地质－生态环境空间数据库建库标准

一、范围

本标准定义了山东半岛城市群地质－生态环境空间数据库的数据结构框架、数据实体及实体之间的相互关系，定义了成果图件空间数据的要素集、要素类、要素分类代码及属性数据项，可用于山东半岛城市群项目数据的采集、存储、管理、共享及数据库建设。

二、规范性引用文件

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB / T 1 1—2000 标准化工作导则 第 1 部分: 标准的结构和编写规则

GB / T 13923—92 国土基础信息数据分类代码

GB / T 2260—1999 中华人民共和国行政区划代码

GB / T 2659 世界各国和地区名称代码

GB / T 9649—88 地质矿产术语分类代码

DZ / T 0160—95 1∶ 200000 地质图地理底图编绘规范及图式

DZ / T 0197—1997 数字化地质图图层及属性文件格式

GB 958—99 区域地质图图例 ( 1∶ 50000)

DZ / T 0179—1997 地质图用色标准及用色原则

DDB 9702 GIS 图层描述数据内容标准

GB 17108—1997 海洋功能区划技术导则

中国地质调查局 地质图空间数据库建设工作指南 ( 2 0 版)

中国地质调查局 1∶ 20 万区域水文地质图空间数据库图层及属性文件格式工作指南

三、术语和定义

本标准涉及的主要术语如下:

1 地理信息数据库 ( geodatabase)

采用标准关系数据库技术来管理、表现地理信息的空间数据库。

2 数据包 ( data package)

逻辑相关数据实体的集合，本标准中将山东半岛城市群项目数据整体视作一个数据包。

3 数据实体 ( data entity)

描述专业领域同一类型数据的数据元素的集合，如地质构造数据实体，概念上等同于UML 的类。数据实体可通过一个或多个相关的数据元素及相关的数据实体定义。

4 数据集 ( dataset)

逻辑相关数据组成的数据集合，如一幅地图可视作一个数据集，数据集是一个逻辑上的整体。

5 数据子集 ( subdataset)

按一定规则划分的数据集中逻辑相关数据的集合，本标准中的一个数据子集对应一个地图要素类，数据子集类别对应地图上的图层划分。

6 空间数据 ( spatial data)

用来表示空间实体的位置、形状、大小和分布特征诸方面信息的数据。空间数据不仅具有实体本身的空间位置及形态信息，而且还有实体属性和空间关系 ( 如拓扑关系)信息。

7 空间参照系 ( spatial reference)

对地理信息数据的空间范围和投影的描述。

8 地图 ( map)

地理信息的图形描述，包括地理信息数据和地图元素，如标题、图例和比例尺等。本标准中将一幅地图视作一个数据集进行管理，并通过一组要素集 ( 要素类、关系类、属性表的集合) 、空间参照系、地图样式定义地图的数据内容及显示方式。

9 图层 ( layer)

地图上特定区域范围内按一定规则划分的相似要素类的集合，如水系、城镇。图层为要素类的专题组合及表现，一个图层定义了它包含地理信息数据的地理位置和显示方法。

10 要素 ( feature)

现实世界中的对象在地图图层中的表示，如地图中表示道路的一条线。

……

四、缩略语和符号

1 缩略语

ARD 图外整饰要素 ( Elements Around Map)

BMAP 地理底图 ( Basemap)

BOU 境界、边界 ( Bourn)

CD 代码 ( Code)

COL 综合柱状图 ( Colomnar Chart)

DT 日期 ( Date)

ELE 地形高程 ( Elevation)

……

2 UML 类图符号

山东半岛城市群地区地质－生态环境与可持续发展研究

3 ER 图符号

山东半岛城市群地区地质－生态环境与可持续发展研究

五、基于 UML 的 Geodatabase 的空间数据模型

构建地质数据的空间数据模型是建立地质信息数据库的一项关键工作，是数据库建设的基础。Geodatabase 数据模型作为 ArcGIS 软件平台的一种通用数据形式，目前已被国内外众多地质空间数据库的建设所采用。数据建模也已经成为地质数据库建立的一项主要内容。

目前针对地质、水文、矿产、海洋等多个领域的专业 Geodatabase 数据模型都已存在，国内目前应用于区域地质 － 生态环境调查的综合地质 － 生态环境空间数据模型还比较少见。因此，本项目在分析国内外目前比较通用的各专业数据模型的基础上，提出了专门面向山东半岛城市群地质 － 生态环境空间数据库建设的 Geodatabase 数据模型。

