地质－生态环境空间数据库建设指南

一、编写目的

建立山东半岛城市群地质－生态环境空间数据库，是“山东半岛城市群地区地质－生态环境综合调查评价及可持续发展研究”项目的设计要求，而山东半岛城市群地质－生态环境空间数据库建设，涉及地质、环境、水文、矿产等专业，并涉及单位较多，需要提交入库的数据也较多，为了指导和规范数据库项目的建设，特编写本指南，重点从建库的数据整理与格式转换阶段规范工作流程，明确最终提交成果，同时对元数据的填写做出了详细规定，本指南对山东半岛城市群空间数据库建设具有指导作用。

二、适用范围

本指南适用于山东半岛城市群地质－生态环境空间数据库建设工作。

三、编写依据及参考标准

1.国家及行业标准

GB/T2260—1999中华人民共和国行政区划代码

GB/T17798—1999地球空间数据交换格式

GB/T13923—92国土基础信息数据分类与代码

GB/T17766—1999固体矿产资源/储量分类

GB/T13989—92国家基本比例尺地形图分幅和编号

GB/T9649—88地质矿产术语分类代码

GB/T9649.16—1998地质矿产术语分类代码矿床学

DZ/T0197—1997数字化地质图图层及属性文件格式

2.部门标准

GX199900X－200X国土资源信息高层分类编码及数据文件命名规则国土资源部省级矿产资源规划编制指南国

国土资源部矿产资源储量数据库标准

中国地质调查局空间数据库工作指南2.0版

版山东半岛城市群地质－生态环境空间数据库建库标准(试行稿)

四、数据库框架设计

1.数据库需求分析

山东半岛城市群数据库是在“山东半岛城市群生态环境地质”项目研究成果的基础上研制、基于Arcinfo平台的空间数据库系统，其总体目标是存储和管理“山东半岛城市群生态环境地质”项目研究成果的资料、信息、地图及提供查询服务，为山东半岛城市群的空间布局管理、规划和决策以及重大项目建设和经济社会可持续发展提供依据。为达成这一总体目标，对数据库建设的需求应该包括以下方面:

1)对项目成果图件及其他数据存储管理的需求，需要构建一个符合要求的空间数据库。

2)提供对山东半岛城市群生态环境地质研究成果的管理、查询与展示。

3)提供山东半岛城市群生态、环境的现状与分级分布情况。

4)组织山东半岛城市群生态环境专题图件，直观地为决策咨询提出相应的对策和解决方案。

(1)功能需求

通过需求分析，得到软件的功能需求。除基本的数据输入、编辑和管理功能外，本系统还应具有以下4个方面的要求:

1)对现有地质－生态环境问题的展示、查询

2)地质－生态环境质量现状的分析

3)对地质－生态环境与可持续发展关系的分析评价

4)保持经济增长和地质－生态环境相协调的对策与建议。

(2)性能需求

本数据库系统的性能需求为:

1)系统稳定性好

2)可扩展性好

3) *** 作简单

4)可移植性好

5)保密性。

根据“山东半岛城市群地区地质－生态环境综合调查评价及可持续发展研究”项目需求分析，数据库涉及的基础图件和数据、项目研究的成果数据如下:

1)基础地理、地质图件，采用1∶20万的地理底图和经过简化的地质底图。

2)各专题项目编汇的成果图件，包括:

山东半岛城市群地区地质图

山东半岛城市群地区卫星遥感影像图

山东半岛城市群地区区域稳定性综合评价图

山东半岛城市群地区土地资源环境质量评价图

山东半岛城市群地区矿产资源综合评价图

山东半岛城市群地区地表水评价图

山东半岛城市群地区地下水环境评价图

山东半岛城市群地区海岸带地质灾害分布图

山东半岛城市群地区生态环境综合评价图

山东半岛城市群地区地质灾害易发区分布图

山东半岛城市群地区地质生态与经济可持续发展对策图

烟台地区地壳稳定性评价分区图

烟台地区地质－生态环境分析与评价图

烟台地区生态功能区划与生态市建设规划图

青岛地区地壳稳定性评价分区图

青岛地区海岸带地质环境质量评价图

青岛地区地质－生态环境评价分区图。

3)属性数据

4)文字报告

5)专题图件数据。

2.数据库系统架构

根据以上对数据库需求的分析，结合目前项目的需要和经费情况，采用的系统架构见图12－1。

图12－1 数据库系统架构

本项目采用 ArcGIS Desktop 来搭建系统平台，用以实现定义好的空间数据和非空间数据的存储和管理。系统的核心采用地理数据库 GeoDataBase 体系结构。在后台通过 ArcCat-alog 应用模块来组织和管理所有的 GIS 信息，比如地图、数据集、模型、元数据、服务等通过 ArcToolBox 工具来完成数据转换、叠加处理、地理编码、统计分析和投影变换等数据处理。

