標準圖框（內圖框）提取圖幅基本信息”3項功能就可完成對象類從基本要素類和綜合要素類的自動提取，然后在空間數據庫下的“對象類數據輸入”中可完成其基本屬性的填寫（如圖7）.

在對象類屬性填寫過程中，部分對象類也可以進行統一賦屬性，如部分斷層在參與造區后被分割成多個線段，但它們都屬于同一條斷層，具有相同的屬性，因此可以在RGMAP中對斷層編號自動加圖幅號以后依據圖5所示完成同一條斷層屬性的填寫.同時還需注意幾點：1）屬性錄入必須包含反映屬性來源的信息；2）對象類中未提取的部分屬性涉及較強的地質專業，必須要求有經驗的地質專家完成，最好是承擔填圖工作的地質人員完成；3）同一條斷層采用同一個編號（全部以F開頭），即使在空間上已經不再連續.

3.4 獨立要素類數據操作

此類要素為標準內圖廓以外的全部圖元和地質圖上的圖切剖面，無須填寫屬性，且有自己的空間參考坐標系.在RGMAP的空間數據庫中無須對此類數據進行操作，在此不予闡述.

4 數據庫成果提交

在一個區域地質調查項目完成時，除了提交空間數據庫外，還需提交各種原始數據庫、剖面圖、實際材料庫、野外手圖庫等.這里我們我們僅以鐵嶺幅空間數據庫為例，對提交的空間數據庫成果予以說明（如圖 8）.

提交成果注意事項如下.

（1）RASTER文件夾：MSI文件為與MAPGIS文件夾中數據坐標系統一致.

（2）MAP文件夾：文件命名為圖幅名稱的首字母，數據要求底邊水平，左下角為（0，0）點.

（3）MDB文件夾：包括綜合要素類.mdb、對象類.mdb、要素類.mdb等3個MDB文件，由于空間數據庫在建設過程中多次反復修改，為了保證提交成果為最終成果，須確保3個文件中的表個數（不含空表）與RGMAP中自動提取的表個數（不含空表）一致；要素類和對象類的各個表中的數據項（地質體）個數與RGMAP中自動提取的個數一致.

（4）METADATA：該圖幅名稱的txt文件和mxl文件.

（5）README：年度工作報告、圖示圖例說明文件、增加圖層說明文件、質量檢查卡片、增加系統庫說明文件.

5 結語

（1）本文未對原始資料及空間數據操作這兩項進行描述，并不是其不重要，反而這兩項是區域地質圖空間數據庫能夠高質量、高精度、高效率完成的基礎，尤其是基本要素類的統一屬性賦值是在這兩項完全符合標準的前提下才能夠完成的.

（2）在數據庫建設過程中，應該MAPGIS和RGMAP交互使用，前者依照文中所述方法可以大大提高工作效率，后者可以利用自帶檢查功能對屬性數據的質量予以控制.

（3）區域地質圖空間數據庫建設是一項系統的工作，原始資料—空間數據操作—屬性數據操作-提交成果這4部分環環相扣，每一階段完成質量都決定著下一階段的工作質量、效率，以至于影響著最后提交成果的精度，因此在數據庫建設過程中每一階段都應該嚴格統一規范，以保證工作成果質量，也便于后期的數據庫維護工作.

［1］中國地質調查局.中國地質調查局地質調查技術標準（D2006-06）［S］.北京：地質出版社，2006.

［2］陳安蜀，李效廣，高曉紅.1∶25萬區域地質圖空間數據庫建設——以1∶25 萬都蘭縣幅建庫為例［J］.地質調查與研究,2008（1）:64—69.

［3］孫磊，張彥杰，李豐丹，等.數字地質調查系統空間數據庫建庫技術方法應用——以1∶5萬瑤里幅地質圖空間數據庫制作為例［J］.地質學刊，2010（3）:260—270.

CONSTRUCTION AND OPERATION OF THE SPATIAL DATABASE OF REGIONAL GEOLOGIC MAPS

ZHANG Guang-yu1,2,LIU Ying-cai1,KANG Zhuang1,DAI Ya-jian1

（1.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,Shenyang 110034,China;2.China University of Geosciences,Beijing 100083,China）

The construction of the spatial database of regional geologic maps is an important part of digitalization and informatization for the geological survey.With the example of the 1:250 000 geologic map of Tieling Sheet,this paper expatiates the model and standard for the construction of the spatial database.The constructing process and operating skills of the digital geologic database are also introduced.It would hopefully provide references for others in the building of spatial database with RGMAP.

database construction;Tieling Sheet;spatial database of geologic maps;RGMAP

1671-1947（2012）01-0165-08

P628

A

2011－11－18；

2011-12-26.編輯：張哲.

中國地質調查局“區域地質圖空間數據庫建設”項目（1212011120397）資助.

張廣宇（1981—），男，在讀博士，從事地理信息系統工作，通信地址沈陽市黃河北大街1號，E-mail//zhgy1981@126.com