在 Geodatabase 数据模型中，允许定义要素之间类型的关联，Geodatabase 对空间数据管理以关系数据库为基础，利用商用关系数据库成熟的数据处理能力对空间数据和非空间数据进行统一管理。Geodatabase 使用面向对象的方法，使得要素可以具有自己的行为和属性，并且要素类具有继承性、多态性和封装性。这样，以更加适合自然的行为和人的思维方式去组织数据，更精确地模拟真实世界。

1 Geodatabase 数据模型的结构体系

Geodatabase 数据模型作为一种新型的面向对象的数据模型，融入了面向对象的核心技术，如类 ( Class) 、对象 ( Object) 、封装 ( Encapsulation) 、继承 ( Inheritance) 和多态( Polymorphism) 等思想和技术。Geodatabase 数据模型的目的就是为了让用户能更容易、更自然地表示 GIS 数据特征和更容易地建立特征之间的各种关系。Geodatabase 空间数据库数据模型如表 12 －1 所示。

表 12 －1 Geodatabase 内部结构

续表

2 Geodatabase 数据库模型的特点

Geodatabase 有两种，即个人与多用户 Geodatabase。

1) 个人 Geodatabase 支持内置于 ArcGIS 系统并提供对本地数据的访问，适用于面向项目的 GIS，在 Microsoft Access 数据库平台上实现，提供生成和更新 Access 数据库的服务，可处理小型或适中的 Access 数据库。但个人 Geodatabase 的存储容量有不能超过 2GB的限制。

2) 多用户的 Geodatabase 是通过 ArcSDE ( ARC 空间数据库引擎) 实现的。ArcSDE可以生成和访问从小型到大型的 Geodatabase 并提供关系型数据的开放界面。

与标准的关系数据库相比，Geodatabase 简化了地理数据建模的工作，因为它包含有用于建模地理信息的通用模型。

此外，Geodatabase 还同时支持两个视图，即对象视图和关系视图。这样就综合了对象视图和关系视图两者的优点。对象视图在 Geodatabase 中占据主导地位，其目的是提供一个接近于逻辑数据模型的数据模型，因而更接近于现实。关系视图则用于一些 Geodata-base 数据的常规处理，它表示的是一些简单地理对象的特征。

3 基于 UML 的 Geodatabase 数据模型的设计

( 1) Geodatabase 数据库设计的方法

在 ArcGIS 中，建立地理数据库可以有多种方法。借助 ArcCatalog，可以通过 3 种方式建立新的地理数据库。

第一种方法是建立一个新的地理数据库。

第二种方法是移植已经存在的数据到地理数据库中去。

第三种方式是用 CASE 工具来建立地理数据库。

( 2) 面向对象和 UML ( 统一建模语言)

面向对象是软件程序设计中的一种新思想，它能使程序设计更加贴近现实，并且花费更小的精力。面向对象方法学包含了对象 ( object) 、类 ( classification) 、继承 ( inherit-ance) 、聚集和消息 ( messages) 的概念。

UML ( Unified Modeling Language，统一建模语言) 是一种基于面向对象方法的建模语言，具有创建系统的静态结构和动态行为等多种结构模型的能力，是一种通用的建模语言。在 Geodatabase 的设计中，主要用到描述系统静态结构的类图。类图的节点表示系统中的类及其属性和 *** 作。类图的边表示类之间的联系，包括继承、关联、依赖、聚合等。

类的表示由 3 个部分方框组成，上面部分给出了类的名称; 中间部分给出了该类的单个对象的属性; 下面部分给出了一些可以应用到这些对象的 *** 作。类的表示如图 12 －5。

图 12 －5 类的表示

关联是对类的实例之间联系的命名，与关联有关的内容有关联元数 ( Degree) 、关联角色 ( Role) 和重复度 ( Multiplicity) 。

UML 中有 3 种类型的类: 抽象类 ( abstract class) 、可创建化类 ( creatable class) 和可实例化类 ( instantiable class) 。

UML 类图的符号见本节第四部分内容。

( 3) 面向对象的地理数据模型的设计方法

利用 CASE 工具进行 Geodatabase 数据模型设计的步骤具体为:

