区域地质图空间数据库建设技术方法及操作技巧

区域地质图空间数据库建设技术方法及操作技巧张广宇;刘英才;康庄;代雅建【摘要】区域地质图空间数据库建设是地质调查成果数字化、信息化及数字国土工程的重要组成部分,为我国基础经济建设提供重要的数据支撑.以1∶25万铁岭幅地质图空间数据库建设为例,对空间数据库建设标准及模型进行了阐述,并总结了地质图空间数据库的建设流程以及在属性操作过程中的一些技巧,以此为利用RGMAP系统建立数据库提供借鉴.%The construction of the spatial database of regional geologic maps is an important part of digitalization and informatization for the geological survey. With the example of the 1:250 000 geologic map of Tiding Sheet, this paper expatiates the model and standard for the construction of the spatial database. The constructing process and operating skills of the digital geologic database are also introduced. It would hopefully provide references for others in the building of spatial database with RGMAP.【期刊名称】《地质与资源》【年(卷),期】2012(021)001【总页数】8页(P165-172)【关键词】数据库建设;铁岭幅;地质图空间数据库;RGMAP系统【作者】张广宇;刘英才;康庄;代雅建【作者单位】沈阳地质矿产研究所,辽宁沈阳 110034;中国地质大学,北京 100083;沈阳地质矿产研究所,辽宁沈阳 110034;沈阳地质矿产研究所,辽宁沈阳 110034;沈阳地质矿产研究所,辽宁沈阳 110034【正文语种】中文【中图分类】P628区域地质图空间数据库的建设不仅可向社会各界提供基础性地质资料和信息，更好地为国民经济发展和建设规划提供基础素材，同时也为国家制定经济发展的战略决策，保证国土资源信息化工作的高水准、高效率，为国家经济持续发展起到有力的促进作用.中国的1∶25万区域地质调查工作于上世纪90年代开始，其中在1999年数字填图系统（RGMAP）开展试点工作以前，全部采用的是“传统填图”方法按照《地质图空间数据库建设工作指南2.0》建立空间数据库.自从2005年《数字地质图空间数据库标准》推出后，中国地质调查局规定1∶25万区域地质图空间数据库要按照该标准建立，它采用面向对象的数据库和一体化数据组织、存储和管理技术，按照数据实体之间的联系及相关语义约束规则的表述方式对成果数据进行描述，规定了15个基本要素类、8个综合要素类、12个对象类和5个独立要素类.因此要对基于“传统填图”方法建立的数据库进行整理，完成与后期基于“数字填图”技术完成的图幅数据相衔接.2010年，东北地区以“传统填图”方法建立的空间数据库已经全部重建完毕，而2005年以后陆续开展的1∶25万区域地质调查工作全部采用“数字填图”技术建立空间数据库，因此我们以1∶25万铁岭幅区域地质图空间数据库建设为例对数据库建设标准、数据模型、建库流程及操作技巧进行总结，以期对目前开展数据库建设的同行有一定借鉴意义.《数字地质图空间数据库建设标准》给出了数字地质图数据（实体）、数据（实体）之间的联系以及有关语义约束规则，并对15个基本要素类、8个综合要素类、12个对象类和5个独立要素类的名称、数据项编码、数据类型、数据（实体）间关系、数据存储长度、数据显示长度、数据项约束条件、数据默认值、值域范围、数据项描述等均做出了规定，同时要求在建立数据库同时建立相应的元数据库，并在项目汇交时要求地质图空间数据库按单个图幅的地质图空间数据库文件物理存储路径结构存储［1］.其主要引用文件包括∶GB958-99 区域地质图图例GB/T 9649 地质矿产术语分类代码（以最新版本为准）GB/T 17412.1-1998岩石分类和命名方案——火成岩岩石分类和命名方案GB/T 17412.2-1998岩石分类和命名方案——沉积岩岩石分类和命名方案GB/T13923-92 国土基础信息数据分类与代码ISO 19116 地理信息要素编目方法区域地质图空间数据库模型（图1）是以地理数据库模型作为理论基础和参考模型，通过要素类和对象类的扩展建立具体的数据模型，通过关系类定义要素类与要素类、对象类与对象类、要素类与对象类的关系，完全改变了传统面向项目研究数据模型并以物理图层划分的思路，合理解决了数据之间的拓扑关系及冗余现象.本幅图数据库中基本要素类有_GEOPOLYGON.WP（地质体面实体）、_GEOLINE.WL（地质界线）、_LINE_GEOGRAPHY.WL（地理线）、_ATTITUDE.WT（产状）、_ISOTOPE.WT（同位素测年）等5个要素；综合要素类有_TECOZONE.WP（构造变形带）、_MAP_FRAME.WL（内图框）等2个要素.