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[摘 要]本文在地下水含水层组空间结构、地下水开发利用现状、地下水动态与环境地质问题等调查与研究的基础上，对水文地质进行数字化方法研究，建立起水文地质空间数据。运用MAPGIS和SURFER软件，建立了各含水组的砂层厚度等值线图、底界埋深等值线图、水文地质参数分区图（包括降雨入渗系数、灌溉入渗系数、渗透系数、给水度、贮水系数等）、水位等值线图、矿化度等值线图等。
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0167-02
1 技术平台
水文地质数字化以MAPGIS为技术平台，对空间数据进行采集、存储、检索、分析、图形表示，可以制作出精度十分复杂的地形图和地质图，且图形的输入操作比较简便、可靠，能适应工程要求，是国家推荐的首选GIS软件平台[i]。
此外，图形制作工程中，等值线的制作选用美国Golden Software公司的SURFER等值线绘制软件，具有多种内插方法，可以对XYZ数据进行离散格网化，从而生成规则的格网数据，其主要功能是绘制等值线图、数据点填图、三维立体图等，广泛应用于地学、测绘、气象等领域[ii]。
2 基础工作
2.1 资料收集
水文地质数据搜集主要工作：
第一，搜集整理水文地质结构数字化所需资料。详细整理钻孔孔深、井深、井管内径、取水含水层层数、取水含水层厚度、取水主要岩性、试验段起止深度等成井资料，整理抽水各落程水位降及出水量，抽水试验稳定及延续时间等抽水试验数据。
第二，搜集整理地下水流场及水位动态数字化所需资料。搜集整理地下水位动态监测井资料。由于原始数据均来源可靠，数据资料有充分的准确性和可靠性。
第三，搜集整理地下水水化学数字化所需资料。利用了天津市地质调查研究院已取得的成果资料，根据地下水样品化验资料，分析各类化学组份的空间变化规律，以及分组地下水的化学类型、矿化度、超标离子等，为水化学数字化提供基础数据。
2.2 数据标准化设计
（1）地理基础
本文所涉及数据均以我国相关测绘规范及天津市地质调查院已有的空间数据为参考，确定统一的地理基础。
坐标类型：投影平面直角；
空间参考：北京54坐标系；
投影类型：高斯-克吕格（横切椭圆柱等角）投影；
投影带：6度带；
投影带序号：20；
高程：1985国家高程基准；
单位：米；
空间数据格式：MapGIS 6X。
（2）标准规范
本文根据以下标准，对数据进行标准化设计：
区域水文地质图空间数据库图层及属性文件格式标准
水文数据GIS分类编码标准（SL385-2007）
（GB/T 20258.4-2007）
（DZ/T 0124-94）
（DZ/T 0128-94）
（GB/T 14538-93）
GIS（DDB9702）
地球数据交换格式（GB/T17798-1999）
2.3 底图制作
由于水文地质数据属于空间数据，水文地质数字化是将水文地质数据存放在空间的特定坐标上，需要以地理坐标为参考系，因此数字化之前需要制作研究区域的底图，其制作流程如下。
（1）纸质地图扫描
原始数据和派生数据的采集是CIS数据的主要来源，其中原始数据是通过遥感测绘、野外数据采集等方法直接从地理空间获取数据，派生数据的获得是从已有的地图中，通过扫描等方法获取的数据。
扫描完成后，运用Photoshop软件对扫描图件进行初步校正，把对比度做适当调整，并裁剪掉多余的部分，最后存储为JPG或者TIF格式的光栅文件。
（2）影像校正
影像校正是计算机制图的基础与关键，是保证成图质量与精度的前提，其主要工作即对失真图像进行的复原性处理。由于纸质地图容易受到地图介质或存放条件的影响而产生变形，此外扫描过程中长生的误差也难以避免，扫描后地图的精度下降，因此在对地图进行矢量化之前，需要对其进行影像校正。
