GIS空间数据类型有哪些

1、矢量数据结构，包括：简单数据结构、拓扑数据结构、曲面数据结构。

栅格数据结构，包括：栅格矩阵结构、游程编码结构、四叉树数据结构、八叉树和十六叉树结构。

2、（1）空间聚类方法在高速公路病害密集区分析中的应用。

高速公路路面的病害总是在某些地段较为密集，在某些地段较为疏散．找出病害密集的区域，对于养护决策有着重要的意义．空间聚类可对空间物体的集群性进行分析，应用聚类分析，探寻高速公路的病害密集区，制定养护对策，节省人力、物力、财力。

（2）聚类分析法在城市经济空间分区中的应用

城市经济分区涉及多个要素,靠仅有的经验和专业知识做定性分类是远远不够的,往往带有主观性和随意性。为找出多个城市之间的比较优势和差距,为有关政策机构在制定政策时提供参考,针对城市综合竞争力的8大要素,采用Q型聚类分析法进行最优分割,按评价系数进行分类。1Q型聚类分析法聚类分析(Cluster Analysis)是研究“物以类聚”的一种方法,国内有人称它为群分析、点群分析、簇群分析等,其基本思想是从一批样本的多个观测指标中,找出度量样本之间或指标之间相似程度(亲疏关系)的统计量,构成一个对称的相似性矩阵,在此基础上进一步找寻各样本。

首先，空间数据有十分复杂的结构，一个空间数据实体可能由一个点或几个多边形组成，而它们是任意分布在空间中的，通常不可能在一个单独的有固定元组大小的表格中存取这些实体。第二，空间数据一般是活动的。插入，删除与更新是交替进行的。第三，空问数据库一般很大，例如，典型的地图会占用巨大的存储空间:因此，第一二、三级内存对于高效率的过程是必须的。第四，没有一个标准的代数定义来描述空间数据。运算符号的应用很大程度上取决于给定的应用领域。尽管一些符号比其他的应用普遍一些。第五，许多空间符一号并不是封闭的。例如，两个多边形的交运算可能会返回一些点、交叉的边或没有交集的多边形。第六，尽管计算代价因空间数据库运算符的不同而不同它们一般都比传统的运算符的耗费大。

一、数据库数据来源

空间数据库包括属性数据库及图形数据库。

（一）属性数据库数据来源

属性数据库主要包括本次野外调查获得的原始资料及收集前人资料。

1野外调查资料

均来自于2003～2005年野外工作获取的资料，包括水文地质调查（机民井、泉点、地表水点、水源地等调查）、环境地质（土地荒漠化、盐渍化）调查资料、实验与勘探（本次施工钻孔、物探资料、抽水试验）成果、动态监测（地下水动态监测及地下水位统测）资料、试验与测试（水土样品采集与测试）等。

2收集的资料

主要包括前人完成的钻孔资料、抽水试验及水质测试资料（主要为第一、第二水文地质队完成的1∶20万水文地质普查、农田、城市供水勘查钻孔资料）；地下水动态监测资料来源于新疆地质环境监测总站、昌吉、乌苏环境监测站及水利部门资料；气象资料来自自治区气象局；水文资料主要为自治区水文总站。

（二）图形数据库数据来源

图形数据库的图形是按技术要求（三）所规定的图件，在详细资料分析整理、实际野外调查、室内研究分析的基础上，利用最新资料，以科学的态度编制而成的。图形数据库图形包括地理底图和各类专业成果图层。

1地理底图

地理底图数据源以国家基础地理信息中心所提供的《1∶25万地理空间数据库》为基础，选择居民地、河流、水体、交通、境界、等高线、高程点、特殊地物等主要地理信息，并在此数据基础上根据《地下水资源调查评价数据库标准》及全国地下水资源及其环境问题调查评价技术要求三对所需地理信息图层进行了相应的数据处理。

2专业成果图

根据图件性质不同，可归类为基础性图件、应用性图件，其中基础性图件又分为综合性基础图件及分析性基础图件。

（1）综合性基础图件

主要包括水文地质图、典型水文地质剖面图及地下水资源图系列图层。

（2）分析性基础图件

主要包括地下水类型图件、地下水埋藏条件图件、水文地质参数系列图件、地下水TDS及咸水分布图件、地下水水化学图、环境地质图、地下水同位素图、地下水脆弱性要素图件、地下水同位素采样点分布及剖面图件、实际材料图、基岩构造图系列图层。