1) 在 CASE 工具中进行 UML 建模。

2) 将设计好的 UML 模型载入资料库 ( repositry) 。

3) 利用 GIS 软件提供的 CASE 接口，根据资料库中的 UML 模型生成空间数据库结构。至此，Geodatabase 空间数据库结构初具雏形。在 GIS 软件环境中，现在可以将新生成的数据或已有的数据进行格式转换后载入到设计好的 Geodatabase 空间数据库中，由空间数据库统一管理。利用 CASE 工具来建立 Geodatabase 地理数据库的工作流程见图12 － 6。

图 12 －6 利用 CASE 工具来建立 Geodatabase 地理数据库的工作流程

六、地质 － 生态环境 Geodatabase 数据模型的建立

( 一) 数据模型设计的依据

根据山东半岛城市群地质 － 生态环境调查评价研究工作的需要和山东半岛城市群地质 － 生态环境 GIS 数据库系统的整体设计要求，结合各地质 － 生态环境要素的成果图件和文本报告资料，利用 UML 设计工具 Microsoft Visio 完成了山东半岛城市群地质 － 生态环境Geodatabase 数据模型的设计 ( 图 12 － 7) 。

图 12 －7 山东半岛城市群地质 － 生态环境 Geodatabase 数据模型的设计依据

( 二) 山东半岛城市群地质 － 生态环境数据库的 UML 类图

1 数据集管理

山东半岛城市群项目数据包中的数据以数据集为单元统一组织管理，数据集管理方式就是将一份文字报告或一幅成果图件视作逻辑上的整体，用 “数据集编号”唯一标识，通过数据集实体统一管理。同一数据集的不同实体，例如成果图中的图层，通过实体中的“数据集编号”元素关联。

2 空间数据管理

山东半岛城市群项目数据包由文字报告及成果图件两大类数据组成，并以成果图件为主，成果图件是一空间数据实体，统一存储在面向对象的地理信息数据库中，以图幅为单元进行管理。

3 数据包总体结构

本标准中山东半岛城市群项目数据包总体结构用 UML 模型来体现，山东半岛城市群项目数据包由 “成果报告”、“元数据”及 “存档文件”3 个数据实体 ( UML 类) 组成，通过 “数据集”实体统一组织管理。“成果报告”由它的继承类 “文字报告”及 “成果图件”定义，为研究成果数据包的主体数据。“元数据”及 “存档文件”为数据集的辅助数据，“元数据”存放文字报告或成果图件的元数据; “存档文件”存放文字报告或成果图件的相关存档文件，供数据集数据的整体下载与利用。

一个 “数据集”实体对应一个项目的 “文字报告”或一幅 “成果图件”; 每一个数据集必须有一个而且只能有一个 “元数据”文件; “存档文件”是 “数据集”的可选聚合实体。

“成果图件”是一空间数据实体，由特定的面向对象地理信息数据库 ( Geodatabase)统一存储、管理。一幅 “成果图件”数据内容由一组空间要素集 ( 基础地理要素集、地质要素集、地球物理要素集、地球化学要素集、辅助要素集) 组成，空间要素集数据类型包括矢量 ( Feature Dataset，简称要素集) 、栅格 ( Raster Dataset) 和 TIN ( TIN Dataset)3 种。

4 数据集编号的编码规则

数据集编号由数据库管理方统一编码，必须保证编号在数据库中唯一，编号中的英文字母全部大写。

山东半岛城市群项目数据集按 “项目或图幅—提交单位—提交年份—成果序号”编码。数据集编号的字符串长度不得超过 22 位，以保证 “数据集编号 + 要素类名”的字符串总长度不超过 30 位。

5 成果图件要素类命名规则

要素类名字符串总长度不得超过 8 位。

矢量要素类按 “要素集类型 + 要素类名 + 要素类型”命名，全部用大写英文字母表示。“要素集类型”用一位代码表示，如 “L”表示基础地理要素集。栅格数据集数据以“要素集类型 + 要素类型”命名，要素类型用代码 RAS 表示，如 “DRSRAS”表示遥感栅格数据。TIN 数据集数据以 “要素集类型 + 要素类型”命名，要素类型用代码 TIN 表示，如 “LELETIN”表示地面高程 TIN。

