地质图空间数据库建库基本工具与方法.ppt

地质图空间数据库建库基本工具与方法,中国地质调查局发展研究中心,李丰丹 2011.02,内 容,一、空间数据库建库涉及的内容二、空间数据库建库技术流程三、空间数据库建库过程工具使用四、空间数据库检索,一、空间数据库建库涉及的内容,基本概念,要素类：由地质点、面、线要素实体类构成。基本要素类、综合要素类、独立要素类。综合要素类与基本要素类相同，是共享空间参考系统的要素类的集合。在地质图数据模型中，由复合地质点、面、线要素实体类构成。不具其他要素类构成拓扑关系要素数据集：要素数据集是共享空间参考系统的要素类的集合对象类：数据库表，存储非空间数据关系：关系可以存在于空间对象（要素类中的要素）之间，非空间对象（表中的行）之间，以及空间对象和非空间对象之间。有一个关系规则构成的关联集合，可以用关联、依赖、组合和继承来描述对象之间的关系规则。又比如：拓扑关系。子类型：要素类或者对象类中的个体可能不能共享相同的属性域。每一个子类型在给定的字段可以有它自己的缺省值集合和属性域,存储角度：适用不同比例尺情况减小存储空间合理解决拓扑关系带来的一系列问题应用角度：该模型易于向大型GIS数据模型转换通过继承，容易扩展，提高效率,为何用要素类和对象类进行组织？关键点,通过组成地质图基本要素类和对象类出发，处理和把握存储与组织的关系，不是直接存储关联的结果或是某一项目最终的结果,而是采用关联、依赖、组合和继承来描述对象之间的关系规则来构成新的关联集合的技术，大大增强了数据库服务能力。如根据不同的需求，通过关系类建立要素类和对象类之间的关系，可以根据关联、依赖、组合和继承来描述对象之间的关系规则构成的新关联集合，大大的扩大了数据库应用的灵活性和增强了应用目的性。对象类（非空间实体的数据组织）中，通过关系（基数），使属性更加容易维护和扩展。,关键点1,继承对地质数据建模的意义,断层,名称ID类型其他公共属性,断层1,特殊属性,断层2,特殊属性,从PRB到实际材料图到空间数据库：保证各数据的原始性 提供后期整理工作的效率，减少工作量通过集成，实现了数据属性的扩展：可通过要素或对象类的扩展建立具体数据库，使得具体数据库的内容既有自己的特色，又可在主要内容上与基础数据模型保持一致满足特别的应用需求，数据集成与共享的一种很有效的途径,（1）PRB野外手图库完全继承了PRB原型库的数据结构与内容;（2）PRB图幅库完全继承了PRB野外手图库的空间数据结构与内容，而共享PRB野外手图库非结构化的数据;（3）PRB实际材料图部分继承了PRB图幅库的空间数据结构，采用线线，面线属性自动复制技术实现部分继承;（4）PRB编稿地质图部分继承了PRB图幅库的空间数据结构，同时采用对半结构化数据的提取技术实现要素类和对象类数据的转换部分继承。,不同阶段数据模型的继承,数据流“栈”是野外路线观测所获得的各种数据，从PRB野外手图到PRB图幅库（野外总图），然后从PRB图幅库到PRB实际材料图、最后从PRB实际材料图到PRB编稿地质图流向的渠道。,关键点2,目前的技术要求，我们的成果数据要求做到不管是5万/25万，建库的结果都适用，也就是说应该与比例尺无关 通过空间粒度、描述粒度、语义粒度、存储粒度的相互关系与分割技术的研究，实现了与比例尺无关的地质图数据模型。,空间粒度、描述粒度、语义粒度、存储粒度的相互关系、分割,空间粒度 可以是矿物也可以是岩石，其主要描述地质体的空间位置特征;反映在点、线、面的尺度上。语义粒度 描述一个地质体，可以从不同的空间与属性角度进行描述；描述粒度 反映在根据不同的比例尺情况对地质体的空间与属性描述的具体化，在小比例尺时，用地层单位描述即可，在大比例尺的条件下，则可以描述到具体的岩石段。