（3）应用性图件

包括地下水资源质量分区图、地下水脆弱性分区图、地下水资源潜力分区图、地下水开发利用图、地下水功能区划图、地下水调蓄空间分布图系列图层。

二、数据库建设基本流程

（一）项目组织与实施

新疆准噶尔空间数据库的建库工作由新疆地质调查院牵头，新疆地矿局第二水文地质队及新疆地矿局第一水文地质队具体实施完成，数据库建设开展前，对成员进行了专门的技术培训。由具体实施单位对各自完成空间数据库进行自检、互检及抽检工作，最终汇总成果由新疆地质调查院组织成立的综合研究组进行检查验收。

（二）工作方法及流程

空间数据库建设，完全遵循《水文地质环境地质调查信息系统》及全国地下水资源及环境地质问题调查评价技术要求系列三的具体要求，首先对工作区内以往水文地质环境地质资料及本次实测资料进行收集、整理，由数据库工作人员对各类数据在《水文地质环境地质调查数据录入系统软件》下完成属性数据库的录入。在MapGis支持环境下完成图形数据的输入和编辑。并实现图层与属性数据的集成，其工作流程见图10-1。

三、空间数据库数据组成

准噶尔盆地空间数据库包括属性数据库及图形数据库。

（一）属性数据库数据组成、数据量及其分布情况

准噶尔盆地属性数据库由2003～2005年野外水文地质及环境地质问题调查实测资料（水文地质调查路线、野外水文地质点调查、机民井、泉、地表水点、水源地调查）；收集分析整理前人及本次施工的钻孔资料；本次实测及收集前人的地下水位统测、地下水位动态监测、岩土及水样测试资料；收集的气象水文等资料，数据库数据录入情况详见表10-1。

1野外水文地质调查路线表

数据库共录入野外水文地质调查路线表44条，其中2003年有17条野外调查路线小结，对2003年下达的奎屯河流域25×104 km2水文地质调查区233个水文地质调查点S1-1-S1-110、B1-B123、23个地质点D1-D23、4个泉点Q1-Q4的调查进行了路线总结；2004年野外调查路线小结10条，对2004年地下水位统测进行了总结；2005年野外调查路线小结17条，对2005年开垦河及三屯河同位素剖面、“引额济克”及“引额济乌”易溶盐采样剖面及遥感解译野外验证进行了野外路线总结。

2野外水文地质点基础数据表

共录入各类调查数据4430点，调查点类型主要包括野外水文地质调查点（机井、泉、地表水点、水源地调查等）、环境地质调查（土地荒漠化、土地盐渍化野外调查）水文地质钻孔、物探测深、地下水动态监测点、地下水位统测点、岩土样品及水样测试、水文、气象等。各类野外水文地质点分布见图10-2。

3野外照片数据表

共录入野外照片50张，主要为地下水位统测、河流测流、渗水试验、水土样品采集、盐渍化、荒漠化、沙化等环境地质调查等。照片分布情况见图10-3。

4野外水文地质点调查表

共录入野外水文地质调查点287个，其中S1—S110、B1—B123主要分布在奎屯河流域，mh1—mh71、md1—md16主要分布在玛纳斯河流域，D1—D97号点主要分布在额尔齐斯635水利枢纽至克拉玛依引额济克水利工程及额尔齐斯河顶山水库至阜康500水库引额济乌水利工程沿线。调查点分布情况见图10-4。

图10-1 空间数据库建设工作流程图

5机（民）井调查表

机（民）井调查表共录入机民井调查点1160个，调查时间为2003年9～10月，调查点主要分布在木垒-阜康-昌吉-石河子-奎屯-精河-温泉天山北麓重点经济带，基本查清了天山北麓经济带的机民井的位置、井结构、出水量，水的物理性质、井的用途、用量、取样等情况。机（民）井分布情况见图10-5。

