工作流程与建库方法

建库实施流程~

数据库建库流程是建库工作中相当重要的部分，流程设计的质量直接影响到实施过程中的可操作性及库应用等诸多方面。本书矿产地数据库建设工作流程主要分为以下几个步骤(图6-3-1)。
1)由综合技术组负责组织修编、制定矿产地数据库的建库技术要求、建库数据标准及规范和数据库结构设计，开发数据录入界面。
2)由相关成员进行矿产地数据库的建库资料收集、录入、MAPGIS 数据库的建立。内容包括：
依据项目总体设计书和中国地质调查局制定的《矿产地数据库建设工作指南》(2001年9月修订版)及相关技术标准，编写课题工作实施方案；
资料的收集和整理；
属性数据库卡片的填制和数据录入；
全国地质底图，主要在程裕祺等编的《1：500万中国地质图》基础上进行编辑，并按地质时代、地质内容划分不同图层；

图6-3-1 数据库建设工作流程图

数据检查及修正；
成果的提交和验收。
3)综合技术组组织对各课题组矿产地数据库进行汇总，建立中国铜镍(铂族)矿产地空间数据库。内容包括：
数据库检查和修正；
全国矿产地数据库的集成；
面向对象程序设计，GIS支持下矿产地空间数据库的C++实现；
建立具有矿床数据库浏览、查询，属性库管理，图形编辑，矿床预测等功能的中国铜镍硫化物矿床矿产地空间数据库信息共享服务体系。

1 前 言
遥感与土地利用现状数据库建库（以下简称“建库”）之间既有联系又有鸿沟，遥感软件以图像处理为主，其图像纠正、融合、分类是强项，而建库软件则以矢量数据为主，其基本系统为GIS。遥感图像上的土地利用信息最终表现在建库软件的空间数据库中有许多操作流程可选，工序的衔接也有许多方式。不同的衔接方式会带来工作量的不同，精度和效果上也有所差异。如何在不影响精度的前提下选择一条简洁的工作流程，是一个很重要的问题，也是实际过程中经常遇到的问题。
本研究从软件之间的接口和数据流程入手，分析各工艺流程的利与弊，为不同的作业单位根据自身条件选择经济适用、可操作性强的技术路线提供参考。
2 研究所用软件
选择了目前比较流行的软件平台：RS软件选择ERDAS IMAGINE、PCI GEOMATICA等；建库软件选择应用较为广泛的武汉中地公司的县（市）级土地利用数据建库软件及其MAPGIS6.5运行平台。实验数据选择河北省隆化遥感图像和原土地利用现状调查资料。基本原则是：在充分利用原有资料的前提下，研究遥感信息与建库工作的衔接方法。
3 工艺流程研究
3.1 流程一：以RS软件为主的工艺流程
流程一（图1）的主要特点是大部分工作在遥感软件中进行，包括图像纠正、配准、融合、人工或半自动变化信息提取、矢量化、属性数据录入、出图、野外调查数据的再修改等工作，最后转换成E00标准数据交换格式作为数据衔接点。在MAPGIS平台中将E00格式分别转换成MAPGIS格式的点线面，经过线型编辑、符号编辑以及必要的属性数据编辑就可以进入建库软件了。