存储粒度 在数据模型中通过关联、依赖、组合和继承来描述地质图类对象及其行为、关系的数据结果集（包括相关的学术知识）,空间粒度、描述粒度、语义粒度、存储粒度的相互关系、分割,关键点3,传统：建库过程，将地质体图层，人为分开分解成多个图层，拓扑关系不合理，难以维护。现在：采用要素数据类与要素数据集的数据模型来解决。,同一类地质体：具有拓扑关系，空间位置不同，其他属性一致，传统重复存储保留公共属性，通过沉积岩对象类保存其特有属性拓扑关系只在地质体面实体要素类中维护，比传统合理通过关系类，将地质体面实体与地层、侵入岩体等信息关联起来,(1)同一类地质体，空间位置不同，描述属性相同;(2)不同地质体属性不一样;(3)这些地质体之间存在拓扑关系,传统做法：(1)分层存储；导致:(1)同一类地质体属性重复描述;(2)拓扑很难高效维护,新组织模式：(1)空间上在一层中维护不同类型的地质体，只记录通用的属性；(2)通过子类型区分各地质体属于哪一类;(3)具体不同的属性通过对象类描述,对于同一类地质体(空间位置不一样，属性一样)只用一个对象类描述即可。,关键点4,采用（非空间）对象类解决了非空间实体的数据组织。通过关系（基数），使属性更加容易维护和扩展。,关键点5,提出了地质点、面、线要素类和对象类的子类型的概念。通常一个要素类所有对象有相同的行为和属性，但并不是所有的对象共享相同的属性域。当一个要素类的对象使用不同的属性域时，使用不同属性域的对象就构成要素类的子类型。该概念的应用大大的提高了信息组织完整性和灵活多样性。,地质图空间数据库数据集,15个基本要素类,8个综合要素类,12个对象类,5个独立要素类,地质图类图模型,地质图类图（属性结构）,地质图空间数据库数据集,（1）基本要素数据集地质体面实体（_GEOPOLYGON.wp）地质（界）线（_GEOLINE.wl）河、湖、海、水库岸线（_LINE_GEOGRAPHY.wl）地质体面实体：除地质体之外还包含戈壁、沙漠、冰川与终年积雪、面状水体与沼泽等参加空间拓扑的地理实体。地质界线：包含地层界线、完整的断层（遥感解译断层中未经地质勘查证实的和隐伏断层放入整饰图层）、参加拓扑的水体界线。河、湖、海、水库岸线：包含地理部分所有的水体界线。,地质图空间数据库数据集,（1）基本要素数据集脉岩（点）（_DIKE.wt）蚀变（点）（_ALTERATION_PNT.wt）矿产地（点）（_MINERAL_PNT.wt）产状（_ATTITUDE.wt）样品（_SAMPLE.wt）摄像（照片）（_PHOTOGRAPH.wt）,素描（_SKETCH.wt）化石（_FOSSIL.wt）同位素测年（_ISOTOPE.wt）火山口（_CRATER.wt）钻孔（_DRILLHOLE.wt）泉（_SPRING.wt）,地质图空间数据库数据集,（2）综合要素数据集构造变形带（_TECOZONE.wp）蚀变带（面）（_ALTERATION_POLYGON.wp）变质相带（_METAMOR_FACIES.wp）混合岩化带（_MIGMATITE_ZONE.wp）矿化带（_MINERAL_ZONE.wp）火山岩相带（_VOLCA_FACIES.wp）大型滑坡（崩塌）体（_LANDSLIDE.wp）标准图框（内图框）（_MAP_FRAME.wl）,地质图空间数据库数据集,（3）对象数据集沉积（火山）岩岩石地层单位（_Strata）侵入岩岩石年代单位（_Intru_Litho_Chrono）侵入岩谱系单位（_Intru_Pedigree）变质岩地（岩）层单位（_Metamorphic）特殊地质体（_Special_Geobody）非正式地层单位（_Inf_Strata）脉岩（面）（_Dike_Object）戈壁沙漠（_Desert）冰川与终年积雪（_Firn_Glacier）面状水域与沼泽（_Water_Region）断层（_Fault）图幅基本信息（_Sheet_Mapinfo）,地质图空间数据库数据集,（4）独立要素类是一个不属于任何要素数据集的要素类在地质图数据模型中，图例及图饰部分(如:接图表、图例、综合柱状图、责任表、图切剖面、其他角图等)属于独立要素类。