这两项均由地质点、面、线要素实体类构成，具有指定的坐标系统、空间域和精度，它们组成了数据模型的要素数据集.对象类是一个表，储存非空间数据，在铁岭幅空间数据库中包括 _Strata（沉积/火山岩岩石地层单位）、_Intru_Litho_Chrono（侵入岩岩石年代单位）、_Metamorphic（变质岩地/岩层单位）、_Fault（断层）、_Dike_Object（脉岩面）、_Water_Region（面状水域与沼泽）等6个要素.独立要素类包括接图表、图例、综合柱状图、责任表等所有内图廓以外的要素以及图切剖面，它是一个不属于任何要素数据集要素类，具有自己的空间参考坐标系统，并设定自己的投影参数.上文说过区域地质图有两种类型数据，一种由“传统填图”方式完成，此类数据为未进行质量检查的数据或只有空间数据而无属性数据的数字制图数据；另一种是基于“数字填图”技术完成的图幅数据，完全符合《数字地质图空间数据库建设标准》.两种数据格式不同，因此它们的地质图空间数据库建设流程在原始资料、空间数据操作上是不同的（图2的1、2部分），但在属性数据部分都是在RGMAP 系统中进行操作，所以这两种数据在属性数据操作和成果提交这两部分是一致的（图2的3、4部分），本文也主要是对这两部分展开阐述.虽然本文并没有介绍属性数据操作之前的步骤，但因为RGMAP系统已经定义了数据的属性名称、结构、数据类型、储存长度等，所以经过前期数据的分离、处理、提取、合并，各类数据已经获得了相应图层的属性结构.在此基础上，对基本要素类就可以利用RGMAP系统录入属性数据（图3），也可以根据MAPGIS软件中相应功能进行属性录入.在一幅区域地质图中，地质体面实体和地质界线是基础，它们的实体个数是最多的，且对象类属性是从这两个基本要素类中提取的，如对象类中的_Strata（沉积/火山岩岩石地层单位）、_Intru_Litho_Chrono（侵入岩岩石年代单位）、_Metamorphic（变质岩地/岩层单位）、_Water_Region（面状水域与沼泽）等属性是从地质体面实体中提取，_Fault（断层）对象类属性则是从地质界线中自动提取，所以在空间数据库建设属性操作当中，地质体面实体和地质界线的属性录入是工作量最大也是最为关键的步骤.（1）地质体面实体属性录入在RGMAP中点击空间数据库—基本要素类—地质体面实体，然后在点击所要编辑的图元，在弹出的属性表中对每个图元属性进行填写.属性内容按照《数字地质图空间数据库建设标准》规定填写，其中“子类型标识”是从地质体面实体中提取对象类属性的关键，必须注意.按照上述基本操作方法虽可完成每个图元属性的填写，但由于一幅地质图中地质体面实体少则几百多则上千，如逐一填写，则耗费巨大的工作量.而基本要素中每一种地质体面实体依据《DZ/T 0179－1997地质图用色标准及用色原则》填充颜色号和填充图案号，那么可以利用“AddColorFldToReg 2.0”辅助软件把地质体面实体的填充颜色、填充图案二种参数赋到地质体面实体属性当中，再在MAPGIS中根据图4中所示的步骤，对同一种地质体面实体的所有图元的属性如Feature_Type（地质体面实体类型代码）、Geobody_Name（地质体面实体名称）、Subtype（子类型标识）进行一次性填写.在地质图空间数据库建设过程中，不免遇到图面修改的情况，所以地质体面实体需要多次反复地进行“拓扑错误检查”、“线转弧段”、“拓扑重建”等工作.在此需要注意两点∶一是软件系统参数中的结点搜索半径要设为10-9，且尽量避免多次执行“自动剪断线”，否则会形成多处无效的微小线段；二是为避免重复填写属性而增加工作量，那么可以在重新拓扑造区之前把地质体面实体的填充颜色、填充图案两种参数赋到地质体面实体属性当中，再结合“生成Label点面文件（带参数）”和“Label与区合并（带参数）”这两项功能就可以实现对拓扑造区以后生成的新区进行属性复制.（2）地质界线属性录入该类基本要素包括地质界线、完整的断层、参加拓扑的水体界线.在完成地质体面实体属性录入工作后，根据RGMAP中“自动赋地质界线两侧的地质代号”功能完成地质界线左右两侧地质体代号的属性填写，然后点击空间数据库—基本要素类—地质界线，逐一完成每条地质界线的属性填写工作.同地质体面实体一样，地质界线要素类中的实体更多.而在地质界线当中断层、水体界线的线参数当中的颜色号唯一.另外在地质图成图过程中，对地质界线类型如整合、不整合、侵入接触等在保证其线参数符合《GB 958-99区域地质图图例》规定前提下对其他线参数做一定修改，使得每种地质界线类型的线参数唯一，那么我们就可以利用MAPGIS或RGMAP中的“根据参数赋属性”这一功能实现共性属性的填写（图5）.值得注意的是，在地质界线属性填写时，必须正确填写其子类型代码（如断层—1、水体界线—4等），否则无法正确提取对象类要素.（3）其他基本要素类属性录入这部分基本要素类属性中的绝大部分在合并、继承后已自动获得，其余属性值可以按前两项基本要素属性操作在RGMAP系统中手工补充.