图1 以遥感软件为主的工艺流程

优点：此流程充分利用了遥感软件强大的图像处理功能，让遥感技术在更新工作中发挥得淋漓尽致，并且还有随意发挥的空间。
缺点：遥感软件的矢量化功能一般比较薄弱，没有相应的符号库，需要自行建立符号库；国外大型遥感软件的操作界面一般是英文界面，对作业人员的水平要求较高；空间数据转换的过程中会丢失信息，数据转换到MAPGIS之后还需要进行大量的编辑工作。
3.2 流程二：以MAPGIS软件为主的作业流程
流程二（图2），遥感图像处理工作在遥感软件中进行，将纠正后的遥感图像分幅剪裁之后转换成MAPGIS可以读取的GEOTIFF格式，此后的工序将脱离遥感软件而在MAPGIS中进行。在MAPGIS软件中，将分幅的GEOTIFF图像分别转换成MAPGIS特有的MSI格式。分幅土地利用现状图经扫描、几何纠正之后进行自动矢量化，形成只有单一线条的矢量图（人工矢量化也可以，但工作量很大，而且再次修改的工作量较大），此矢量图只作为人工解译的参考图，将此参考矢量图与遥感图像配准后有利于辅助人工解译。作业人员参考原土地利用图，同时参考遥感图像解译，逐图斑进行矢量化。矢量化完毕之后就形成了内业图。将内业图输出之后，外业人员用此图进行必要的野外核查，并将核查的结果标注在图上再次返回内业。内业人员根据外业核查结果，参考遥感图像进行修改，最终形成建库前的数据。
优点：遥感图像处理工作与建库工作分工明显，此流程适合遥感技术薄弱的作业单位已经从其他途径得到DOM数据的情形，也适合于对建库软件非常熟悉而对遥感软件不十分熟悉的作业单位。不需要进行矢量数据转换，避免了信息丢失。
缺点：MAPGIS软件在矢量化过程中不能进行多波段图像分层，没有分层透明显示功能，人工解译不如遥感软件方便。

图2 以MAPGIS为主的工艺流程


图3 基于MAPGIS的遥感图像处理及建库流程

3.3 流程三：单一采用MAPGIS软件
MAPGIS6.5及以后版本的图像处理功能有所增强，可以在一定程度上完成几乎所有工序。
该流程中，遥感图像经PHOTOSHOP软件分片剪裁之后，转换成MAPGIS软件MSI图像格式，利用MAPGIS的多项式纠正功能对图像进行纠正。原土地利用现状图件经扫描纠正之后形成数字栅格图（DRG），将数字栅格图与纠正后的遥感图像配准或融合，即可进入矢量编辑模块进行人工解译并逐图斑矢量化，同时录入属性信息。
优点：所有的操作流程在同一个软件中完成，对操作人员的素质要求较单一，同时降低了软件投资成本。
缺点：MAPGIS软件对遥感图像的纠正仅限于多项式纠正，目前还不具备基于DEM的正射纠正，所以只能适合平原地区的图像纠正，对山区图像的纠正不能满足要求。MAPGIS不支持海量数据，不能对整景SPOT5遥感数据进行处理，需要分片进行。
4 结 论
从以上分析可以看出，遥感软件一般具有矢量化功能，MAPGIS建库软件也具有图像处理功能，二者有功能上的交叉，这就使得在二者工序衔接的过程中具有灵活性。
（1）以遥感软件为主的流程中（流程一），能够很好地应用遥感软件的图像处理功能，实现土地利用变化信息自动提取或半自动化提取，并且还有深一步的发挥空间，如实现自动分类，快速提取变化信息等。该方法技术含量较高，是将来的发展趋势。
（2）以建库软件（如MAPGIS）为主，遥感软件为辅的流程中（流程二），以DOM作为结合点，能紧密地将遥感软件与建库软件结合起来，发挥各自的长处，是目前大多数作业单位乐意采用的一个流程。
（3）由于建库软件的图像处理功能不够强大，若不采用遥感软件制作DOM，而采用建库软件制作DOM（流程三），则图像处理工作量非常繁重，只适合小面积使用。
（4）除MAPGIS之外，大部分建库软件一般不具备遥感图像处理功能，即便具备其图像处理功能也很弱，为此，更新建库工作流程只能从正射影像图DOM开始。
不同的工艺流程对工作均有一定的限制性，目前还没有十分完美的工作流程，建议实际应用中应考虑如下因素加以选择：①更新工作量的大小。当更新内容不多，工作量不大时，可把矢量化工作当作重点，选择以建库平台为主，避开繁杂的遥感图像处理软件；如果土地利用状况变化较大，更新工作量较大时，则可考虑工作流程向遥感软件倾斜，发挥遥感软件的优势。②工作人员素质，应根据人员素质水平来决定技术路线。如果在工作人员素质不高的情况下。选择高难度或自己不熟悉的软件则会降低效率，而且会容易出现其他问题。③数据资料情况。在已经获得DOM的情况下，可以不使用遥感专业软件，直接在MAPGIS中进行更新建库工作；如果没有DOM资料，而且图像处理工作量较大，则遥感软件是不可或缺的。

