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西南岩溶石山地区位于我国西南部,不仅土地辽阔,矿产、森林、旅游等自然资源十分丰富,而且人口众多,少数民族聚居,在我国西部大开发的战略部署中占有十分重要的位置。但是位处全球中低纬度岩溶生态脆弱带的西南岩溶石山地区,地表水地下水资源时空分布严重不均,地下水可有效利用资源不清,旱涝灾害频繁,水土流失严重,石漠化范围日益扩大,岩溶生态环境十分脆弱。水资源问题和生态环境问题已成为严重制约该地区经济持续发展的主要因素。为此中国地调局于2000年确定开展西南岩溶石山地区地下水资源勘查,以及与地下水密切相关的生态环境地质调查评价等相关研究工作。这具有重要的战略意义。
随着西南岩溶石山地区综合调查项目的进行,目前已经积累大量宝贵的研究资料和数据成果,数据量约有40G。但是由于综合调查积累的数据涉及研究区域太广(八省市),数量如此之多,类别纷繁复杂、格式多样不统一,这些问题已经严重影响了用户对数据的获取和利用效率,进而阻碍了这些宝贵数据为西南岩溶石山地区的生态环境保护和恢复重建发挥重要的作用。所以迫切需要建立一个层次清晰、结构合理的空间数据仓库来高效组织管理共享现有海量数据,为西南岩溶石山地区的后续研究工作服务。
西南岩溶石山地区环境地质空间数据库的建立,是要在以往该地区地质调查和研究成果的基础上,利用GIS技术将其数字化,主要针对西南岩溶石山地区的基础地质、水文地质、岩溶发育规律、石漠化现状及演化趋势及地下水资源合理开发利用等方面,为国民经济建设、制定区域规划、保护人类赖以生存的环境和进行石漠化综合整治提供有效的数字化信息,实现基础地学数据信息共享及信息社会化服务,提高其利用程度和使用价值,并为地质科学的信息化、网络化建设提供数据源。
构建西南岩溶石山地区环境地质空间数据库的研究内容涉及:
1)基于Oracle、ArcSDE空间数据库平台架构的搭建;
2)空间数据库所采用的地理数据模型,及西南岩溶环境地质空间数据在数据库内的组织模式的设计和选取;
3)空间数据库对应的元数据框架和内容的研究和建立;
4)基于ArcGISEngine空间数据库客户端管理系统的开发。
本文运用信息科学、系统科学、软件工程的理论和方法,以西南岩溶石山地区水文地质和环境地质综合调查数据为基础,以GIS技术、数据库技术为手段,对西南岩溶石山地区环境地质空间数据库设计与实现进行了探索。首先从系统需求分析着手,对系统的建立给出了整体设计方案,然后对空间数据库的建立从概念设计和物理设计等角度进行了探索和研究。同时针对本空间数据库的特点,设计出了一套简单适用有效的元数据框架。最后对开发出的空间数据库对应的管理系统进行了简单的演示。
通过基于ArcSDE、Oracle的西南岩溶石山地区环境地质空间数据库的设计和建立,取得了如下成果:
1)采用新一代地理空间数据模型——Geodatabase数据模型,并利用ArcSDE和大型商业对象关系数据库Oracle建立了一个层次清晰,结构合理的空间数据仓库,实现整个西南岩溶石山地区多年综合调查研究积累的海量数据的集中管理、网络共享;
2)采用ArcGISEngine开发出了空间数据库客户端管理系统,能完成对西南岩溶石山地区水文地质、环境地质综合调查数据的管理、查询、检索、分析、显示表达、输出等功能要求。
3)在参照国际元数据标准的基础上,设计出了一套空间数据库相应的元数据框架,为西南岩溶石山地区环境地质空间数据库的数据检索查询共享提供高效可行的手段。
4)通过西南岩溶石山地区环境地质空间数据库的建设摸索出了一条全新的海量水文地质、环境地质数据管理方法,为其它类似数据库系统的建设提供了借鉴方案。