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摘 要：采用面向服务架构（SOA）思想，使用MapGIS空间数据引擎（SDE）和SQL Server技术实现对华北地区地下水与地面沉降信息系统数据集成管理。结合华北地区实际需求，建设地下水调查信息数据库、整合搭建地下水监测数据库、集成地面沉降调查与监测数据库、搭建地下水与地面沉降数据管理系统构架、汇集地下水与地面沉降调查监测基础资料，实现华北地区地下水与地面沉降调查监测数据集成管理与应用，为该地区地下水开采与城市规划提供政策指导。
关键词：地下水 地面沉降 数据库 MapGIS InSAR
我国地下水和地面沉降方面工作起步较早。1995年至2000年共完成1：20万区域水文地质调查面积约700余万平方公里，1：20万的区域水文地质调查图幅数达1017幅。1999年以来，相继在多个重点地区开展了地面沉降调查工作，利用精密水准测量、基岩标、分层标、GPS和InSAR监测等多种手段建立了地面沉降监测网络，部分地区实现了监测数据自动采集传输。目前，地质环境信息化工作已经有了一个良好的基础，但大量监测数据存储分散，不同组织单位间数据互联互通性较差，缺乏数据共享的平台，导致现有数据无法发挥最大作用。因此，集成地下水与地面沉降调查监测成果，使其服务于国家信息化管理和城市合理规划是非常必要的。。
一、地下水与地面沉降数据来源
支持地下水与地面沉降信息管理系统的数据来源丰富，格式类型众多，为数据的统一入库管理带来极大的困难。理清数据的来源，针对不同来源的数据提供不同的数据入库方式，可以降低数据入库的难度。地下水与地面沉降数据总体上分为两类：未建库的数据资料和来源于其他已经建库的信息系统的数据资料。其中尚未建库的数据资料，主要来源国家地质相关部门，根据需要进行图形数字化及属性数据录入，建成相应的数据库并导入到综合数据库中。已建库的数据资料。由于已建成的数据库中数据存在多源异构现象，需要对数据进的整合，然后导入到综合数据库中，保证各数据之间的协调一致性。
二、数据库及数据管理系统架构设计
地下水与地面沉降调查监测底层数据库是地下水与地面沉降调查监测信息管理系统以及WebGIS网络信息共享系统实现的基础，实现属性数据的批量导入、单条信息录入、数据检索、数据编辑、数据导出的功能以及WebGIS网络信息共享系统中各类空间数据的检索功能。
1.地下水与地面沉降底层数据库设计。空间数据库采用MapGIS10的空间数据引擎（SDE）建库，并将空间数据通过空间数据入库工具按照一定标准入库，实现空间数据的统一管理。空间数据包含以下几个部分：基础空间数据库、水文地质调查空间数据、地面沉降InSAR调查数据：保存地面沉降InSAR图服务数据，InSAR调查成果图件等空间数据。
业务数据库分为三大子数据库：水文地质调查成果数据库、地下水监测数据库、地面沉降调查监测数据库。三大地下水与地面沉降业务数据的管理根据SQL Server 2012提供的关系型数据库管理平台，按照一系列地质环境信息化标准规范建立业务数据库，并将符合标准规范的属性数据入库，支持业务数据的统一存储和管理。
2.地下水与地面沉降数据库管理系统设计。基于已建的底层数据库，按照业务分类，建立数据库管理系统，实现空间数据和属性数据的统一管理，提供界面化的数据出入库接口，提供数据管理功能。具体包含功能模块有：水文地质调查数据管理，为用户提供对水文地质调查标准图幅、水文地质调查项目成果、工作部署等数据的管理，提供数据出入库接口和统一的数据管理功能；地下水监测数据管理，提供对地下水监测点和动态监测数据的管理，提供数据查询、编辑、导入、导出等功能；地面沉降调查监测数据管理，提供对地面沉降调查监测数据的管理，提供对监测点、监测数据、InSAR监测图幅去、调查成果报告等数据的统一管理。主要面向地面沉降调查监测业务人员及数据管理人员，提供一致化的数据管理工具，方便统一管理空间数据和属性数据。
三、系统实现
1.建设地下水与地面沉降数据库。根据项目建设任务，本文参照相关标准并结合项目实际情况，完成了地下水与地面沉降数据库的设计工作，具体包含以下几个子数据库：地下水调查数据库、地下水动态监测数据库、地面沉降调查监测数据库，如图1所示。各子数据库集成了多元异构数据，支持对空间数据和业务数据的统一管理。
地下水调查数据库包括了标准比例尺水文地质图数据库、水文地质调查成果库以及水文地质调查工作部署数据库三个子库。本文针对1：20万标准比例尺地形图进行了数据建库和入库，数据库中对地图空间数据、属性数据、元数据进行统一存储管理。为保证数据的规范和完整性，采用MapGIS地理数据库对空间数据进行存储和组织，在现有的1：20万水文地质图幅标准的基础上，空间数据在入库时候遵循了空间参照系标准、图幅及图层命名标准等标准，同时根据现有情况增加了对地图符号库的管理，保证了在多符号库情况下地图制图表达的准确性和一致性。面向华北平原地下水调查，建立了水文地质调查成果库。基于水文地质调查项目及其调查产生成果和已设计完的调查成果数据库，整理了部分成果数据入库。