客户端采用定制的 ArcMap，用以完成数据的显示、分析和编辑。另外可以通过 Arc-GIS 的扩展模块来实现对空间数据进行高效率的可视化和分析用 ArcGIS Spatial Analyst实现栅格数据的显示和处理。ArcGIS Desktop 系统平台表现示例见图 12 －2。

在系统数据库建成之后，如项目的后期需要进行数据的共享和发布，可采用 ArcSDE +ArcIMS 的搭配来实现 B / S 构架的数据共享。

图12－2 ArcGIS Desktop系统平台表现示例

3.数据库系统功能软件的系统功能分为基本系统数据管理功能和专业应用扩展功能两大部分。根据需求分析，确定各部分的功能。

1)基本功能部分:包括系统管理，数据输入、编辑、查询和输出，数据处理和图形符号库管理等。

2)扩展功能部分:包括现状展示、分析评价、可持续发展评价和决策支持等。系统的功能模块构成见图12－3。

图12－3 系统的功能模块构成

4.系统软件平台

在本项目的研究中，结合调查评价研究项目的工作实际，选取了美国ESRI公司的ArcGIS软件作为数据库开发的GIS软件平台，同时考虑到各专题研究单位的实际情况，选取MapGIS作为电子图件的绘制软件。在汇总各专题研究单位提交的MapGIS数字图件后，进行MapGIS格式数据向ArcGIS格式数据的转换，将研究成果加载到项目统一的地质－生态环境空间数据库中。本项目选择的ArcGIS软件平台包括ArcGISDesktop、ArcS-DE、ArcIMS等组件。

5.硬件平台选择

除按系统平台的选择原则外，硬件选择从以下方面考虑:

1)硬件的性能:能够满足系统软件平台的运行需求

2)与其他硬件的兼容性:各种硬件设备可以协同工作

3)与软件的兼容性:要兼容 *** 作系统、数据库软件或其他应用软件。

可利用现有的计算机硬件，适当增设需要的硬件来构造系统的硬件环境。

6.系统实现步骤

(1)系统设计

1)总体结构设计:主要指系统中各子系统之间关系的设计。

2)系统各子系统或子功能模块的描述:各功能模块要划分到软件单元的层次，要求描述清晰，以满足编码、编译和测试的需要。

3)系统外部接口设计:完成系统外部接口、各软件单元之间的详细设计。

4)数据结构和数据库设计:主要指规划数据组织与表达方式的设计。

5)界面设计:主要指应用系统的 *** 作界面设计。

6)软、硬件设计:主要指系统软硬件运行环境的设计。

7)系统单元测试的详细计划:包括测试集、测试用例和测试步骤。

(2)软件编程

完成程序代码的编写及数据库建库任务。

1)遵照软件设计说明书的要求，利用编程工具编制程序代码，并完成程序代码的测试工作。

2)按照半岛城市群项目数据库标准及数据库建库规范的要求，完成数据建库工作。

(3)系统集成与测试

完成系统集成及测试，生成可实际运行的系统，编写用户使用手册。

1)系统集成。

2)系统集成测试。集成测试的步骤为:

①制定系统各单元、模块、子系统的集成计划和集成测试计划，内容包括测试要求、步骤、数据和时间表等②编写系统集成、测试文档③按计划进行系统集成与集成测试，修改错误，再测试，直到符合设计要求④编写测试报告。