表10-1 准噶尔盆地数据库数据组成及数据量

图10-2 野外水文地质点基础数据点分布图

图10-3 野外照片分布图

图10-4 野外水文地质点调查点分布图

图10-5 机（民）井调查点分布图

6农村灌溉用水典型井核查表

共录入农村灌溉用水典型核查表15张，为本项目实测资料，对沙湾县金沟河乡、老沙湾乡、四道河子乡、安集海镇、大泉乡、三道河子、沙湾县城、商户地乡、乌拉乌苏乡、柳毛湾乡、博尔通古牧场、牛圈子牧场、东湾乡、良种场及玛纳斯县的包家店乡15个乡实际灌溉开采量与统计灌溉开采量进行了核查。

7农村生活用水典型井核查表

共录入农村生活用水典型核查表15乡，为本项目实测资料，对沙湾县金沟河乡、老沙湾乡、四道河子乡、安集海镇、大泉乡、三道河子、沙湾县城、商户地乡、乌拉乌苏乡、柳毛湾乡、博尔通古牧场、牛圈子牧场、东湾乡、良种场及玛纳斯县的包家店乡15个乡人畜生活用水量与统计生活用水量进行了核查。

8地下水单井开采量调查表

数据库共录入地下水单井开采量调查点205个，该项工作是根据2004年任务书及设计书要求，在新疆沙湾-玛纳斯开展1×104 km2水文地质补充调查工作，调查重点是对有代表性的玛纳斯县包家店乡和沙湾县的大泉乡地下水实际开采量进行调查，其中玛纳斯县包家店乡104眼，全乡地下水开采量364684×104 m3/a。湾县大泉乡机井101眼，全乡地下水开采量367098×104 m3/a。

9泉点野外调查记录表

数据库共录入泉点野外调查记录表8个，是2003年25×104 km2水文地质调查工作内容，调查点主要分布在奎屯河流域，对该区泉的流量、泉水用途、成因、泉水的物理性质、含水层岩性、补给来源及动态变化特征进行了详细记录。

10地表水点综合调查表

数据库共录入地表水点综合调查表24个，是2003年25×104 km2水文地质调查工作内容，调查点分布在奎屯河-艾比湖流域，主要对区内河流流量及季节变化特征、水的物理性质、取样情况进行了调查描述。

11水源地综合调查表

共录入水源地综合调查表50张，为本项目实测资料，水源地主要分布在天山北麓，包括昌吉市水源地、大西渠水源地、一〇五团水源地、共青团水源地、一〇三团水源地、一〇二团水源地、一〇一团水源地、青格达湖水源地、渔尔沟水源地、呼图壁县水源地、呼图壁白格达水源地、芳草湖水源地、玛管处水源地、新湖水源地、玛纳斯县水源地、玛纳斯电厂水源地、石河子石总场水源地、石河子市集中供水水源地、沙湾县乌拉乌苏水源地、沙湾县水源地、安集海1号、2号水源地、炮台水源地、乌苏市水源地、乌苏四棵树水源地、一二四团水源地、一二五团水源地、大泉沟水源地、一三一团水源地、奎屯市水源地、独山子水源地、九〇团昆泉水源地、八九团水源地、克拉玛依1号、2号、3号水源地、一八四团水源地、乌鲁木齐一、二、三水厂、乌鲁木齐的石化水源地、柴西水源地、西山水源地、柴北水源地、奇台县水源地、一〇八团水源地、一〇九团水源地、一一〇团水源地、木垒1号、2号水源地。见图10-6。

12土地荒漠化野外调查表

录入土地荒漠化野外调查表21张，均为本项目实测资料，主要是对土地荒漠化遥感解译成果进行野外验证，调查点主要分布在天山北麓的博乐、精河、乌苏、克拉玛依、沙湾、玛纳斯、昌吉、阜康、吉木萨尔、木垒等地区北部荒漠化区。

13土地盐渍化野外调查表

录入土地盐渍化野外调查表20张，均为本项目实测资料，主要是对土地盐渍化遥感解译成果进行野外验证，调查点主要分布在天山北麓的博乐、精河、乌苏、克拉玛依、沙湾、玛纳斯、昌吉、阜康、吉木萨尔、木垒等地区北部盐渍化区。

14水文地质钻孔综合表

准噶尔盆地数据库共录入钻孔1068个，从钻孔分布情况来看，主要分布在准噶尔盆地南缘，其次为北缘，盆地中央腹地最少，从流域上看，钻孔主要分布在乌鲁木齐河流域、玛纳斯河流域、呼图壁河流域、奎屯河流域、博尔塔拉河流及额尔齐斯河流域。详见图10-7。