该独立要素类可采用平面坐标系,（5）关系类,二、空间数据库建库技术流程,1.基于数字填图方式2.基于数字制图方式,1.基于数字填图方式,（1）PRB野外手图库完全继承了PRB原型库的数据结构与内容;（2）PRB图幅库完全继承了PRB野外手图库的空间数据结构与内容，而共享PRB野外手图库非结构化的数据;（3）PRB实际材料图部分继承了PRB图幅库的空间数据结构，采用线线，面线属性自动复制技术实现部分继承;（4）PRB编稿地质图部分继承了PRB图幅库和实际材料图库的空间数据结构，同时采用对半结构化数据的提取技术实现要素类和对象类数据的转换部分继承。,数据流“栈”是野外路线观测所获得的各种数据，从PRB野外手图到PRB图幅库（野外总图），然后从PRB图幅库到PRB实际材料图、最后从PRB实际材料图到PRB编稿地质图流向的渠道。,不同阶段数据模型的继承,2.基于数字制图方式,原2.0标准与现标准的转换,地质图空间数据库建库技术流程概述,基于数字地质调查系统的空间数据库迭代建库过程,三、空间数据库建库过程工具使用,1.数据继承模式2.属性编辑与全局管理3.数据一致性检查工具4.属性与制图信息整合工具5.拓扑重建技术方案,1.数据继承过程,(1)自动继承实际材料图到基本要素类(2)自动继承地质体属性数据到全部对象类数据(3)自动继承地质体属性数据到指定对象类数据(4)自动继承地质界线属性到断层(5)从内图框提取图幅基本信息,选择1.0/2.0标准地质图数据合并到空间数据库 自动合并到基本要素类和综合要素类自动提取对象类,1.单个要素类属性编辑2.基本要素类、综合要素类和对象类全局管理3.统改属性工具4.自动赋地质界线左右两侧地质体代号5.自动赋产状倾向倾角6.自动赋要素类唯一标识码（20位编码）7.自动给断层编号加图幅号,2.属性编辑与全局管理,节省工作量,空间数据库操作界面,在转入空间数据库之前，首先对空间数据进行质量检查，如拓扑错误检查、线弧一致性检查、地质界线压盖关系检查等（主要是Geopoly.WP、Geoline.WL、Geolabel.WT）,步骤1：实际材料图库质量检查,误差点产生的原因：拓扑造区时搜索半径设置太大，一般建议设置为10-9 就可避免造区时丢点,打开实际材料库,更新空间数据库实际材料图内容,打开空间数据库,步骤2：实际材料库转入空间数据库,步骤3：自动继承基本要素类,从实材图到空间数据库的信息传递,实际材料库中进行更新空间数据库实际材料图内容的操作时，只是进行文件的备份和生成新文件，新生成的文件均无内容，执行自动合并实际材料图到空间数据库的操作，才把实际材料图中各图层的内容合并到空间数据库的相应图层中。在面、线、点属性的操作过程中，随时可以把实际材料图中修改的文件属性转入到空间数据库中，比如在对Geoline文件修改过程中，如果觉得有必要，可随时把修改后的内容更新到空间数据库中，只要在空间数据库组织下拉菜单中执行自动合并实际材料图到空间数据库的操作即可以把实际材料图中的内容更新到空间数据库。