地下水动态监测数据库主要包含地下水动态监测点基本信息数据库、水位、水温、水质等动态监测数据库。在建立数据库的基础上，整理监测点数据和动态监测数据，具体包括：地下水监测点数据和水位数据。整理了2016年以前的各监测点水位监测数据入库。
地面沉降监测数据库包含以下几个部分数据：地面沉降监测设施信息、地面沉降监测数据、InSAR调查数据。地面沉降监测数据库包含了地面沉降设施的信息数据。监测设施共包含以下几类：基岩标、分层标、GPS点、GPS站、水准点等。由于监测设施类型不同，因此监测数据类型也不同，监测数据种类包括：分层标变形量、基岩标标高、孔隙水压力、水准点高程、GPS测量高程。系统建立了地面沉降监测数据库，保存各种监测设置监测得到的数据。依据InSAR调查数据，建立InSAR调查数据库，该数据库包含两个部分：InSAR调查图幅区范围空间数据，InSAR图幅调查报告。
2.设计实现地下水与地面沉降数据管理系统。为配合数据库设计和数据管理工作设计实现了数据库管理系统，针对数据类型的不同，主要分为三大系统：水文地质调查成果数据管理系统、地下水监测数据管理系统、地面沉降调查监测数据管理系统。数据管理系统提供了对数据的录入、编辑、导入、导出等管理功能。
四、结语
本文设计了华北平原地下水调查数据库结构框架，具有对华北地区地下水调查的图形空间数据库及属性数据管理能力，整装入库华北平原等主要平原内的调查数据，建设地下水人工监测及自动化监测数据库，实现对华北地区地下水监测数据的管理，为我国华北地区地下水合理開采和城市规划提供政策支持。
参考文献：
[1]张阿根，魏子新.中国地面沉降[M].上海：上海科学技术出版社，2005.
[2]东凯，方裕.空间数据库模型概念与结构研究[J].地理信息世界，2004，2（2）：8-16.
[3]李斌.西安地裂缝与地面沉降信息系统开发情况报告[R].长安大学，2008.11.
[4]白玲，王小平.1：20万数字水文地质图空间数据库建库的质量控制[J].资源环境与工程.2006.8，20（4）：450一454.
[5]肖鸣.基于Gcodatabase的空间数据库系统设计与实现[D].武汉：武汉大学，2005.
[6]裴伟霞. 地面沉降数据库规划与结构设计研究[D].长安大学，2014.
作者简介：杨耀（1991.07—）男。民族：汉。湖北省孝感市。学生，硕士。工程地质信息数字化管理。
关键词：地下水 地面沉降 数据库 MapGIS InSAR
我国地下水和地面沉降方面工作起步较早。1995年至2000年共完成1：20万区域水文地质调查面积约700余万平方公里，1：20万的区域水文地质调查图幅数达1017幅。1999年以来，相继在多个重点地区开展了地面沉降调查工作，利用精密水准测量、基岩标、分层标、GPS和InSAR监测等多种手段建立了地面沉降监测网络，部分地区实现了监测数据自动采集传输。目前，地质环境信息化工作已经有了一个良好的基础，但大量监测数据存储分散，不同组织单位间数据互联互通性较差，缺乏数据共享的平台，导致现有数据无法发挥最大作用。因此，集成地下水与地面沉降调查监测成果，使其服务于国家信息化管理和城市合理规划是非常必要的。。
一、地下水与地面沉降数据来源
支持地下水与地面沉降信息管理系统的数据来源丰富，格式类型众多，为数据的统一入库管理带来极大的困难。理清数据的来源，针对不同来源的数据提供不同的数据入库方式，可以降低数据入库的难度。地下水与地面沉降数据总体上分为两类：未建库的数据资料和来源于其他已经建库的信息系统的数据资料。其中尚未建库的数据资料，主要来源国家地质相关部门，根据需要进行图形数字化及属性数据录入，建成相应的数据库并导入到综合数据库中。已建库的数据资料。由于已建成的数据库中数据存在多源异构现象，需要对数据进的整合，然后导入到综合数据库中，保证各数据之间的协调一致性。
二、数据库及数据管理系统架构设计
地下水与地面沉降调查监测底层数据库是地下水与地面沉降调查监测信息管理系统以及WebGIS网络信息共享系统实现的基础，实现属性数据的批量导入、单条信息录入、数据检索、数据编辑、数据导出的功能以及WebGIS网络信息共享系统中各类空间数据的检索功能。
1.地下水与地面沉降底层数据库设计。空间数据库采用MapGIS10的空间数据引擎（SDE）建库，并将空间数据通过空间数据入库工具按照一定标准入库，实现空间数据的统一管理。空间数据包含以下几个部分：基础空间数据库、水文地质调查空间数据、地面沉降InSAR调查数据：保存地面沉降InSAR图服务数据，InSAR调查成果图件等空间数据。