6 成果图件要素分类编码规则

要素分类编码用以标识不同的要素类要素，保证地图要素存储、交换、显示的一致性。

( 1) 分类编码原则

1) 科学性、系统性;

2) 相对稳定性;

3) 不受地图比例尺的限制;

4) 完整性和可扩展性;

5) 适用性。

( 2) 分类编码方法

成果图件要素类中不同要素的分类编码采用中华人民共和国国家标准 《国土基础信息数据分类与代码》的编码结构，结构如下:

山东半岛城市群地区地质－生态环境与可持续发展研究

大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用数字顺序排列。识别位由用户自行定义，以便于扩充。在本项目中编码分两类: ①基础地理要素编码; ②地质专业要素编码( 地质、地球物理、地球化学等) 。

( 三) 山东半岛城市群项目数据实体及实体关系

山东半岛城市群项目数据实体类及其代码见表 12 －2，实体类名代码按实体类的英文名缩略语编码，本标准中山东半岛城市群项目数据实体及实体间关系用 UML 及实体关系图 ( ERD) 来体现。

表 12 －2 山东半岛城市群项目数据实体类及其代码

1 数据集实体 ( MGRD_Dataset)

山东半岛城市群项目数据包中的 “数据集”实体用来统一组织管理 “文字报告”、“成果图件”、“元数据”及 “存档文件”数据实体，“数据集”实体中的数据项包含数据集的归属项目、提交日期、提交单位、主题类别及地理范围等可用于数据集检索的信息。一个 “数据集”实体对应一个项目的 “文字报告”或一幅 “成果图件”，“数据集”实体与 “元数据”实体间为一一对应关系，与 “存档文件”实体间为一对多的对应关系。“数据集”实体的数据内容及其存储表通过 “数据子集”实体分类定义，主键 ［数据集编号］可用于同一数据集中不同 “数据子集”的关联，也可用于数据集对应的 “元数据”及“存档文件”的关联。

2 成果报告数据实体 ( MGRD SumTmaryReport)

研究成果报告数据实体包括项目的最终综合文字报告及相应的成果图件。

( 1) 文字报告数据实体 ( SR_WordReport)

文字报告数据实体包括 “文字报告”及图像格式的 “报告附图”数据实体，文字报告及附图均以二进制大对象存储。数据实体之间通过 ［数据集编号］ 关联。

( 2) 成果图件数据实体 ( SR_hemeMapSet)

“成果图件”数据实体是一空间数据实体，主要以矢量图形格式存储在地理信息数据库中，其中也包括栅格数据及 TIN 数据用于数据的空间分析。

1) 要素集: “成果图件” 数据实体以图幅为数据集单元进行管理; 图幅内容以分属不同空间要素集 ( 基础地理要素集、地质要素集、地球物理要素集、地球化学要素集、辅助要素集) 的要素类组合，同一个要素集内的要素类享有同一空间参照系，相互具有拓扑关系。

2) 要素类: 一个要素类的存储单元为关系数据库中的一个数据表，要素类图元类型有点、线、面、注记 4 种，一个要素类只能包含一种图元类型。本标准中基础地理要素集、地质要素集、地球物理要素集、地球化学要素类、辅助要素集的要素类用 UML 类图体现。

3) 图层: 图层为要素类的专题组合及表现，不同图层的组合即构成了可视化 “成果图件”。本项目通过对数据来源的分析，提出并建立了适合山东半岛城市群地区地质 － 生态环境调查与评价特点的空间数据库数据图层。考虑到空间数据的应用和相互转换，每一图层均应建立相应的内部属性表，属性表必须包含一些基本字段内容，根据具体任务的不同，需灵活扩充内部属性表字段内容。 “成果图件”数据实体的图层划分及其代码见表 12 －3。

4) 要素类属性: 要素类的要素特征由属性表定义，属性表每一行对应一个要素，每一列包含要素的一个特征信息。

表 12 －3 成果图件数据实体的图层划分及其代码

5) 要素类要素分类: 同一要素类中不同类型的要素用不同的代码标识，通过属性表中的 “编码” ( GEO_CODE) 数据项体现，以便地图中同一要素类要素的分类显示，并保证地图要素存储、交换、显示的一致性。在本项目中成果图件的基础地理要素分类代码采用中华人民共和国国家标准 《国土基础信息数据分类与代码》，并根据需要进行了扩充，地质专业要素分类代码全部由本标准定义，见表 12 －4 和表 12 －5。

