面向數據管理的地下水與地面沉降數據庫設計

摘 要：采用面向服務架構（SOA）思想，使用MapGIS空間數據引擎（SDE）和SQL Server技術實現對華北地區地下水與地面沉降信息系統數據集成管理。結合華北地區實際需求，建設地下水調查信息數據庫、整合搭建地下水監測數據庫、集成地面沉降調查與監測數據庫、搭建地下水與地面沉降數據管理系統構架、匯集地下水與地面沉降調查監測基礎資料，實現華北地區地下水與地面沉降調查監測數據集成管理與應用，為該地區地下水開采與城市規劃提供政策指導。

關鍵詞：地下水 地面沉降 數據庫 MapGIS InSAR

我國地下水和地面沉降方面工作起步較早。1995年至2000年共完成1：20萬區域水文地質調查面積約700余萬平方公里，1：20萬的區域水文地質調查圖幅數達1017幅。1999年以來，相繼在多個重點地區開展了地面沉降調查工作，利用精密水準測量、基巖標、分層標、GPS和InSAR監測等多種手段建立了地面沉降監測網絡，部分地區實現了監測數據自動采集傳輸。目前，地質環境信息化工作已經有了一個良好的基礎，但大量監測數據存儲分散，不同組織單位間數據互聯互通性較差，缺乏數據共享的平臺，導致現有數據無法發揮最大作用。因此，集成地下水與地面沉降調查監測成果，使其服務于國家信息化管理和城市合理規劃是非常必要的。。

一、地下水與地面沉降數據來源

支持地下水與地面沉降信息管理系統的數據來源豐富，格式類型眾多，為數據的統一入庫管理帶來極大的困難。理清數據的來源，針對不同來源的數據提供不同的數據入庫方式，可以降低數據入庫的難度。地下水與地面沉降數據總體上分為兩類：未建庫的數據資料和來源于其他已經建庫的信息系統的數據資料。其中尚未建庫的數據資料，主要來源國家地質相關部門，根據需要進行圖形數字化及屬性數據錄入，建成相應的數據庫并導入到綜合數據庫中。已建庫的數據資料。由于已建成的數據庫中數據存在多源異構現象，需要對數據進的整合，然后導入到綜合數據庫中，保證各數據之間的協調一致性。

二、數據庫及數據管理系統架構設計

地下水與地面沉降調查監測底層數據庫是地下水與地面沉降調查監測信息管理系統以及WebGIS網絡信息共享系統實現的基礎，實現屬性數據的批量導入、單條信息錄入、數據檢索、數據編輯、數據導出的功能以及WebGIS網絡信息共享系統中各類空間數據的檢索功能。

1.地下水與地面沉降底層數據庫設計。空間數據庫采用MapGIS10的空間數據引擎（SDE）建庫，并將空間數據通過空間數據入庫工具按照一定標準入庫，實現空間數據的統一管理。空間數據包含以下幾個部分：基礎空間數據庫、水文地質調查空間數據、地面沉降InSAR調查數據：保存地面沉降InSAR圖服務數據，InSAR調查成果圖件等空間數據。

業務數據庫分為三大子數據庫：水文地質調查成果數據庫、地下水監測數據庫、地面沉降調查監測數據庫。三大地下水與地面沉降業務數據的管理根據SQL Server 2012提供的關系型數據庫管理平臺，按照一系列地質環境信息化標準規范建立業務數據庫，并將符合標準規范的屬性數據入庫，支持業務數據的統一存儲和管理。

2.地下水與地面沉降數據庫管理系統設計。基于已建的底層數據庫，按照業務分類，建立數據庫管理系統，實現空間數據和屬性數據的統一管理，提供界面化的數據出入庫接口，提供數據管理功能。具體包含功能模塊有：水文地質調查數據管理，為用戶提供對水文地質調查標準圖幅、水文地質調查項目成果、工作部署等數據的管理，提供數據出入庫接口和統一的數據管理功能；地下水監測數據管理，提供對地下水監測點和動態監測數據的管理，提供數據查詢、編輯、導入、導出等功能；地面沉降調查監測數據管理，提供對地面沉降調查監測數據的管理，提供對監測點、監測數據、InSAR監測圖幅去、調查成果報告等數據的統一管理。主要面向地面沉降調查監測業務人員及數據管理人員，提供一致化的數據管理工具，方便統一管理空間數據和屬性數據。

三、系統實現

1.建設地下水與地面沉降數據庫。根據項目建設任務，本文參照相關標準并結合項目實際情況，完成了地下水與地面沉降數據庫的設計工作，具體包含以下幾個子數據庫：地下水調查數據庫、地下水動態監測數據庫、地面沉降調查監測數據庫，如圖1所示。各子數據庫集成了多元異構數據，支持對空間數據和業務數據的統一管理。

地下水調查數據庫包括了標準比例尺水文地質圖數據庫、水文地質調查成果庫以及水文地質調查工作部署數據庫三個子庫。本文針對1：20萬標準比例尺地形圖進行了數據建庫和入庫，數據庫中對地圖空間數據、屬性數據、元數據進行統一存儲管理。為保證數據的規范和完整性，采用MapGIS地理數據庫對空間數據進行存儲和組織，在現有的1：20萬水文地質圖幅標準的基礎上，空間數據在入庫時候遵循了空間參照系標準、圖幅及圖層命名標準等標準，同時根據現有情況增加了對地圖符號庫的管理，保證了在多符號庫情況下地圖制圖表達的準確性和一致性。面向華北平原地下水調查，建立了水文地質調查成果庫。基于水文地質調查項目及其調查產生成果和已設計完的調查成果數據庫，整理了部分成果數據入庫。

地下水動態監測數據庫主要包含地下水動態監測點基本信息數據庫、水位、水溫、水質等動態監測數據庫。在建立數據庫的基礎上，整理監測點數據和動態監測數據，具體包括：地下水監測點數據和水位數據。整理了2016年以前的各監測點水位監測數據入庫。

地面沉降監測數據庫包含以下幾個部分數據：地面沉降監測設施信息、地面沉降監測數據、InSAR調查數據。地面沉降監測數據庫包含了地面沉降設施的信息數據。監測設施共包含以下幾類：基巖標、分層標、GPS點、GPS站、水準點等。由于監測設施類型不同，因此監測數據類型也不同，監測數據種類包括：分層標變形量、基巖標標高、孔隙水壓力、水準點高程、GPS測量高程。系統建立了地面沉降監測數據庫，保存各種監測設置監測得到的數據。依據InSAR調查數據，建立InSAR調查數據庫，該數據庫包含兩個部分：InSAR調查圖幅區范圍空間數據，InSAR圖幅調查報告。

2.設計實現地下水與地面沉降數據管理系統。為配合數據庫設計和數據管理工作設計實現了數據庫管理系統，針對數據類型的不同，主要分為三大系統：水文地質調查成果數據管理系統、地下水監測數據管理系統、地面沉降調查監測數據管理系統。數據管理系統提供了對數據的錄入、編輯、導入、導出等管理功能。

四、結語

本文設計了華北平原地下水調查數據庫結構框架，具有對華北地區地下水調查的圖形空間數據庫及屬性數據管理能力，整裝入庫華北平原等主要平原內的調查數據，建設地下水人工監測及自動化監測數據庫，實現對華北地區地下水監測數據的管理，為我國華北地區地下水合理開采和城市規劃提供政策支持。

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作者簡介：楊耀（1991.07—）男。民族：漢。湖北省孝感市。學生，碩士。工程地質信息數字化管理。