松嫩平原地下水资源及其环境问题调查空间数据库包括野外数据采集系统、数据录入系统、数据库信息应用系统、数据库检查验收系统和综合成果管理系统五个组成部分。系统具备了数据录入、编辑、管理、浏览、查询、质量控制等功能，同时可以进行简单的数据处理操作。

属性数据库的录入是按照《水文地质环境地质调查信息系统使用手册》中的数据格式及要求在数据录入系统中完成的。

空间数据库的建设是按照《地下水资源调查评价数据库标准》的具体要求进行的，调查资料和收集资料的录入是主要由黑龙江和吉林两省地质调查院完成，之后实施单位进行汇总、检查。

一、工作流程

包括资料准备（图形图像资料、文字资料、专业数据资料的收集、图件预处理、图件的分层及清绘处理）、数据采集、属性表编制、图形数字化、属性库的录入、图形属性挂接、图形编辑修改、图形误差校正、图形投影转换、建立图库、质量检查、成果汇交、文档管理等工作（图14—1）。

二、建库方法

（一）资料准备

资料准备工作包括1∶25万地理底图的转化及修编；资料的收集、筛选、分类、整理；熟悉数据库信息系统和数据库标准等。首先对工作区内以往的水文地质环境地质资料进行收集、整理、筛选，进行资料的可靠性、准确性及实用性分析，把内容完整、数据可靠、内容可用的资料分类挑选出来，作为准备入库的资料。由于收集的原始资料时间跨度大，格式、资料内容与数据库要求的格式不一致，在录入之前必须对收集资料内容进行整理，有的还需要进行单位换算，提炼出所需资料。对实测资料有缺少项目等情况，及时与调查人员联系，进行了必要补充。将整理好的收集资料及实测资料，按照技术要求进行统一编号，为了确保图元编码的唯一性，统一编号由17位数字组成，即：经度8位＋纬度7位＋识别码2位。

（二）属性数据的录入与检查

将整理、筛选出来的资料，分门别类地分配给不同的工作人员进行计算机录入。由于所录入资料的专业性较强、数据量大、内容参差不齐，录入时需要随时进行分析，因此入库资料全部由专业人员完成，以保证入库数据的质量和准确性。地下水资源调查的数据表是一对多个主从表结构关系，因此在数据录入过程中，必须先输入主表数据，再录入从表数据。特别是野外水文地质点基础表是所有相关数据关联的基础，在输入新的调查点资料之前，必须先输入该表中的数据。为了保证录入数据的质量，采取的保障措施是每录入完一份资料马上与原始资料对照检查，避免时间过长容易忘记。

图14—1 空间数据库建设工作流程图

1.水文地质钻孔综合表的录入

按照数据库提供的录入表内容，主表水文地质钻孔综合表包括地层描述、井径变化、井管结构、填砾止水、测井曲线和含水层划分6个分表。

由于以往资料各家使用的钻孔综合成果表的内容表达方式不尽相同，与数据库中给定的表格内容不是一一对应，特别是松嫩平原的含水层多，白垩系含水层划分不明确，所以这部分资料内容录入整理的工作量很大。在收集到的钻孔资料中给出的位置坐标全部是大地坐标，首先要把大地坐标转换成经纬度，然后进行统一编号，再进行录入。由于钻孔综合成果表中内容多，数据库表中所需的内容要到成果表中各项目中查找，查找起来需要很长时间，并且有一些项目需要进行计算，如填砾厚度，需要用孔径和井径进行计算；钻孔变径描述、钻孔井管结构、水文地质钻孔填砾止水结构、地质钻孔含水段厚度等是在柱状图中按比例尺量算的，然后按比例尺换成深度。含水层厚度的确定，在钻孔综合成果表中给出的含水层厚度是整个钻孔揭穿的含水层总厚度，但数据库需要分段填写，这部分数据根据岩性描述确定出含水段的位置，计算含水层厚度，分段含水层的厚度之和与成果表中的含水层总厚度保持一致。在录入过程中，钻孔资料按原始数据100%录入，不遗漏每一项数据（图14—2、图14—3）。