表 12 －4 基础地理要素分类代码

表 12 －5 地质专业要素分类代码

图12 -8 山东半岛城市群项目数据包UML类图

图层编码中，第一位为图类代码，L 代表基础地理类图层; D 代表基础地质类图层;G 代表国土资源图层; W 代表地壳稳定性图层; S 代表水资源图层; H 代表海岸带图层;T 代表生态环境图层; R 代表人类工程活动图层; F 代表分析评价图层; Y 代表预测与防治图层; Z 代表辅助图层。第二位为比例尺代码，图件均采用 1∶ 50 万比例尺，代码为 B。第三位到第五位为图名的汉语拼音首字母缩写。第六位为图层数字编号。

( 四) 山东半岛城市群项目 UML 类图

1 山东半岛城市群项目数据包 UML 类图

UML 类图见图 12 － 8。

2 成果图件要素集 UML 类图

1) 基础地理要素集实体 UML 类图 ( FD_Geography) 。本项目将基础地理要素分为地理网格、居民地、境界、交通网、地貌地形、水系、海洋海岸带、行政区划、栅格数据等 9个抽象要素类，建立了 “各市基本情况”对象类，与表明各地区域的 “城市群”类相连接，将山东半岛城市群8 个地级市的地理位置数据与地区的基本资料数据有机地联系起来。

2) 地质要素集实体 UML 类图 ( FD_Geology) 。

3) 国土资源要素集实体 UML 类图 ( FD_LandResource) 。

4) 水资源要素集实体 UML 类图 ( FD_WaterResource) 。

5) 生态环境要素集实体 UML 类图 ( FD_Environment) 。

6) 辅助要素集实体 UML 类图 ( FD_Ancillary) 。

3 山东半岛城市群项目数据实体关系图

1) 数据集实体 ER 图 ( MGRD_DataSet) 。

2) 研究成果报告数据实体 ER 图 ( MGRD_SummaryReport) ( 图 12 － 9) 。

图 12 －9 研究成果报告数据实体 ER 图 ( MGRD_SummaryReport)

七、山东半岛城市群项目数据包数据字典

( 一) 数据集实体 ( MGRD_DataSet)

山东半岛城市群地区地质－生态环境与可持续发展研究

( 二) 研究成果报告数据实体 ( MGRD_SummaryReport)

1 文字报告数据实体 ( SR_WordReport)

山东半岛城市群地区地质－生态环境与可持续发展研究

2 成果图件数据实体 ( SR_ThemeMapSet)

( 1) 基础地理要素集实体 ( FD_Geography)

山东半岛城市群地区地质－生态环境与可持续发展研究

( 2) 地质要素集实体 ( FD_Geology)

山东半岛城市群地区地质－生态环境与可持续发展研究

( 3) 水资源要素集实体 ( FD_HydroResource)

山东半岛城市群地区地质－生态环境与可持续发展研究

一、内容概述

在地质制图技术手段的变革中，真正具有革命性的是与数字式地质图生产模式相关的技术进步，涉及从野外地质工作直至最终成果提交的全过程。建立国家数字式地质空间数据库，是推行这种新工作模式的总体目标和必然结果。为此，各国都下大力气狠抓数据库设计、建设和不同类型数据库的联网，大力推进地质制图的标准化，除了对符合现代要求的现有数据进行数字式信息提取之外，还积极创造条件把数字式工作方式延伸到最基础的野外工作环节。GIS的产生、发展与机助制图系统存在着密切的联系，两者的相同之处是基于空间数据库的空间信息的表达、显示和处理。GIS包含了机助制图系统的所有组成和功能，并且GIS还有数据处理分析的功能。它用空间数据库和属性管理地质数据，包括了图形数据及属性数据，并可对二者的数据进行空间分析和空间查询。GlS技术是数据库技术、图形图像处理技术和数据分析与处理技术的综合，在地质制图及多学科研究数据的处理、集成、模拟、显现乃至成果图件的编绘等方面，都起着不可替代的作用。通过数字式地质图生产模式的推行，可以使反映新认识、新成果的新数据得以及时输入数据库并与原有的数据资源融为一体，既能以常规纸图的形式输出，也能以数字产品的形式输出，必要时还能根据用户的要求以非标准的专用产品形式输出。GIS的出现及其在地学领域应用的深入，使地质图作为地学研究的基础图件，正在告别纸质时代，进入数字化时代（姜作勤等，2001；王永生，2011）。