3)编写用户使用手册。

五、数据入库工作流程

工作流程主要用于对规划数据库数据入库方法和过程进行指导。项目数据库的数据入库流程见图12－4。

图12－4 数据入库流程

1.资料收集

主要包括图件、表格和文字资料等项目所涉及的数据和成果。

2.资料预处理

数据预处理就是在全面收集资料的基础上，对资料进行系统的分析研究、综合整理及筛选等。

3.建库文档准备

主要是指对建库所需的文档进行准备，主要为数据整理记录表、属性填卡表准备，MapGIS编图的花纹符号库、线型库、颜色库设定等。

4.数据采集

数据的采集主要包括图件的输入、建立分层文件、属性的输入。

5.数据整理

数据整理的主要内容为:检查数据分层，重新命名分层文件，补充新增图层、调整部分地理、地质和规划专题属性结构，增加部分属性表格，以及整理附加文档等，完成上述工作后要填写元数据采集表并完成对元数据的录入，最后，对所有文件要进行标准化命名。

6.空间数据格式转换

按照项目建库的统一要求，各子项目在MapGIS平台下完成的成果图件，数据需要向ArcInfo格式进行转换。

六、数据质量监控

1.质量监控体系

项目承担单位和实施单位要建立完善的规划数据库建设质量监控体系，并制定相应的制度。

(1)自互检

建立完整的自互检表，每个作业人员的建库工作都要进行100%的自检，并将自检所发现的问题及时改正。在自检的基础上，由项目负责人安排其他作业人员进行60%以上的互检，并将互检结果和修改处理结果如实、完整地记录下来。

(2)抽检

每张图完成后，由项目负责抽取10%进行检查，并确保检查内容全部符合质量要求。

(3)阶段性检查

对建库的每个阶段性成果要进行严格检查把关，如图件扫描矢量化后的图元检查属性录入后的图元、属性一致性检查等。

2.数据质量监控

(1)空间数据质量检查

空间数据质量检查主要是对成果图上的内容进行质量检查，要分别对MapGIS和ArcInfo格式的所有图层进行逐项检查，包括入库数据图层套合精度、拓扑、命名的标准化规范化、分层的正确性、数据的完整性、属性表结构的正确性、图元与属性的对应性、属性代码的准确性等。

(2)图面质量检查

图面检查是指对提交的成果数据图进行图面内容检查，发现错误应及时修改完善，直至准确无误。

(3)数据表数据质量检查

是指对非空间数据表和空间属性数据表检查数据的正确性，检查数据结构的一致性，并对照规划文本检查与规划实施相关内容的完整性和正确性。

(4)文档检查

资料文档检查主要是检查数据库所要求的文本、研究报告、编制说明、附表等资料文档是否齐全，内容是否正确，并检查元数据采集表及入库数据内容是否合乎要求。

3.数据质量监控指标

上述内容的检查总错误率小于2%，其中，图元(包括点、线、面、注释)错误率小于1%，属性(包括文字、代码、ID号对应、记录个数等)错误率小于2%，凡错误率大于该两值的，或发生图层缺失、附表缺失、文档缺失以及未提交正确的元数据采集表和入库数据的，一律不予通过。

七、提交数据要求

1.提交格式

成果图件:MapGIS格式，含工程、图层和系统库文件。

文档:包括编制说明、研究报告及其他文档资料(Word和Html两种格式)。表格:Access和Excel两种格式。

元数据采集表:Word格式。

2.提交形式

汇交数据存储介质为光盘。在提交成果之前，要进行全面查杀毒，确保数据安全。

一、国内外发展状况

(一)国际发展现状及趋势

世界上主要发达国家受益于其整体上比较发达的技术经济水平与实力，林业科技总体发展水平是比较高的?在林业生物技术、信息技术和新材料技术等高新技术领域，优势较明显。我国在主要林业学科领域科技发展水平上还存在着不同程度的不足和差距。

1．林木良种选育领域

主要林业发达国家在分子遗传育种等林业生物技术领域取得了显著的进展。我国在这一领域尚未有常用树种基因工程育种的成功范例，而重要珍贵树种的育种以及规模繁殖技术更是处于较低水平。在分子标记应用方面，我国所用分子标记种类少，遗传图谱上有用标记不多，所制作的图谱密度不够。

2．森林资源保护领域

在欧美等国家，已建立了一整套受害森林的监测、评价技术体系。而我国则缺乏长期定位监测的研究，且多为个体层次；在生态系统层次上，研究受害森林生态系统的养分平衡并在此基础上揭示森林的受害机制的研究较少。

