中亚地区空间数据库建库技术流程

本文在ArcGIS 9.2系统支持下，采用中国地质调查局地质调查技术标准（DD2006-06）——数字地质图空间数据库的建库标准，本标准是根据地质调查数据产品生产的需要及以往数据模型建模的实践，基于地理信息应用模式规则（ISO 19109）与地理信息空间模式（ISO 19107）、以ESRI的地理数据库描述框架、UML和关系数据库规范化理论为基础，采用面向对象（地理数据库模型）的建模技术，在空间数据模型研究的基础上，建立反映数字地质图数据（实体）、数据（实体）之间的联系以及有关语义约束规则的形式化表述，为数字地质图数据的共同理解提供基础。本文参照该标准，结合中亚地区地质图的实际情况，适当选取各数据库要素类、对象类和综合要素类，构建中亚地区地质图空间数据库。

1.中亚地质图数据库结构定义

（1）数据库各要素类定义

采用下列要素对地质图空间数据库要素类、对象类和综合要素类进行描述与定义：

实体名称：实体数据的中文名称；要素类名称：要素类的中文名称；

对象类名称：对象类的中文名称；

综合要素类名称：综合要素类的中文名称；

要素对象与综合要素类编码：数据项名称的标准化编码；

空间数据类型：指点线面类型；

数据类型：指数据存储的类型数据存储的类型，一般包括字符型（C）、单精度数值（S）、双精度数值（D）、长整形（L）、整形等（I），对于特殊系统的数据类型，需要明确说明；

与其他实体的关系：表示该实体与其他实体的关系，如：拓扑关系或依赖关系；

数据存储长度：存储于某一特定系统平台的字节数，为系统默认值；

数据显示长度：数据用于信息表达的长度，字符型数据说明字符个数，数值型数据说明小数点前后的位数，如F8.2，不确定长度的数据项需明确说明；

约束条件：确定数据项是否填写，按照以下三类规定，可选（O）、必选（M）、条件必选（C）；若为必选（M）时，可填写是否为空（NOT NULL）；

默认值/初始值：确定数据项在初始状态下的值；

值域范围：明确给出数据项的取值范围；

数据项描述：对需要进一步说明的数据项进行描述。对于特殊表达格式的数据项也需在此说明，如多数值表达的分隔符，特殊符号的表达描述等；

主关键字名称：用以标识记录的唯一性，并用于和其他实体进行关联的数据项的名称；

子关键字名称：和主关键字一起用以标识记录的唯一性，并用于和其他实体进行关联的数据项的名称；

索引键名称：用于按照一定规律排序的数据项的名称；

注释要素类编码：注释要素类数据项名称的标准化编码。

1）组成地质图空间数据库要素数据集包括三大类：基本要素数据集、综合要素数据集和对象数据集。地质图空间数据库要素、对象的分类、描述要素、对象的内容、要素、对象的关系描述见表7-2。

表7-2 地质图空间数据库要素、对象分类及其关系描述一览表

续表

2）基于地理数据库模型的地质图类图。图7-17是基于地理数据库模型的地质图类图，反映了地质图要素类与对象类之间的关系。

（2）地质图数据库各要素类字段定义

参照中国地质调查局地质调查技术标准（DD2006-06）——数字地质图空间数据库的建库标准，在ArcGIS 9.2 Catalog下，根据标准规定的各要素数据的数据格式建立各类要素集（feature classet）。现以“沉积（火山）岩岩石地层单位”建表数据格式作以说明，其余数据要素都以标准DD2006-06规定来一一建立，在此就不一一赘述（表7-3）。

表7-3 沉积（火山）岩岩石地层单位（_strata）

2.数据库建库技术流程

按照统一的分类标准扫描地质图矢量入库后，在地质图上按各个要素进行分类，参照每一幅地质图说明书逐一进行属性录入。本文基于数字制图技术的地质图空间数据库建库技术流程图如图7-18所示：本文采用的建库流程是参考国家数字地质图建库标准，结合中亚地区地质图图幅要素的实际情况，以及在ArcGIS 9.2平台上建库的实际操作过程，在矢量化过程中，采用以线性地质要素（断层，地质界线，岩性边界等）矢量为起点，以线跟踪，线拷贝为中心，最后以线转面（feature to polygon）的方法生成各面类地质图层，然后对临时面文件按各地质要素进行分类，导入各图幅的标准地质数据库中，再进行属性数据的录入。

图7-17 地理数据库模型的地质图类图

在建库过程中，第一步，对扫描地质图进行几何校正，本文在ERDAS IMAGINE 9.2软件的支持下，采用多项式几何校正法，按一次方，选取图纸网格线交点作为控制点，每幅图至少选取20各控制点，进行几何校正，精度保证在0.5个像素以内，即10米的精度内，完成对中亚地区扫描地质图的几何校正。

第二步，在ArcGIS Catloge平台上，按照前文讨论的各地质要素数据集，各地质要素字段创建数据库表结构。在统一的建库标准下建立完整的中亚地区地质图数据库。每一幅地质图形成一个单独的地理数据库（geodata base），每个库包含相同的数据结构和字段类型，每一个属性表形成一个图层，存放对应的地质几何要素；并在各自的数据库下增加临时线文件、临时面文件，用来保存第一步线形矢量化后未分类的图形数据。

在矢量化过程中，我们首先对断层要素进行矢量，因为断层线性平滑，多数断层是地层岩性的公共边界。断层矢量完成后紧接着对所有岩性边界进行矢量，包括沉积岩地层、侵入岩地层和变质岩地层边界，岩性边界数据存入临时线文件，是一个单独的线要素图层，在矢量时，如果断层恰好是岩性边界的界线或公共边，这时，为保证几何图形拓扑一致性，我们采用“线跟踪”或“线拷贝”的方法将公共边界的断层线直接拷贝至“临时线”图层。凡是作为公共边界的线，我们都采用同样的方法进行矢量，比如“地质界线”图层与其他面状要素的公共边界等。

图7-18 基于GIS数字制图技术的地质图空间数据库建库技术流程

完成各岩性界线的矢量后，检查若没有遗漏，利用ArcGIS空间分析模块的“线转面”（feature to polygon）工具，将临时线文件转换为临时面文件，设定闭合容差为10 米。转换完成后按照沉积岩、侵入岩、变质岩和水域进行面状要素的分类，逐一导入各自相对应的单独的图层中。对于脉岩（面）要素、产状（线）要素、火山口和矿点（点）要素基本很少与其他图层共用边界，因此，直接对这些要素单独进行矢量便可。最后进行图形的质量检查，包括划分岩性类别检查，几何拓扑检查，检查无误且没有遗漏后，导入标准库中。这样基本完成了一幅扫描地质图11类地质要素的图形矢量工作，下一步，主要参考图例、柱状图和地质图说明书进行属性录入。如流程图7-16所示。最后，检查属性数据的录入完整无误后，便可进行下一图幅的矢量工作。

建立数字地质图数据库，目的在于最有效地保存和交流使用数据，按规范对扫描地质图进行数字化；设计和建立中亚地区数字地质图数据库，实现地质图原始资料客观描述的、数字化的、统一分类的、图文一体化的资料存储和管理，为中亚地区金、铜矿床基于GIS空间分析奠定了统一的基础和完整的数据平台。数字地质图数据库的建立也为将来三维数字矿床研究、矿体立体定量预测、地矿资源评价、勘查数据管理等提供数据平台支持。