,步骤4：基本要素类属性输入,地质体面实体属性完善注意事项（一）,地质体面实体属性录入正确是对象类提取和地质界线左右地质体赋值的关键；同一类地质体赋相同的参数，其地质代号保证唯一；用岩性花纹、第四系成因类型代码等来区分具有同一地质代号的不同类地质体时，地质体名称应按照细则的相应要求加以区分；不同时代同一岩性的脉岩对应不同的对象类，当用相同的地质代号和颜色表示时，其地质体名称用“时代岩性岩脉”表示；（如二叠纪花岗闪长岩脉）,地质体面实体属性完善注意事项（二）,对于非正式填图单位的标志层和透镜体，地质体面实体代码用“所在地质体代号岩性代号”表示，地质体面实体名称用“所在地质体名称岩性”表示（如PmM表示二叠纪马尔争组大理岩）；特殊地质体的地质体面实体代码用“时代岩性代号表示（GB/T95899）”，地质体面实体名称用“时代岩性代号对应的中文岩性名称”表示(如P1表示早二叠世超镁铁质岩)水体的面实体代码填写GB/T 13923-92中所列代码，面实体名称填写代码对应的中文名称，有具体地理名称的填写具体地理名称，如洞庭湖。,地质界线属性完善注意事项,地质界线（_GEOLINE.wl）：包括地质界线、参加拓扑的水体界线、完整的断层（隐伏断层和遥感解译断层中未经地质勘查证实的作为整饰线）填写地质界线的属性时，地质界线（接触）代码（FEATURE-TYPE）数据项填写国标代码，当界线为断层时，此项填写断层的编号（如F5），而且每条断层的编号唯一，均以“F”开始，否则不能提取断层对象类。地质界线的左右地质体中若包含水体，要填水体的具体名称或代码对应的汉字。地理线（_LINE_GEOGRAPHY.wl）：包括所有的水体界线，从地理底图中直接拷贝。火山岩岩性界线放整饰图层,子类型的应用,地质体面实体（_Geopolygon）和地质界线(_Geoline)子类型 对于其他的基本要素类、综合要素类、对象类，系统预留了子类型以便扩展属性，从而大大提高数据的服务能力,正确选择子类型标识,子类型标识选择正确。次（潜）火山岩（0）、蛇绿岩岩片、硅质岩夹层、已形成新地质体的构造变形带等（4）、标志层和透镜体（5）沉积（火山）地层单位经浅变质作用后仍层状有序，虽然组成该地层的岩石为变质砂岩、板岩等原岩可以识别的浅变质岩，但仍按群、组、段、层来划分该地层，此时该地层应属于沉积（火山）地层单位对象类；若地层（包括岩体）经变质作用后已层状无序，且用岩群、岩组、岩段、岩层或副片麻岩群、副片麻岩组、表壳岩、表壳岩组合以及其他片岩、片麻岩、混合岩来划分该地层，则该地层属于变质地（岩）层单位。,辅助建库工具统改属性,双击,基本要素类全局管理,地质界线属性录入,自动赋地质界线两侧的地质体代号,统一赋左右地质体代号,步骤5：综合要素类操作,综合要素类数据包括：构造变形带、围岩蚀变面、变质相带、混合岩化带、矿化带、大型滑坡体、火山岩岩相和标准内图框。一幅地质图中不一定包含所有的综合要素类，不同的地质图要根据自身的特点而输入，比如对时代较新的火山岩，能够识别出火山岩相的，可以把火山岩相的内容标绘在图上。,地质图空间数据库综合要素类数据录入步骤,为了使综合要素类的区边界较准确地与地质边界吻合，可采用复制拷贝线的方法利用地质界线图层中的线来造综合要素类的区。,选择线,拷贝线,粘贴线,连接线,线结点平差,线工作区提取弧段,输入区,新建临时线文件,具体操作示例,造线的时候使用ctrl+右键可直接形成封闭曲线。,清除微短线清线重叠座标及自相交清除重叠线自动剪断线线拓扑错误检查,线转弧段在其他下拉菜单下执行线转弧段的操作，在弹出的对话框中输入需新建的区文件名称（如构造变形带）,把新建的区文件添加进来,拓扑重建，即可以生成区图形,与综合要素类区文件合并则临时区文件中的内容合并到综合要素类文件中并赋予了该文件的属性结构,综合要素类属性录入,内框的处理方式,_MAP_FRAME.WL,综合要素类属性浏览（全局浏览工具）,自动从地质体面实体提取指定对象类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信息自动从内框提取图幅基本信息,步骤6：提取对象类,对象类数据输入,输入输入,对象类数据，可以调入相应地层和侵入岩的实测剖面进行相关数据的输入，也可以根据地质图中综合地层柱、实测剖面及地质报告综合进行输入。