运用MAPGIS图像分析子模块下的影像校正功能，通过在原始矢量地图上准确定位几何地理坐标的位置，并添加控制点，控制点添加时要根据坐标网，先添加四个角的控制点，然后逐格加密，通过这些控制点对栅格图像进行校正。
（3）矢量化
矢量化即把栅格数据转化为矢量数据，它是底图制作的关键步骤。MAPGIS中可以根据图形的形状将地理要素分为三类：点数据、线数据、面数据（区数据）。点作为地图数据中点状物的统称，图不仅仅是一个简单的点，而是包括各种注释和专用符号等各类符号，注释可由英文、汉字、阿拉伯数字等文字组成，也可以是描述各类要素的专用符号，例如圆、线、五角星等。线是地图中线状物的统称，地图中各种线型，例如道路、省界、国界等都以线为单位作为线图元来编辑。面是由闭合弧段组成的封闭图形，也称作区，湖泊、居民区等通常用面文件来编辑。矢量化即对点、线、面文件进行输入编辑。
在矢量化过程中运用工程图例对点、线、面文件逐个编辑，做到不重不漏。
（4）地图整饰
地图整饰顾名思义是对地图修饰使之更加美观、实用。地图符号设计，色彩设计，地貌立体表示等是它的主要内容。
3 水文地质数字化
3.1 研究范围确定
本文以整个天津市平原区为研究范围，其地理位置为东经116°42′05"～118°03′31"之间，北纬38°33′57"～40°00′07"之间，南北的跨度约为km，东西的宽度约为km。 在垂直方向上，天津平原地区被划分为六个含水组，第I和第II含水组以燕山山脉与平原地区的交界作为北部的边界线，余下部分的交界线即为天津行政区域界线；第III到第Ⅵ含水层以宝坻断裂带作为北部的边界，余下部分的交界线即为天津行政区域界线。
3.2 等值线制作
水文地质数据的获取方式一般是通过监测井或长观孔的监测记录获取，对水文地质数据进行数字化，首先需要通过插值方法，将观测点数据做成等值线数据。SURFER的主要功能是用于科学研究或工程设计中等值线图和三维立体图形的绘制，它的使用界面友好，操作简单，可以满足多种差值要求，在水文地质数字化过程中选用SURFER8.0绘制等值线，之后将生成的等值线文件转入MAPGIS文件中[iii]。
首先建立SURFER软件可以识别的XYZ数据文件，所谓的XYZ数据文件，是指 ASCII 码（文本）格式的数据文件，此数据文件一般包含三列，即X列、Y列和Z列，其中X列和Y列通常表示x和y坐标，Z 列此坐标处的值（例如含砂层厚度、底板高程等）[iv]。然后运用SURFER软件，采用克里格插值法对数据文件进行网格化，将数据文件转换成GRD格式文件，之后运用GRD文件绘制等值线，对绘制的等值线进行白化，保留研究区域内部的等值线，最后对等值线外观进行设置，完成等值线的绘制。
等值线绘制完成之后，需要导入到MAPGIS图形中，由于SURFER没有对应MAPGIS的转换模块，因此需要先将等值线文件另存为两种软件都可识别DXF或MIF格式图像文件，以此为中介，完成等值线的转换，最后将等值线文件以点、线的格式添加到之前绘制的天津底图中。
3.3 分区图制作
分区图的制作即利用完成的等值线图，划分不同区域范围，通过MPAGIS的线转弧段功能，制作分区图。
3.4 属性挂接
为了方便属性数据的直接查询，需要把MAPGIS图形数据与属性数据挂接在一起。进行属性挂接时要求制作属性表，图形数据中有一个属性字段与属性表中的一个属性字段内容相同，形成一对一的关系，然后通过MAPGIS软件将属性表挂接到图形数据中。
3.5 地图整饰
为了使水文地质地图更加完善，需要对其进行整饰。由于此次空间数据库的建立是为地下水数值模拟提供数据，因此对图形的地貌、色彩等要求不高，根据项目需求，对其添加图例、比例尺等基础项目，以便图形的管理与查看。
参考文献：
[1] 吴信才.MPAGIS地理[M].北京：电子工业出版社，2012.
[2] 王建，白世彪，陈晔编著.Surfer 8地理信息制图[M].北京：中国地图出版社，2004.