图10-6 水源地综合调查点分布图

图10-7 准噶尔盆地数据库录入钻孔分布图

15水文地质钻孔地层描述表

该属性表向上和水文地质钻孔综合表相关联。该表对准噶尔盆地1067个钻孔地层的时代、层底深度、岩土名称、颜色、地层地质描述等进行了录入，共录入地层描述记录10204条。

16水文地质钻孔孔径变化表

该属性表向上和水文地质钻孔综合表相关联，对准噶尔盆地979个钻孔的变径深度及钻径进行描述，共录入1434条记录。

17水文地质钻孔井管变化表

该属性表向上和水文地质钻孔综合表密切关联，对准噶尔盆地966个钻孔的井管变化深度、井管长度、井管类型、井管内径进行了描述，共录入数据3532条，其钻孔分布与水文地质钻孔综合表描述一致。

18水文地质钻孔填砾（止水）变化表

该属性表向上和水文地质钻孔综合表相关联。对准噶尔盆地823个钻孔的填砾的起止深度、填砾材料、砾石直径、止水目的、止水方法进行了描述，共录入数据1074条。

19水文地质钻孔含水层段表

该属性表向上和水文地质钻孔综合表相关联。数据库共录入水文地质钻孔含层段表1630条，对准噶尔盆地948个钻孔的含水层起止深度、地下水类型、含水层类型、静止水位等进行了描述。

20抽水试验成果表

该属性表记录了抽水试验点的基本情况和试验成果，数据库对准噶尔盆地钻孔中有抽水试验资料的进行了录入，共录入抽水试验成果表947个，其中本次实测16个，收集前人931个。该表向下和抽水试验观测记录表及水位恢复记录表向关联，见图10-8 抽水试验点分布图。

21抽水试验观测记录表

数据库录入抽水试验观测记录表152个，为本次实测及收集前人钻孔抽水试验资料。

22抽水试验恢复记录表

数据库共录入水位恢复记录表34个。为本次实测及收集前人钻孔抽水试验资料。

23物探电测深成果汇总表

共录入物探EH-4电测深成果686点，2004年共完成的489个EH-4物理点，其中吉木萨尔甘河子—富蕴乌伦古河87个点、玛纳斯河出山口—福海国营牧场221个点、奎屯至一二六团60个点、古尔图山前至甘家湖林场57个点、金沟河至塔西河39个点、甘家湖至四棵树12个点、艾比湖至五道尔13个点。2005年完成的197个EH-4物理点，其中塔西河山前段32个点、清水河山前段35个点、金沟河山前段29个点、清水河—塔西河东33个点、艾比湖盐池—南部山区段7个点，艾比湖西段46个点、艾比湖西段18个点。物探点分布情况见图10-9。

图10-8 抽水试验点分布图

图10-9 物探点分布图

图10-10 地下水动态监测点分布图

24地下水观测井基本情况表

该属性表向下和地下水开采量监测记录表、地下水开采量监测数据汇总表、地下水位监测野外记录表、地下水位自动监测记录表、地下水位监测成果汇总表、地下水温监测记录表、地下水温监测数据汇总表、地下水水质监测综合成果表。本次数据库只录入了地下水位监测野外记录表、地下水位监测成果汇总表及地下水水质监测综合成果表，其余均未录入数据。

地下水观测井基本情况表共录入246点，地下水动态监测点主要分布在阜康—乌鲁木齐—昌吉—玛纳斯—石河子—奎屯—乌苏一带，对地下水动态监测点的位置、地下水类型、井深、观测起始日期等进行了描述。动态监测点分布详见图10-10。

25地下水位监测野外记录表

该属性表向上和地下水观测井基本情况表相关联，数据库共录入地下水位监测野外记录表246点11024条记录，包括本项目实测资料及收集资料，其中本项目共布设动态监测点72个，另收集昌吉环境监测站动态监测点70个，收集玛纳斯水电局动态监测点22个，收集乌鲁木齐环境监测院动态监测资料52个，收集乌苏第七地质大队地下水动态监测点20个，收集沙湾县水利局动态监测点10个。