二、应用范围及应用实例

在国际上，美国、英国等国在20世纪80年代开始进行国家空间数据库的建设。1992年，美国国会通过了《国家地质填图法案》，要求开发一个国家地质数据库（NGMDB），该数据库涵盖了地质学、地球物理学、地球化学、地质年代学和古生物学等地质领域。从1997年起，美国地质调查局（USGS）和宇航局（NASA）建立了全国统一的分类标准和数据标准，并开始进行地质图的数字化工作。至今已完成了占国土面积一半以上区域的地质数据数字化工作，并建立了数据库。

在国际上，对1∶100万国际分幅地质图编制与更新工作非常重视。俄罗斯从1999年正式开始第三版（第三代）1∶100万国家地质图系列编制和出版工作，并且专门制定了《俄罗斯联邦1∶100万国家地质图系列编制和出版规范》，英国、法国、南非、印度、蒙古、朝鲜等也编制出版了全国1∶100万地质图件或专业图件，美国和加拿大编制出版了部分地区1∶100万地质图件或专业图件，意大利在2003年新出版了第五版1∶100万意大利地质图。

巴西1∶100万地质图由46幅按国际标准分幅的地质图幅拼接而成。这些图幅组成了数字地质信息库，通过地质信息系统来 *** 作管理。这些地质图数据是在野外工作、卫星图像解译、采样、同位素测年等工作基础上，通过对数据的编辑、分析、综合以及说明获得的。资料截止于2003年年底，由巴西地质调查局完成。他们出版了41张包含46幅地质图幅的电子光盘。

在巴西1∶100万国际分幅地质图的基础上，南美地质编图委员进行了南美洲1∶100万地质及矿产资源图的编制工作。南美洲1∶100万地质及矿产资源图由92幅标准图幅组成，其中包括了巴西的46幅。阿根廷、巴西和乌拉圭地质调查局在修正更新了1∶100万地质底图并结合了航天TDM雷达图像，共同完成了该项工作。

印度地质调查局在20世纪70～80年代编制了一套1∶100万地质图集，包括了28个图幅。近年来又陆续编制了AraValli地区1∶100万岩石层位图，KolarSchistBelt1∶100万综合地球物理及地质图，MadhyaPradest1∶100万地质矿产图（2幅），∶100万地质矿产图，喜马拉雅1∶100万地质图（45幅），印度及周边地区1∶100万地震构造图（42幅）。

目前，“planetearth”在2007～2009年的Year计划中提出了“透明地球”方案，并已经开始着手实施，目的在于提供不同比例尺的动态的、可以交互 *** 作的覆盖世界范围的数字地质图。该计划拟采用双重结构来 *** 作。第一层由UNESCO、IYPE、IUGS、CGMW、ISCGM、ICOGS组成的执行委员会来负责。第二层由各参与国家、调查机构和组织来运作。

该计划已经确定了由3个部分组成，这3个部分的图层都可以通过像GoogleEarth那样的动态地图浏览器被广大用户应用。前两个部分是为更大比例尺图层服务的介绍性图层，由CGMW提供：第一层（“25G”）建立在GCMW世界1∶2500万地质图基础上；第二层（“5G”）建立在大陆和大洋1∶500万地质图基础上。这两个图层将根据简单的图例在地质内容上进行相互协调。第三层“1M”由英国地质调查局（BGS）开始进行，又被称为“OneGeology”计划，这个图层是由各参与国地质调查局提供的1∶100万地质图组成的。不同地质数据间的重叠和不连续问题将由GeosciML（计算机图形接口数据模型及编码）软件来解决。同时，这些地质数据是动态的，可以随时进行更新。由英国地质调查局（BGS）发起并于2007年3月12日～16日在Brighton召开了会议讨论并正式启动该计划。