[3] 秦林江.Surfer与MapGIS图件相互转换的几个问题[J].物探与化探，2010，05：677-680.
[4] 韩丽娜，石昊苏.利用Surfer8.0绘制地质等值线图[J].计算机与现代化，2008，11：84-87.
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0167-02
1 技术平台
水文地质数字化以MAPGIS为技术平台，对空间数据进行采集、存储、检索、分析、图形表示，可以制作出精度十分复杂的地形图和地质图，且图形的输入操作比较简便、可靠，能适应工程要求，是国家推荐的首选GIS软件平台[i]。
此外，图形制作工程中，等值线的制作选用美国Golden Software公司的SURFER等值线绘制软件，具有多种内插方法，可以对XYZ数据进行离散格网化，从而生成规则的格网数据，其主要功能是绘制等值线图、数据点填图、三维立体图等，广泛应用于地学、测绘、气象等领域[ii]。
2 基础工作
2.1 资料收集
水文地质数据搜集主要工作：
第一，搜集整理水文地质结构数字化所需资料。详细整理钻孔孔深、井深、井管内径、取水含水层层数、取水含水层厚度、取水主要岩性、试验段起止深度等成井资料，整理抽水各落程水位降及出水量，抽水试验稳定及延续时间等抽水试验数据。
第二，搜集整理地下水流场及水位动态数字化所需资料。搜集整理地下水位动态监测井资料。由于原始数据均来源可靠，数据资料有充分的准确性和可靠性。
第三，搜集整理地下水水化学数字化所需资料。利用了天津市地质调查研究院已取得的成果资料，根据地下水样品化验资料，分析各类化学组份的空间变化规律，以及分组地下水的化学类型、矿化度、超标离子等，为水化学数字化提供基础数据。
2.2 数据标准化设计
（1）地理基础
本文所涉及数据均以我国相关测绘规范及天津市地质调查院已有的空间数据为参考，确定统一的地理基础。
坐标类型：投影平面直角；
空间参考：北京54坐标系；
投影类型：高斯-克吕格（横切椭圆柱等角）投影；
投影带：6度带；
投影带序号：20；
高程：1985国家高程基准；
单位：米；
空间数据格式：MapGIS 6X。
（2）标准规范
本文根据以下标准，对数据进行标准化设计：
区域水文地质图空间数据库图层及属性文件格式标准
水文数据GIS分类编码标准（SL385-2007）
（GB/T 20258.4-2007）
（DZ/T 0124-94）
（DZ/T 0128-94）
（GB/T 14538-93）
GIS（DDB9702）
地球数据交换格式（GB/T17798-1999）
2.3 底图制作
由于水文地质数据属于空间数据，水文地质数字化是将水文地质数据存放在空间的特定坐标上，需要以地理坐标为参考系，因此数字化之前需要制作研究区域的底图，其制作流程如下。
（1）纸质地图扫描
原始数据和派生数据的采集是CIS数据的主要来源，其中原始数据是通过遥感测绘、野外数据采集等方法直接从地理空间获取数据，派生数据的获得是从已有的地图中，通过扫描等方法获取的数据。
扫描完成后，运用Photoshop软件对扫描图件进行初步校正，把对比度做适当调整，并裁剪掉多余的部分，最后存储为JPG或者TIF格式的光栅文件。
（2）影像校正
影像校正是计算机制图的基础与关键，是保证成图质量与精度的前提，其主要工作即对失真图像进行的复原性处理。由于纸质地图容易受到地图介质或存放条件的影响而产生变形，此外扫描过程中长生的误差也难以避免，扫描后地图的精度下降，因此在对地图进行矢量化之前，需要对其进行影像校正。
运用MAPGIS图像分析子模块下的影像校正功能，通过在原始矢量地图上准确定位几何地理坐标的位置，并添加控制点，控制点添加时要根据坐标网，先添加四个角的控制点，然后逐格加密，通过这些控制点对栅格图像进行校正。
（3）矢量化