图14—2 数据库中钻孔资料关联表

图14—3 数据库中的钻孔资料

2.抽水试验成果表的录入

收集的抽水试验资料一般都在钻孔综合成果表中，没有原始的抽水试验记录，在钻孔综合成果表中只有不同落程抽水试验总的观测时间、稳定时间、水位恢复时间、水位降深、涌水量及抽水试验成果。为了避免在录入完成综合成果表后，漏录抽水试验成果表，在录入过程中，对钻孔资料首先录入抽水试验成果表，然后再录入综合成果表。对于本次获得的实测资料，由于观测记录中涌水量单位为m³/d，数据库中要求为L/s，必须先进行换算，然后再进行录入，工作比较繁琐，在转换过程中容易出现数据错误，所以在录入前先进行涌水量单位换算，然后再进行录入和检查。本次施工的钻孔抽水试验则依据原始抽水试验记录录入。

3.水、土样品采集记录表的录入

（1）野外水样采集记录表的录入

野外采样是按年度工作区分三年完成的，录入工作也是按年度进行。地下水水质分析样包括水质全分析、简分析、微量元素分析、同位素分析样和地表水样。野外水样采集记录表与水质分析综合成果数据表及同位素测试综合成果数据表是一套相关联表（图14—4），首先录入测试数据表，然后录入野外水样采集记录表，再录入水质分析综合成果表和同位素测试数据。

（2）野外土壤样品采集记录表的录入

该表包括土壤易溶盐分析和土壤污染分析成果表，在录入过程中先录入野外土壤样品采集记录表中相关内容，然后录入土壤易溶盐分析调查表中的各项内容。

4.野外调查卡片的录入

野外调查卡片随着野外工作的开展按年度分期录入，野外工作分三年进行，录入过程也分三年进行。

（1）机民井调查记录表的录入

在野外调查过程中，不同地区分潜水和承压水分别进行调查。在录入中有时同一个点既调查了深层水、又调查了浅层水，同一个点，两个不同的内容，这时就要特别注意，不能将第一个点替换掉，只能用统一编号来区分。调查点平面位置示意图和地形地貌、含水层剖面图采用灰度扫描，扫描精度为300 dpi，扫描后部分进行矢量化，生成JPEG图像插入录入系统中，部分直接生成JPEG图像插入录入系统中（图14—5）。

图14—4 数据库中水样采集记录与水质分析综合成果数据表

图14—5 数据库中机民井调查表

（2）土地盐渍化野外调查表的录入

在录入该表格时，表中有“年内最高水位”和“年内最低水位”，由于在野外仅靠一次观测没办法查明这两项内容，所以该项内容录入不全或不够准确。表中的样品采集情况一栏，字段数少、取样较多，有的时候各取样深度不能全部录入。

表中调查点平面示意图，采用扫描精度为300 dpi，进行灰度扫描，扫描后进行矢量化，生成JPEG图像插入录入系统中（图14—6）。

（3）地表水点综合调查数据表的录入

地表水体调查点包括湖泊、河流等调查点，按照野外提供的表格直接进行录入，地貌、地质剖面素描图及调查点平原位置示意图采用扫描精度为300 dpi，灰度扫描，扫描后部分进行矢量化，生成JPEG图像插入录入系统中，部分直接生成JPEG图像插入录入系统中（图14—7）。

（4）地下水污染综合调查表的录入

该项工作只在黑龙江省做了少量调查，已全部录入，调查点平面位置示意图，采用精度为300 dpi，灰度扫描，将扫描图直接生成JPEG图像插入录入系统中。

（5）泉点野外调查记录表、水源地综合调查表、野外水文地质点调查表、野外水文地质调查路线表、土地荒漠化野外调查表的录入。

这些表的数据整理及录入均按照录入表式填写录入，所涉及的剖面或平面示意图采用精度为300 dpi，灰度扫描，将扫描图直接生成JPEG图像插入录入系统中。

图14—6 数据库中土地盐渍化野外调查表

图14—7 数据库中地表水综合调查表

5.地下水观测井基本情况表的录入

这部分内容按照数据库中提供的表格逐项目录入，主要录入了地下水位人工监测数据记录表、地下水位监测数据成果汇总表、地下水水温监测原始记录表，地下水位监测资料从2003年8月至2005年8月，每5天监测一次，共监测2年。