26地下水位监测成果汇总表

该属性表向上和地下水观测井基本情况表相关联。地下水位监测成果表共录入246个点1194条记录，其数据组成及分布情况与地下水位监测野外记录表完全一致。

27地下水水质监测综合成果表

数据库录入地下水水质监测综合成果表211个，数据主要分布在昌吉—呼图壁—玛纳斯—石河子一带。

28分区地下水开采量统计汇总表

共录入24个县市地下水开采量统计汇总表，包括乌鲁木齐市、克拉玛依市、石河子市、奎屯独山子、乌苏市、沙湾县、和布克赛尔县、玛纳县、呼图壁县、昌吉市、米泉市、阜康市、吉木萨尔县、奇台县、木垒县、阿勒泰市、布尔津县、哈巴河县、福海县、富蕴县、吉木乃县、温泉县、精河县、博乐市24个县市。

29地下水位统测野外记录表

数据库共录入地下水位统测野外记录表1507点，按设计书及任务书要求，2003年地下水位统测点设计400点/1次，2004年设计800点/1次，地下水位统测点分布在重点工作区的天山北麓木垒—阜康—石河子—奎屯—精河—温泉一带。该表对地下水位统测点的位置、坐标、井深、水位埋深、水位标高取水层位、取水设施、含水层岩性、厚度顶底板埋深等进行了描述。详见图10-11。

30地下水位统测汇总表

该属性表向上和野外水文地质调查点位置属性表相关联，数据库共录入地下水位统测数据1480条，均为本次实测点，对2003年及2004年754个统测点的井口高程、井深、枯水期（9～10月）水位埋深、水位标高等进行描述，统测点分布在天山北麓经济带木垒—阜康—石河子—奎屯—温泉一带。详见图10-11。

31岩土样品采集表

该属性表向下和土壤易溶盐分析成果表相关联，数据库共录入岩土样品采集表1-111组，均为本项目实测数据，主要包括艾比湖K3钻孔易溶盐样109组，K3孔古地磁样515组。为开展沿自治区重点工程北水南调的引“额济克、引额济乌”工程路线调查，了解重大水利工程实施后地质环境变化，为引水工程实施以后的环境影响评价提供背景值，取易溶盐样475组，土工实验成果汇总表2-3点。该表对岩土样品的位置、坐标、取样深度、样品状态、样品重量、分析要求、取样日期等进行了描述。详见图10-12。

图10-11 地下水位统测点分布图

32土壤易溶盐分析成果表

该属性表向上和岩土样品采集表相关联，数据库共录入土壤易溶盐分析成果568组，调查点主要分布位于艾比湖流域、北水南调的引“额济克、引额济乌”工程沿线，分析内容主要为K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、、NH4-、F-含量及总含盐量。详见图10-12。

33古地磁测试成果表

共录入古地磁测试成果515个，样品采集点位于艾比湖第四纪研究K3钻孔中。

34土工实验成果汇总表

数据库共录入土工实验成果汇总表23条，为2003年本项目实测资料，主要分布在艾比湖K3钻孔中。

35野外水样采集记录表

该属性表向下和水质分析成果表及同位素测试成果表相关联。准噶尔盆地数据库共录入数据1513个，包括本项目实测资料组及收集前人资料。实测数据主要分布在天山北麓重点工作区，收集水质分析资料分布在准噶尔全盆地。

实测数据包括全分析样187组，简分析样497组，同位素样287组，采样点主要分布在天山北麓木垒—阜康—石河子—奎屯—精河—温泉一带。收集资料主要为20世纪70年代至今先后完成的1∶50万、1∶20万、1∶10万、1∶5万及1∶1万的区域水文地质普查、流域水资源综合评价、县市水文地质勘察等项目中水质分析成果，共计1041组。采样点分布于全盆地，但主要分布在准噶尔盆地南缘。水样采集水样采集点分布位置见图10-13。

36水质分析综合成果表

该属性表向上和野外水样采集记录表关联，准噶尔数据库共录入水质分析综合成果表1611张，数据为本次实测及收集前人成果，其中本次实测水质分析671组，收集前人水质分析940组。

37同位素测试综合成果表

该表向上和野外水样采集记录表关联。准噶尔盆地数据库共录入同位素测试成果表299个，其中本次实测239组，收集前人成果60组。见图10-14。

图10-12 岩土样品采集点分布图

图10-13 水样采集点分布图

图10-14 同位素点分布图

38地质项目资料整理汇总表

是按地质调查项目进行数据整理，每一个独立的项目作为数据库的一条记录，该数据库为独立数据库，和其他任何属性表无关联。准噶尔盆地数据库共录入地质项目资料整理汇总表74个，为前人在本区开展的各类水文地质及环境地质项目。