矢量化即把栅格数据转化为矢量数据，它是底图制作的关键步骤。MAPGIS中可以根据图形的形状将地理要素分为三类：点数据、线数据、面数据（区数据）。点作为地图数据中点状物的统称，图不仅仅是一个简单的点，而是包括各种注释和专用符号等各类符号，注释可由英文、汉字、阿拉伯数字等文字组成，也可以是描述各类要素的专用符号，例如圆、线、五角星等。线是地图中线状物的统称，地图中各种线型，例如道路、省界、国界等都以线为单位作为线图元来编辑。面是由闭合弧段组成的封闭图形，也称作区，湖泊、居民区等通常用面文件来编辑。矢量化即对点、线、面文件进行输入编辑。
在矢量化过程中运用工程图例对点、线、面文件逐个编辑，做到不重不漏。
（4）地图整饰
地图整饰顾名思义是对地图修饰使之更加美观、实用。地图符号设计，色彩设计，地貌立体表示等是它的主要内容。
3 水文地质数字化
3.1 研究范围确定
本文以整个天津市平原区为研究范围，其地理位置为东经116°42′05"～118°03′31"之间，北纬38°33′57"～40°00′07"之间，南北的跨度约为km，东西的宽度约为km。 在垂直方向上，天津平原地区被划分为六个含水组，第I和第II含水组以燕山山脉与平原地区的交界作为北部的边界线，余下部分的交界线即为天津行政区域界线；第III到第Ⅵ含水层以宝坻断裂带作为北部的边界，余下部分的交界线即为天津行政区域界线。
3.2 等值线制作
水文地质数据的获取方式一般是通过监测井或长观孔的监测记录获取，对水文地质数据进行数字化，首先需要通过插值方法，将观测点数据做成等值线数据。SURFER的主要功能是用于科学研究或工程设计中等值线图和三维立体图形的绘制，它的使用界面友好，操作简单，可以满足多种差值要求，在水文地质数字化过程中选用SURFER8.0绘制等值线，之后将生成的等值线文件转入MAPGIS文件中[iii]。
首先建立SURFER软件可以识别的XYZ数据文件，所谓的XYZ数据文件，是指 ASCII 码（文本）格式的数据文件，此数据文件一般包含三列，即X列、Y列和Z列，其中X列和Y列通常表示x和y坐标，Z 列此坐标处的值（例如含砂层厚度、底板高程等）[iv]。然后运用SURFER软件，采用克里格插值法对数据文件进行网格化，将数据文件转换成GRD格式文件，之后运用GRD文件绘制等值线，对绘制的等值线进行白化，保留研究区域内部的等值线，最后对等值线外观进行设置，完成等值线的绘制。
等值线绘制完成之后，需要导入到MAPGIS图形中，由于SURFER没有对应MAPGIS的转换模块，因此需要先将等值线文件另存为两种软件都可识别DXF或MIF格式图像文件，以此为中介，完成等值线的转换，最后将等值线文件以点、线的格式添加到之前绘制的天津底图中。
3.3 分区图制作
分区图的制作即利用完成的等值线图，划分不同区域范围，通过MPAGIS的线转弧段功能，制作分区图。
3.4 属性挂接
为了方便属性数据的直接查询，需要把MAPGIS图形数据与属性数据挂接在一起。进行属性挂接时要求制作属性表，图形数据中有一个属性字段与属性表中的一个属性字段内容相同，形成一对一的关系，然后通过MAPGIS软件将属性表挂接到图形数据中。
3.5 地图整饰
为了使水文地质地图更加完善，需要对其进行整饰。由于此次空间数据库的建立是为地下水数值模拟提供数据，因此对图形的地貌、色彩等要求不高，根据项目需求，对其添加图例、比例尺等基础项目，以便图形的管理与查看。
参考文献：
[1] 吴信才.MPAGIS地理[M].北京：电子工业出版社，2012.
[2] 王建，白世彪，陈晔编著.Surfer 8地理信息制图[M].北京：中国地图出版社，2004.
[3] 秦林江.Surfer与MapGIS图件相互转换的几个问题[J].物探与化探，2010，05：677-680.
[4] 韩丽娜，石昊苏.利用Surfer8.0绘制地质等值线图[J].计算机与现代化，2008，11：84-87.