黃河下游防洪工程地質數據庫系統框架設計

□劉 灝 □朱 偉 □杜 遠（黃河勘測規劃設計有限公司）

1 概述

黃河流域地處季風區，洪澇災害頻繁。治黃60年以來，廣大治黃工作者已在黃河流域建設了一大批防洪工程，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條件及堤身的隱患密切相關。完整和系統的黃河下游堤防工程地質資料是判斷黃河下游各類險情和潛在危險的基礎，是黃河防汛和維持黃河健康生命的科學依據。

然而，黃河下游現有地質資料種類繁多、格式復雜、數據量大、采集標準不統一，數據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，不能滿足現代化工程勘察和防洪工程的要求，因此有必要建設黃河下游防洪工程地質數據庫系統。防洪工程地質數據庫系統的建立，不僅可以運用先進的信息技術，提升勘察手段，系統科學管理已有的地質資料，還可以建立標準統一的數據采集、生產、統計、分析等一整套流程，為防洪決策、科學研究及堤防規劃設計等提供更為準確翔實的基礎資料。因此黃河下游防洪工程地質數據庫系統的建立，必將使防洪工程地質專業數據管理更趨于標準，更好地推進和應用于黃河下游標準化堤防和河道整治工程建設，全面服務于黃河防汛決策。

2 數據庫系統設計總體思路

黃河下游防洪工程地質數據庫系統建設本著實用、系統、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等先進技術作為支撐，建立黃河下游防洪工程地質基礎數據庫系統。本系統將對黃河下游防洪工程地質專業的空間數據和屬性數據進行入庫管理、分析，并在此基礎上建立涉及工程地質、科學研究、規劃設計、領導決策、工程管理等相關應用系統。系統將對現有地質勘察資料進行規范、科學地整理，制定出數據格式、數據精度、數據存儲方式、數據組織方式、圖件分層等一系列標準，進行各類數據的輸入輸出、存儲管理、編輯維護、數據更新。對數據信息進行查詢、統計、分析等，實現多途徑、多條件的查詢，并能對查詢結果進行統計、計算和分析，在此基礎上建立基于數據庫系統之上的方法庫，對黃河下游防洪工程地質專業領域內的相關問題進行分析、預測、評價。

在系統建設過程中，對各種數據的整理分析、各類圖件的入庫以及基礎數據庫的建設，都嚴格遵循國家、地質專業和數字黃河的現行有效相關標準，保證系統建設的標準性、統一性。

3 數據庫系統框架設計

根據對現有資料的分析和歸納，對系統需求分析，運用計算機軟件開發要求，黃河下游防洪工程地質數據庫系統建設體系采用3層結構，即基礎數據庫系統的基礎部分，數據處理（包括空間數據發布、訪問處理）的中間部分，數據發布及其他高級應用的應用服務部分，其結構圖如圖1。

3.1 基礎數據庫系統

3.1.1 基礎數據庫系統功能

數據是數據庫系統中基礎而重要的部分，能否把大量數據科學規范正確的管理并提供靈活運用，是本系統成敗的關鍵。黃河下游防洪工程的數據庫系統將對現有的1998-1999年黃河下游77段截滲墻地質勘察資料、2000年以來亞行貸款項目黃河下游防洪工程地質資料、黃河下游近期防洪工程建設地質勘察資料等按照空間數據和屬性數據進行分類入庫，在此基礎上制定出各空間數據和屬性數據的入庫標準，規范新數據，并實現對各重點防洪工程全面查詢，使查詢方便化。根據系統需求，防洪工程地質基礎數據庫系統應具有以下功能：對進入系統的原始資料的轉換、加工和存儲；對防洪工程地質勘察數據進行分類查詢；完成數據的統計、計算和分析；實現數據的輸入輸出，圖件的自動生成等；實現數據的備份及日志管理。

圖1 系統結構圖

3.1.2 系統屬性數據設計

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

3.1.3 系統空間數據設計

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

3.2 系統應用設計

系統有基本查詢應用外，還能夠進行分工程瀏覽用戶需求數據，對堤防工程中土的資料等進行統計、比對并進行數據挖掘；統一自動實現圖件標準生成并建設標準巖性庫、線性庫、花紋圖案庫、顏色庫等；提供與防洪工程數據庫等相關應用系統的系統接口。

3.3 系統平臺設計

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

4 結語

黃河下游防洪工程地質勘察工作自20世紀50年代初開始以來，經歷了半個多世紀，積累了大量豐富寶貴的地質資料。黃河下游防洪工程地質數據庫就是將現有的大量地質勘察資料科學系統的分類入庫、管理、合理使用，為防汛部門及相關單位提供基礎數據支持。在系統建設過程中，采用GIS系統作為系統平臺，借助計算機軟件開發，并以合理的B/S結構作為系統發布結構，特別是在對現有地質勘察資料的整理入庫過程，采用映射或使用第3方軟件對空間數據進行轉換處理，建立地質數據專題圖等方面將進行有效的嘗試。

今后的防洪工程地質數據庫系統建設中，在保證數據入庫管理發布完善的基礎上，還將對黃河下游防洪工程的重點堤段進行3維地質仿真模擬，特別是對易出現險情的工程部位建立以大量地質勘察數據為支撐的3維地質模擬分析，為工程防洪和建設決策提供更為有力的技術保障。