39国民经济及用水规划数据表

该数据表为独立属性表，和其他任何属性表无关联。

准噶尔盆地录入国民经济及用水规划数据表，包括乌鲁木齐市、昌吉市、阜康市、米泉市、吉木萨尔县、奇台县、木垒县、玛纳斯县、呼图壁县、石河子市、沙湾县、奎屯市、精河县、博乐县、温泉县、乌苏县、和布克赛尔蒙古自治县、布尔津县、富蕴县、福海县、哈巴河县、青河县、吉木乃县的国民经济及用水规划数据。

40气象观测站基本情况表

该数据库向下和大气降水及地表蒸发观测数据属性表相关联。准噶尔盆地数据库共录入气象观测站75个，其位置见图10-15。

41大气降水逐月观测记录表

该数据库向上和气象观测站基本情况表相关联。准噶尔盆地大气降水逐月观测记录表数据录入表1057条。

42地面蒸发逐月观测记录表

该数据库向上和气象观测站基本情况表相关联，准噶尔盆地数据库共录入地面蒸发观测记录表713条。

43河流水文站基本情况表

该数据库向下和气象观测数据属性表相关联。准噶尔盆地共录入河流水文站36个，主要分布环盆地出山口。见图10-16。

44河流径流量观测记录表

该数据库向上和河流观测站基本情况表相关联。数据库录入36河流观测站767条流径流量数据，河流观测站分布环盆地河流出山口。

图10-15 气象观测站分布图

图10-16 河流水文站分布图

（二）图形数据库数据组成

图件的编制严格按照中国地质调查局下发的全国地下水资源及其环境问题调查评价编图技术要求三级地下水资源评价数据标准进行编制完成。

按全国地下水资源及其环境问题调查地下水资源调查评价数据库标准建立属性结构及属性的图共46套（66个）。

按全国地下水资源及其环境问题调查技术要求系列三编制完成的单要素图层131个；其中专业图层101个，地理底图图层30个。

(一)问题的提出

塔里木河流域生态环境动态监测系统的运转需要大量的空间数据支持。在空间数据库构建前期，采集了塔里木河流域的各尺度基础地形图、生态环境专题图以及遥感影像资料等图形、图像数据，这些数据都是以分幅的成果进行收集和提交的，需要进入综合数据库中，以实现数据的共享。

我国国土版图大，而且大部分位于中、低纬度地区，因此我国现行的大于1∶50万比例尺的各种地形图都采用高斯－克里格投影即横切椭圆柱正形投影。经过高斯－克里格投影后的平面直角坐标系是以相切的经线(中央经线)的投影为X轴，以赤道的投影为Y轴。高斯－克里格投影具有以下特点:

(1)中央经线投影为直线，而且是投影的对称轴(也是投影平面的X轴);

(2)高斯－克里格投影是等角投影，投影后具有角度不变、伸长固定的特点(即同一地点各个方向的长度比不变)，满足等角的要求;

(3)中央经线上长度没有变形，离中央经线越远变形越大。为了限制投影变形，必须进行分带投影。所谓分带就是按照一定的经度差，将椭球体按经线划分成若干个狭窄的区域，各个区域分别按高斯投影的规律进行投影，每一个区域就称为一个投影带。在每一个投影带内，位于各带中央的子午线就是轴子午线，各带相邻的子午线叫边缘子午线。分带之后，各带均有自己的坐标轴和原点，形成各自独立但又相同的坐标系统。根据国际通用方法，我国投影分带主要有两种:在我国1∶25万到1∶50万地形图均采用6°分带投影，1∶1万及更大比例尺的地形图采用3°分带投影，以保证投影变形误差满足地图的精度要求(王密等，2001)。