业务数据库分为三大子数据库：水文地质调查成果数据库、地下水监测数据库、地面沉降调查监测数据库。三大地下水与地面沉降业务数据的管理根据SQL Server 2012提供的关系型数据库管理平台，按照一系列地质环境信息化标准规范建立业务数据库，并将符合标准规范的属性数据入库，支持业务数据的统一存储和管理。
2.地下水与地面沉降数据库管理系统设计。基于已建的底层数据库，按照业务分类，建立数据库管理系统，实现空间数据和属性数据的统一管理，提供界面化的数据出入库接口，提供数据管理功能。具体包含功能模块有：水文地质调查数据管理，为用户提供对水文地质调查标准图幅、水文地质调查项目成果、工作部署等数据的管理，提供数据出入库接口和统一的数据管理功能；地下水监测数据管理，提供对地下水监测点和动态监测数据的管理，提供数据查询、编辑、导入、导出等功能；地面沉降调查监测数据管理，提供对地面沉降调查监测数据的管理，提供对监测点、监测数据、InSAR监测图幅去、调查成果报告等数据的统一管理。主要面向地面沉降调查监测业务人员及数据管理人员，提供一致化的数据管理工具，方便统一管理空间数据和属性数据。
三、系统实现
1.建设地下水与地面沉降数据库。根据项目建设任务，本文参照相关标准并结合项目实际情况，完成了地下水与地面沉降数据库的设计工作，具体包含以下几个子数据库：地下水调查数据库、地下水动态监测数据库、地面沉降调查监测数据库，如图1所示。各子数据库集成了多元异构数据，支持对空间数据和业务数据的统一管理。
地下水调查数据库包括了标准比例尺水文地质图数据库、水文地质调查成果库以及水文地质调查工作部署数据库三个子库。本文针对1：20万标准比例尺地形图进行了数据建库和入库，数据库中对地图空间数据、属性数据、元数据进行统一存储管理。为保证数据的规范和完整性，采用MapGIS地理数据库对空间数据进行存储和组织，在现有的1：20万水文地质图幅标准的基础上，空间数据在入库时候遵循了空间参照系标准、图幅及图层命名标准等标准，同时根据现有情况增加了对地图符号库的管理，保证了在多符号库情况下地图制图表达的准确性和一致性。面向华北平原地下水调查，建立了水文地质调查成果库。基于水文地质调查项目及其调查产生成果和已设计完的调查成果数据库，整理了部分成果数据入库。
地下水动态监测数据库主要包含地下水动态监测点基本信息数据库、水位、水温、水质等动态监测数据库。在建立数据库的基础上，整理监测点数据和动态监测数据，具体包括：地下水监测点数据和水位数据。整理了2016年以前的各监测点水位监测数据入库。
地面沉降监测数据库包含以下几个部分数据：地面沉降监测设施信息、地面沉降监测数据、InSAR调查数据。地面沉降监测数据库包含了地面沉降设施的信息数据。监测设施共包含以下几类：基岩标、分层标、GPS点、GPS站、水准点等。由于监测设施类型不同，因此监测数据类型也不同，监测数据种类包括：分层标变形量、基岩标标高、孔隙水压力、水准点高程、GPS测量高程。系统建立了地面沉降监测数据库，保存各种监测设置监测得到的数据。依据InSAR调查数据，建立InSAR调查数据库，该数据库包含两个部分：InSAR调查图幅区范围空间数据，InSAR图幅调查报告。
2.设计实现地下水与地面沉降数据管理系统。为配合数据库设计和数据管理工作设计实现了数据库管理系统，针对数据类型的不同，主要分为三大系统：水文地质调查成果数据管理系统、地下水监测数据管理系统、地面沉降调查监测数据管理系统。数据管理系统提供了对数据的录入、编辑、导入、导出等管理功能。
四、结语
本文设计了华北平原地下水调查数据库结构框架，具有对华北地区地下水调查的图形空间数据库及属性数据管理能力，整装入库华北平原等主要平原内的调查数据，建设地下水人工监测及自动化监测数据库，实现对华北地区地下水监测数据的管理，为我国华北地区地下水合理開采和城市规划提供政策支持。
参考文献：
[1]张阿根，魏子新.中国地面沉降[M].上海：上海科学技术出版社，2005.
[2]东凯，方裕.空间数据库模型概念与结构研究[J].地理信息世界，2004，2（2）：8-16.
[3]李斌.西安地裂缝与地面沉降信息系统开发情况报告[R].长安大学，2008.11.
[4]白玲，王小平.1：20万数字水文地质图空间数据库建库的质量控制[J].资源环境与工程.2006.8，20（4）：450一454.
[5]肖鸣.基于Gcodatabase的空间数据库系统设计与实现[D].武汉：武汉大学，2005.
[6]裴伟霞. 地面沉降数据库规划与结构设计研究[D].长安大学，2014.
作者简介：杨耀（1991.07—）男。民族：汉。湖北省孝感市。学生，硕士。工程地质信息数字化管理。