三、资料来源

姜作勤，张明华2001野外地质数据采集信息化所涉及的主要技术及其进展中国地质，28（2）：36～42

王永生2011地质资料信息服务集群化产业化政策研究中国地质大学（北京）博士学位论文

（一）系统数据库类型

数据库是整个农用地分等信息系统的基础，是系统开发设计要考虑的重中之重。在数据形式上，系统数据库包括两大块：一是空间数据库，二是属性数据库。目前的空间数据技术已从以MapInfo为代表的混合型数据库（空间数据库＋关系型数据库）发展到以ArcInfo的Coverage为代表的拓展型数据库。鉴于农用地分等属性数据量庞大，为减少数据冗余，提高数据检索的速度，本研究采用空间数据和属性数据分开管理的模式，依据关键字段进行绑定，进行科学索引，从而实现空间数据和属性动态链接和高效整合。

1空间数据库

江苏省农用地分等信息系统空间数据库内容包括以下方面：

（1）土地利用现状图层：全省13个省辖市以1996年土地利用现状图为基础，经变更调绘形成以2000年为基准年的土地利用现状图，以现行的土地分类标准按八大类分类进行信息提取并分层存储，系统分别存储为耕地、林地、水域、未利用地、建设用地等图层。

（2）全省土壤类型图层：以土属为分类单位，比例尺为1:20万。

（3)1996年和2000年全省行政区划图层：在行政区划中精确到乡镇级别，分别提取存储了市名图层、县（区）名图层、乡（镇）名图层、全省行政界线图层、市级行政界线图层、县（区）级行政界线图层、乡（镇）级行政界线图层。

（4）评价单元图层：通过GIS空间叠加功能，利用土地利用现状图、行政区划图和土壤类型图叠加产生的评价单元图层，建立分等评价单元数据库。

2属性数据库

江苏省农用地分等信息系统属性数据库内容包括以下方面：

（1）土壤属性数据：以全国第二次土壤普查为基础，结合全省土壤监测样点数据，建立土壤质量状况数据库，最小单位为土种，包括pH值、有机质含量、表层土壤质地、耕层厚度、障碍层深度、水土侵蚀程度、盐渍化程度数据。

（2）农田水利环境数据：建立了1996～2000年间各乡镇农田水利环境基础数据库，包括灌溉保证率、排水条件数据。

（3）土地利用现状数据：建立了全省13个省辖市的以1996年土地利用现状图为基础，经变更调绘形成的以2000年为基准年的土地利用现状数据库，区分耕地中的详细用地类型差异，标示水田、旱地、荒草地等纳入本次评价范围的用地内容。

（4）全省地形地貌数据库。

（5）农业区划数据：输入了江苏省农业区划数据，把江苏全省划分为6大区划，以乡镇为最小级别，建立全省乡镇的区划归属数据库。

（6）农业耕作制度数据：建立了全省各市、县、乡镇的农业耕作制度数据库，包括指定作物水稻和小麦的播种空间分布状况数据库。

（7）光温生产潜力数据：建立了全省各市、县指定作物水稻和小麦的光温生产潜力和气候生产潜力数据库。

（8）农业投入－产出数据：全省13个省辖市以乡镇为单位，建立了1996～2000年农业生产投入－产出数据库。

（9）作物产量数据：全省13个省辖市以乡镇为单位，建立了1996～2000年的指定作物水稻和小麦的产量数据库。

（10）土地利用详查分类面积数据：全省13个省辖市以乡镇为单位，建立了2000年土地利用详查分类面积数据库。

从数据格式上分，数据库又可分为：①图件数据库：指空间数据以及绑定在空间数据上的相关属性数据，本次江苏省农用地分等建立了以分等单元为记录的属性数据库，并通过关键字段与空间数据关联；②分类统计数据库：包括全省13个省辖市以乡镇为单位的1996～2000年指定作物产量统计数据和全省13个省辖市以乡镇为单位的2000年土地利用详查分类面积统计数据。

（二）系统数据库管理模式

为减少数据存储冗余，同时提高索引速度，江苏省农用地分等信息系统数据文件采用普遍的目录树形式进行管理，按省－市－县行政体系分别存储相关数据。全省建立13个省辖市分目录，分目录下按照各自所含的县（区）建立子目录。根据目前行政管理体系现状，基础资料大多来源于县级行政单位，因此采用县（区）为基本行政单位较为合理，在保证资料来源的同时，也利于资料的分类归档存储。其相对应的空间图件数据也按精度要求分割到县级行政单位，既能减少系统调用数据的吞吐量，同时也满足了系统的精度需求。空间数据、属性数据、文本数据按照各自所属的行政级别归类存储，同时设立数据文件管理器进行目录文件的索引管理，见图3-86。