本系统所采集到的数据产品的空间参考大都是以高斯投影后的平面坐标为基础的分幅数据。塔里木河流域地域广阔，地理坐标介于东经73°10'～94°05'，北纬34°55'～43°08'之间，以1∶10万基础地形图数据为例，按照高斯投影后的坐标分成了13°、14°、15°、16°四个6°高斯投影带，每个带的坐标都是以本带的坐标原点为参考点，空间基准不统一，如果将这些数据直接进行入库，将在跨带处产生缝隙，不能形成逻辑意义上完整的河流表现，也无法完成基于整个流域的生态环境分析，因此，必须采用相应的数据处理与建库技术，实现塔河整个流域数据的无缝集成管理，使之形成统一的整体。从基础数据的获取开始，进行精心设计和组织，分离出数据物理层和数据逻辑层，在统一的空间框架之下，将物理层归化到逻辑层，以消除逻辑层的缝隙，从而实现用户级的逻辑无缝空间数据库。

(二)无缝数据库

随着GIS数据发布与共享技术的发展，无缝空间数据库逐渐分化出两个层次的含义:一是GIS系统内部的数据无缝，一是不同GIS实现互 *** 作时的数据无缝。前者是通常意义的无缝，后者主要通过数据标准化与 *** 作标准化来实现。无缝空间数据库的最终含义体现在逻辑无缝数据库。无论是多源还是单源、同构还是异构，跨越数据层呈现在用户面前的GIS空间数据库必须是逻辑无缝的。

空间数据的无缝连接是一个建立在用户与数据库接口基础上的概念，意味着GIS管理的数据不再是单一、被硬性割裂的图幅，而是范围更加广阔的区域，这个区域小可到一个城市，大可到一个国家甚至整个地球(王卉、王家耀，2004)。由于硬软件条件的限制，计算机系统尚不能同时处理海量的空间数据，因此从具体技术的实施上，可采用将空间数据分块存储于数据库中，数据库提供相应的图块拼接信息。物理上空间数据是有缝隙的，但空间数据库提供图块之间的接图信息及相应的拼接访问手段，保障了空间数据在使用上的空间连贯性，即数据在逻辑使用上是无缝的(王密等，2001)。

(三)缝隙产生原因

在现实世界中，地理空间是由地貌、地物组成的连续的表层空间，地理信息则是有关地理空间的一切有用的知识。在计算机世界中，地理信息通过抽象、建模形成数字化的表示形式，通过空间数据库来进行表达、存储和管理(朱欣焰等，2002)。空间地理数据缝隙是在数据的获取、表示与处理过程中产生的数据不连续现象。

1数据源

由于历史和现实的原因，地图是绝大多数GIS系统直接的数据源。地图是地球三维椭球面的二维平面表达，本身对真实世界有扭曲;地图是对连续空间的割裂表达，实体被分割到不同的地图空间中去;高斯投影是基本比例尺地形图经常选用的投影，也是绝大多数GIS系统的数学基础，由于分带的原因，使得投影后带有高斯投影平面坐标的地图无法实现无缝拼接。

2数据表达与组织方式

空间地理几何数据的表示主要有栅格和矢量两种不同的形式。栅格形式是将地理表层空间划分为一系列网格，空间目标由这些网格的位置及其量化值来表示，这些网格本身就是连续空间信息的离散表达。矢量形式则是将地理空间的一切事物、概念进行抽象，形成点、线、面，由点、线、面来组成各类空间目标。按点、线、面来分类和按分层的思想来组织空间数据，也割裂了实体之间内在的联系。

在空间数据库组织与管理上，目前主要有文件型、文件与关系数据库混合型、全关系型以及对象关系型。传统的文件型空间数据库、文件与关系混合型空间数据库，按图幅或一定的区域范围以文件的形式来组织与存储空间几何数据，不同的图幅或区域之间存在缝隙。在文件与关系数据库混合型的空间数据库中，空间几何数据贮存在文件中，属性数据贮存在关系数据库中，属性数据和几何数据之间通过内部标识来链接，空间几何数据和属性数据之间存在缝隙。

3数据处理

数据处理的过程中也会引入缝隙，产生这种缝隙的原因有:①数据处理过程的顺序不一致;②选择的处理参数不一致;③数字化的精度不一致。

4多源异构数据共享

数据属性(数学基础、比例尺、用途、时间、精度等)的不同，导致了数据的差异，这些差异是多层次和多方面的，它们集中体现了数据的异构。数据异构和多源往往是一体的，多源异构是系统内部和系统之间数据裂隙的主要原因(刘仁峰，2005)。