在森林病虫害防治领域，继美国近年来提出的“有害生物可持续管理”和“有害生物生态管理”等策略和研究方向，目前我国也提出适合我国国情的森林有害生物可持续控制的策略及其实施方案。在森林防火科学技术及科学管理上我们也有很大差距。

3．工业用材林培育领域

当前国内外主要根据既定材种培育目标，采用良种壮苗，选择适宜的土地，通过优化的栽培措施，缩短培育周期，取得目的材种的最高产量和最大经济效益。我国人工林整体生长量水平仅为发达国家的1／2左右，林地稳定性更差。基地化育林技术体系尚未形成，与国际工业用材林优质高产培育技术相比有很大差距，也远远不能满足我国工业用材林建设的需要。

4．林业生态工程建设领域

美国、日本、法国等发达国家发展了快速工程绿化技术，致力于形成以森林为主的流域治理森林工程体系。其发展趋势是生态环境治理与水土资源保护、改良、合理利用相结合，森林的多目标经营已成为各国主要研究内容。

我国在该领域的科学研究不断深入，在防护林体系效益评价、立地类型划分、集流抗旱造林技术、防护林结构配置、农地防护林等方面的研究示范已取得了很大进展。但是，我国人口众多，水土流失、荒漠化、干旱和洪涝灾害严重，生态环境建设任务艰巨，林业生态工程建设所需的一系列技术科技含量较低。

5．森林、荒漠、湿地生态效益监测及林木种质资源保护领域

世界上许多国家和组织都相继开展了森林效益监测研究，美国提出了“新林业”的概念，德国建立了世界上独一无二的生态环境数据库。日本在70年代初对全国的森林生态效益进行了计量评价，对森林的保水机理、防止土壤侵蚀的机理进行了系统研究，从侵蚀控制、景观生态、生活环境等方面对森林进行了分类和评价，并对不同类型防护林分别采取了不同的经营管理措施。

我国对森林在改善环境中的作用也曾开展过大量研究，并建立了中国森林植被生态效益监测站网，取得了一系列成果。随着我国林业生态环境的建设和发展，仅仅依靠现有的野外监测技术设备和监测手段，远远不能完成林业生态环境监测的任务，难以在全国主要区域建立长期定位监测网络并开展定位监测。

6．荒漠化预防与综合治理领域

在荒漠化监测方面，美国、法国、澳大利亚等发达国家利用其先进的空间技术，对非洲一些国家和地区的荒漠化土地进行了大尺度的监测评价；在荒漠化土地利用方面，以色列的技术力量具有先进性和代表性，形成了一整套完善的持续利用及荒漠化土地集约经营技术和管理制度。我国在相关领域的研究取得了进展，但在高新技术的应用方面仍有相当的差距。

7．天然林保护及可持续利用领域

目前国际森林保护与可持续经营研究的发展趋势表现在三个方面：一是把森林作为一个生态系统来经营管理；二是研究可持续经营的定量评价与验证和可持续森林经营技术；三是在森林经营中应用高新技术。作为一种崭新的森林经营思想，我国在森林生态系统管理的理论框架和方法体系方面存在差距，还需要不断地发展与完善，特别是对于中国复杂多样的森林生态系统管理技术和示范模式更需要大量的研究和实践检验。

8．信息技术领域

信息技术是现代林业经营管理的重要手段和途径。一些国土面积和森林面积较大的发达国家，都将遥感系统、地理信息系统和全球定位系统(3S技术)作为森林资源和灾害调查、监测的手段。我国虽然在“3S”应用方面形成了一批成果，但多限于单项技术，未能系统集成和产业化。

9．林产品高效利用领域

采用高新技术提高木材综合利用率和市场竞争力，是世界主要林业发达国家木材高效利用研究领域的一个主要发展方向，包括适树适用，适材适用。开展多层次多品种综合加工，提高出材率和附加值，进行功能性改良提高使用性能以及延长使用寿命等。在这一领域，我国的研究水平和技术仍比较落后。

(二)国内基础与存在的问题

近几年，我国林业获得国家级奖励的科研成果中，高等院校主持的项目超过半数，成为林业科学研究中具有创新实力的重要力量。高校在产出重大科研成果的同时，也为我国林业行业培养出了绝大多数的科研人才，为今后中长期科技发展规划的实施奠定了坚实基础。

但是我国林业整体科技水平仍十分落后，各个分支学术领域与国际前沿水平

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