当然在实体个数仍较多的情况下，也可以依据图5所示对属性统一赋值.在基本要素类属性录入工作完成后，要在RGMAP的辅助检查工具中用“地质体面实体中的地质代号与图形参数匹配性检查”、“区文件中地质体名称与左右地质体的一致性检查”、“属性值与线型的一致性检查”、“产状类型名称与符号一致性检查”等工具检查基本要素类的区属性、线属性、产状属性等的正确性.综合要素类除内图框以外其余均为面实体，它们直接覆在地质体面实体之上，不参与直接拓扑.基于此综合要素类的面实体要素在任意时刻都可以根据地质图的改动而修改相应属性，对对象类的提取没有影响.在铁岭幅地质图中综合要素类包括构造变形带和标准内图框，其基本操作界面如图6所示.由于RGMAP中已规定了它们的属性结构、字段长度等，故按照《数字地质图空间数据库建设标准》填写齐全即可.对象类数据集包括_Strata（沉积/火山岩岩石地层单位）、_Intru_Litho_Chrono （侵入岩岩石年代单位）、_Intru_Pedigree（侵入岩谱系单位）、_Metamorphic（变质岩地/岩层单位）、_Special_Geobody（特殊地质体）、_Inf_Strata（非正式地层单位）、_Fault（断层）、_Dike_Object（脉岩/面）、_Desert（戈壁沙漠）、_Firn_Glacier（冰川与终年积雪）、_Water_Region（面状水域与沼泽）、_Sheet_MapInfo（图幅基本信息）等12项，在空间数据库模型中一个要素类对应多个对象类，如地质体面实体基本要素类对应其中10项面类对象，地质界线基本要素类对应断层对象类，标准图框综合要素类对应着图幅基本信息对象类.在RGMAP的空间数据库下面利用“自动从地质体面实体提取全部对象类”、“自动从地质界线提取断层对象类”和“自动从标准图框（内图框）提取图幅基本信息”3项功能就可完成对象类从基本要素类和综合要素类的自动提取，然后在空间数据库下的“对象类数据输入”中可完成其基本属性的填写（如图7）. 在对象类属性填写过程中，部分对象类也可以进行统一赋属性，如部分断层在参与造区后被分割成多个线段，但它们都属于同一条断层，具有相同的属性，因此可以在RGMAP中对断层编号自动加图幅号以后依据图5所示完成同一条断层属性的填写.同时还需注意几点：1）属性录入必须包含反映属性来源的信息；2）对象类中未提取的部分属性涉及较强的地质专业，必须要求有经验的地质专家完成，最好是承担填图工作的地质人员完成；3）同一条断层采用同一个编号（全部以F开头），即使在空间上已经不再连续.此类要素为标准内图廓以外的全部图元和地质图上的图切剖面，无须填写属性，且有自己的空间参考坐标系.在RGMAP的空间数据库中无须对此类数据进行操作，在此不予阐述.在一个区域地质调查项目完成时，除了提交空间数据库外，还需提交各种原始数据库、剖面图、实际材料库、野外手图库等.这里我们我们仅以铁岭幅空间数据库为例，对提交的空间数据库成果予以说明（如图 8）.提交成果注意事项如下.（1）RASTER文件夹：MSI文件为与MAPGIS文件夹中数据坐标系统一致. （2）MAP文件夹：文件命名为图幅名称的首字母，数据要求底边水平，左下角为（0，0）点.（3）MDB文件夹：包括综合要素类.mdb、对象类.mdb、要素类.mdb等3个MDB文件，由于空间数据库在建设过程中多次反复修改，为了保证提交成果为最终成果，须确保3个文件中的表个数（不含空表）与RGMAP中自动提取的表个数（不含空表）一致；要素类和对象类的各个表中的数据项（地质体）个数与RGMAP中自动提取的个数一致.（4）METADATA：该图幅名称的txt文件和mxl文件.（5）README：年度工作报告、图示图例说明文件、增加图层说明文件、质量检查卡片、增加系统库说明文件.（1）本文未对原始资料及空间数据操作这两项进行描述，并不是其不重要，反而这两项是区域地质图空间数据库能够高质量、高精度、高效率完成的基础，尤其是基本要素类的统一属性赋值是在这两项完全符合标准的前提下才能够完成的. （2）在数据库建设过程中，应该MAPGIS和RGMAP交互使用，前者依照文中所述方法可以大大提高工作效率，后者可以利用自带检查功能对属性数据的质量予以控制.（3）区域地质图空间数据库建设是一项系统的工作，原始资料—空间数据操作—属性数据操作-提交成果这4部分环环相扣，每一阶段完成质量都决定着下一阶段的工作质量、效率，以至于影响着最后提交成果的精度，因此在数据库建设过程中每一阶段都应该严格统一规范，以保证工作成果质量，也便于后期的数据库维护工作.【相关文献】［1］中国地质调查局.中国地质调查局地质调查技术标准（D2006-06）［S］.北京：地质出版社，2006.［2］陈安蜀，李效广，高晓红.1∶25万区域地质图空间数据库建设——以1∶25 万都兰县幅建库为例［J］.地质调查与研究,2008（1）:64—69.［3］孙磊，张彦杰，李丰丹，等.数字地质调查系统空间数据库建库技术方法应用——以1∶5万瑶里幅地质图空间数据库制作为例［J］.地质学刊，2010（3）:260—270.。