(四)数据缝隙类别和表现

数据缝隙基本可以分为物理缝隙和逻辑缝隙两类。物理缝隙是地理空间的分离存储，本来连续的实体空间被分离到不同的存储空间和存储单元中去，例如空间数据的分幅、分层存储。逻辑缝隙是指逻辑上本身连续的信息不能以逻辑连续的方式呈现，例如跨越多幅图的一条河流，在图幅内查询河流属性(如长度)时只能获取其在本图幅内的相关信息而不是实体整体的信息。显然，由于空间信息本身的海量特性，要完全意义上的实现物理无缝的空间数据库目前还是不可能的，也没有必要。GIS用户关心的不是空间数据是物理无缝，因为GIS呈现给用户的是数据逻辑层，只需要保证用户看到的数据是逻辑无缝的。

物理有缝的数据库向逻辑无缝数据库的转换是无缝空间数据库构建的重要一环。

(五)无缝镶嵌技术

数据的无缝连接包含以下几个问题:投影、坐标系统、比例尺、数据精度等。对不同投影和坐标系统的空间数据在投影和坐标系统上统一采用相同的标准，当空间数据具有多尺度时，无缝连接寻找数据集之间连续的表达方式，它表现为不同尺度数据之间的集成。建立无缝空间数据的关键在于在合适的空间信息框架上实现多源异构空间数据的融合，框架是基础，融合是手段。

1合适的空间框架选择

(1)适合多尺度信息表达。地球是一个开放的非常复杂的巨大系统，随着观察视角的变化，我们希望空间地理信息比例尺也自动增减。由于地图的自动综合受诸多因素的影响，目前比较可行的是采用多尺度空间数据支持来达到目的。所谓多尺度就是指系统内包含几种不同比例尺(或分辨率)的空间数据，其目的是为了适度地反映系统所关心区域的空间地理信息，以避免地物信息的过粗、失真或地物信息的负载量过大而无法使用。无缝空间数据库也应该符合多尺度空间数据库要求。

(2)适合大区域表达。各种自然和人文现象的空间分布，有其内在的原因和规律，这些原因和规律的获得，往往需要研究大区域多因素的综合作用;另一方面，对于全球范围的环境变异和气候变迁的研究需要基于数字地球的空间框架。大区域的表达，还涉及空间尺度问题，不应继续采用欧氏空间尺度，而应该采用大地线尺度空间。

2多源异构空间数据的融合

(1)GIS的迅速发展和广泛应用导致了多源空间数据的产生。如何实现不同的GIS软件共享并 *** 作不同来源的地理数据，即GIS多源空间数据的集成，成为GIS发展的关键。目前GIS多源空间数据的集成主要朝着三个方向发展，一是通过建立统一的数据交换标准来约束并规范已有的各类地理信息系统，采用数据交换标准来进行空间数据交换;二是建立开放式地理数据互 *** 作规范，进行地理信息系统互 *** 作;三是GIS数据中间件技术。

(2)统一数据交换标准存在很多实现上的困难。互 *** 作是一个重要发展趋势，是在异构分布式数据库中实现信息共享的途径，它需要将GIS技术、分布处理技术、面向对象方法、数据库设计及实时信息获取方法更有效地结合起来。所谓GIS数据中间件技术是指能够嵌入各类GIS系统的软件，GIS开发者通过中间件开发商提供的接口，访问和 *** 作特定的数据源。

(3)在多源异构数据集成技术尚未成熟的时候，人们再次把目光投向数据本身，如果可以提供关于数据的详细描述，是否可以提高融合数据的能力呢于是，对于“关于数据的数据”的研究，即对于元数据的研究便普遍展开。从DublinCore到CSDGM与OGC，都提出了相应的元数据标准体系，有了完整而完善的元数据描述，必将提高数据的效能，从而最终促进多源异构数据库向无缝空间数据库的归化。

为实现塔河整个流域数据的无缝集成管理，使之形成统一的整体，设计从缝隙产生的地方开始，分离出数据物理层和数据逻辑层，在统一的空间框架之下，将物理层归化到逻辑层，以消除逻辑层的缝隙，从而实现用户级的逻辑无缝空间数据库;同时制定统一的数据提交规范，如所有矢量数据在入库前统一采用经纬度坐标，栅格数据统一提供两套数据，即高斯坐标和经纬度坐标，以满足不同用户的管理需求和精度要求。

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