6.地下水位统测野外记录表的录入

该表录入的资料为2003年、2004年、2005年不同时期的统测资料，该表在录入过程中，由于技术要求下达较晚，野外统测时，定位点坐标精度差，资料取得后，录入人员将数据全部录入数据库中，待技术要求下达后，对统测点又重新进行野外定位，使得录入资料全部重新录入。

7.地下水位统测汇总表的录入

该表由地下水位统测野外记录表自动生成，共体现了2003～2005年3年4次统测资料，2003年丰水期1次、2004年枯、丰水期2次统测、2005年枯水期1次统测。在3年4次的统测中，有一部分统测井由于某种原因，不能在同一个井连续进行，只能换成其他点进行统测。有一些点坐标没有改变，只是水位及标高改变，这一类点，在录入过程中在井口标高和井深中都已经填写上了新换点（图14—8）。

8.试坑渗水试验观测记录表的录入

该表录入了2003年和2004年资料，该项工作做得不多，资料较少，但作为第一手资料，比较宝贵。内容按数据库中的表格要求录入。试坑平面位置示意图采用扫描精度为300 dpi，灰度扫描，扫描后进行矢量化，生成JPEG图像插入录入系统中（图14—9）。

9.汇总与数据备份

由于数据库录入工作量大、内容多，必须由多人分工完成，因此要通过数据汇总将多台机器上的数据库中的数据汇总到一个数据库上。分头录入的资料一般每周汇总一次，汇总时由汇总人员对录入的资料进行抽查，一般抽查率在20%～30%。为了避免数据丢失，在进行数据汇总前先将数据做一备份，以防万一。

（三）图形数据库的建立

空间图形数据库的建立分为7个阶段进行：

第一阶段：完成属性库的录入工作。属性数据录入的完成是《地下水资源调查应用系统》中自动生成各类调查点图层的前提。

图14—8 数据库中地下水位统测数据汇总表

图14—9 数据库中试坑渗水试验综合成果汇总表

第二阶段：编绘1∶25万地理底图。根据技术要求，进行修编，涵盖了主要交通干线、河流、居民地、省、市、县界线、松嫩平原界线等。图面清晰明了，满足绘制成果图件的要求。

第三阶段：成果图件矢量化。每张成果图件均由编图人员在喷绘的1∶50万地理底图上绘制，然后采用300 dpi扫描，形成栅格化文件，再由建库人员利用Map GIS将图像配准到已矢量化、修编好的地理底图上，所有经纬网交叉点都作为控制点采集对象，保证了图像配准的精度，最后完成数字化制图。

第四阶段：检查、修改成果图件，熟悉《地下水资源调查应用系统》和《地下水资源调查评价数据库标准》对地下水资源数据库图层的划分及其属性结构，做好图形入库的准备工作。

第五阶段：从已有的成果图件中提出数据库中所需要的图层，并赋予属性。每个图层文件都要在Map GIS中设置好投影参数，并且与成果图件投影参数保持一致，均为兰伯特等角圆锥平面直角坐标系。

第六阶段：将属性库文件和成果图件中提出的图层文件导入《地下水资源调查应用系统》中。具体操作如下：①在该系统中增加一个新工作区，连接属性数据库文件，设置投影参数为兰伯特等角圆锥1∶25万平面直角坐标系；②导入已修编好的地理底图；③根据系统中空间数据库部分的目录树所列图层和属性库中各类调查点的数据，依次生成点图层，并且由系统自动挂接属性文件；④将已编辑好的线、区图层导入本系统；⑤更新地图参数，系统会将各类图层重新投影为新建工作区时所设的投影参数，保证了各类图层在空间位置上相对一致性（图14—10～图14—13）。

图14—10 数据库中的地貌分区图层

图14—11 数据库中潜水含水岩组岩性分区图层

图14—12 数据库中潜水富水性分区图层

图14—13 数据库中2004年丰水期水位埋深等值线图

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