图3-86 江苏省农用地分等信息系统数据文件管理模式图

（三）系统数据库结构

数据库的结构设计决定了数据之间的调用及接口关系，清晰的逻辑调用关系和统一的数据接口格式有利于数据的组织、管理、调用。

1空间数据库

江苏省农用地分等信息系统空间数据库以矢量图件的形式存在，以分图层的方式管理，包括了全省行政界线、土壤类型、按八大类分别提取的土地利用现状、分等单元等图层。其中，分等单元图层作为农用地分等的基础，考虑到图层本身信息量大，可能影响到系统运行效率，因此所在图层的属性表中只保留了ID字段，通过ID字段与外部属性库绑定，实现分等单元与外部属性库一一对应关系。ID字段是本图层的特征代码，表征了单元的唯一性，能体现出单元的图上位置和行政归属。《农用地分等定级规程》（国土资源大调查专用）和《中华人民共和国行政区划代码》（GB/T 2260-1999）为本研究分等单元代码的编码依据；本研究有1996年和2000年两套行政区划工作底图，为此分等单元特征代码共设14位，依次为江苏省代码（2位）－市代码（2位）－2000年县或区代码（2位）－2000年乡镇代码（2位）－1996年县或区代码（2位）－1996年乡镇代码（2位）－分等单元号（2位）。其中，省、市、县（区）的行政代码按国家统一代码，乡镇级代码在县（区）范围内根据划分分等单元的需要依次编码；分等单元编号的原则是不破乡镇界，即单元号是在同一乡镇内部自行编码。示例：32011501210101，指1996年江苏（32）南京（01）市江宁县（21）由于2000年行政调整变更为南京（01）的江宁区（15）。按行政体系分级编码的优点是有利于空间查询和国土资源管理部门根据工作需求按行政级别分类汇总统计数据。

2属性数据库

江苏省农用地分等信息系统采用关系型数据库来存储数据，优点是结构清晰明了，数据的更新维护方便，通过索引能优化数据库，建立快速的查询浏览（表3-26～表3-30）。

表3-26 行政代码数据结构表

表3-27 土壤属性数据结构表

表3-28 农田水利设施数据结构表

表329 指定农作物投入－产出数据结构表

表3-30 农业耕作制度及农业区划表

（四）系统模型库

系统以《农用地分等定级规程》（国土资源大调查专用）中的相关技术方法和计算模型为基础，在模型库中预先内置了分等计算模型。模型库是动态，它允许专家根据情况动态调整计算模型形式及其参数。系统主要模型的数学计算公式如下：

（1）农用地自然质量分值（Clij）计算公式见式（3-11）。

（2）样点土地利用系数计算公式：

中国耕地质量等级调查与评定（江苏卷）

式中：

Klj´——样点的第j种指定作物土地利用系数；

Yj——样点的第j种指定作物实际单产；

Yj,max——第j种指定作物最大标准粮单产。

（3）等值区土地利用系数计算公式：

中国耕地质量等级调查与评定（江苏卷）

式中：

Klj——等值区内第j种指定作物土地利用系数；

Klj´——参与计算的同一等值区内合格样点第j种指定作物土地利用系数；

n——排除异常数据后参与计算的样点的个数。

（4）样点土地经济系数计算公式：

中国耕地质量等级调查与评定（江苏卷）

式中：

Kcj′——样点的第j种指定作物土地经济系数；

Yj——样点第j种指定作物实际单产；

Cj——样点第j种指定作物实际成本；

Aj——第j种指定作物最高“产量－成本”指数。

（5）等值区土地经济系数计算公式：

中国耕地质量等级调查与评定（江苏卷）

式中：

Kcj——等值区内土地经济系数；

Kcj´——参与计算的同一等值区内合格样点第j种指定作物土地经济系数；

n——排除异常数据后参与计算的样点的个数。

（6）农用地自然质量等指数（Ri）计算公式见式（3-12）和式（3-13）。

（7）农用地利用等指数（Yi）计算公式见式（3-14）和式（3-15）。

（8）农用地经济等指数（Gi）计算公式见式（3-16）和式（3-17）。

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