,对于断层，对地质报告中已有编号的断层，按照断层的编号的先后顺序进行属性的录入,所有的属性录入完毕并检查无误后，进行压缩保存，之后给要素类自动赋ID值和给断层编号赋图幅号。,辅助工具：自动赋要素类标识码,对象类属性录入说明,地质报告等原始资料中没有具体描述的断层，其走向和倾向要从地质图上读取，用方位表示，不可填写“*”，具环行特征的断层除外。同一条断层在不同时期断层性质发生改变时，各种性质均要填写，如“正断层,冲断层”。地层厚度、同位素年龄值等有单位的属性项填写属性值时加量纲，且字母优先。,其他注意项,各属性字段填写的内容必须符合数字地质图空间数据库标准化石所属生物门类代码项填写生物门类的中文名称，化石的属或种名填写化石的拉丁文名称。综合要素类的内图框（_MAP_FRAME.WL）为四条线，属性赋相同值；图名字段填写与国家基本比例尺地形图分幅编号对应的中文名称，如“玉林”。属性内容中同时要求填写代码和汉字名称的要求二者一致。,其他注意项,属性内容（如岩性、岩石的颜色、结构、构造、化石名称等）多于一个时，之间用半角的逗号“,”分隔，一种岩石对应多种颜色、结构、构造时，之间用半角分号“;”分隔，表示区间的连字符“-”、表示含量的百分号“%”等所用到的符号一律用半角表示。必填项（M）没有数据不能填写时，字符型字段填写“*”；数值型字段填写“-1”。属性内容中地方字的表示采用同音字汉语拼音标注，后按字体结构说明的原则处理。如“佛子土允”表示为“chong（左“土”，右“允”）”。利用软件的自动给要素类数据赋要素标识号和给断层加图幅号之前对数据进行压缩存盘，以使ID号连续。修饰图层（地质体代号、引线）（如：_GeoPolygon.WT、_GeoPolygon.WL、_Attitude.WT）,步骤七：独立要素类,步骤七：独立要素类,柱状图、矿产预测图、剖面图、构造剖面图、图例,三、空间数据库建库过程工具使用,1.数据继承模式2.属性编辑与全局管理3.数据一致性检查工具4.属性与制图信息整合工具5.拓扑重建技术方案,工具一：空间拓扑检查（检查_Geoline.wl/_Geopolygon.wp）,工具二：空间拓扑线弧一致性检查,压缩保存工程后，如果大量不一致，重新拓扑（LABEL点技术解决方案）,对象类属性录入完毕后，要进行要素类和对象类的一致性检查，来发现要素类的子类型标识是否填写错误，从而造成二者数量上的不一致,工具三：对象类与要素类逻辑一致性检查,对象类与要素类逻辑一致性检查结果,三、空间数据库建库过程工具使用,1.数据继承模式2.属性编辑与全局管理3.数据一致性检查工具4.属性与制图信息整合工具5.拓扑重建技术方案,制图表达:强调图面上符合相关规范即可空间数据库：信息的组织、存储、表现；严格拓扑关系；合理的空间数据模型的重要性 目标：通过空间数据库和制图表达的整合，实现了二者信息的一致处理,基本要素类属性录入完毕后，要用辅助检查工具进行检查，保证图面信息与属性信息的一致性。目前可供使用的有地质体面实体的属性和参数一致性检查、地质界线的属性与参数一致性检查和产状类型名称和符号的一致性检查，,图形参数与属性的匹配,“地质界线类型代码及所用线型”、“产状类型代码及子图类型”在DGSSdata原型库RgSdbRgSdb.mdb文件里,一种地质代号所对应的地质体颜色是否唯一;一种地质体颜色所对应的地质代号是否唯一。,检查产状类型名称、产状类型名称代码、产状子图是否符合规范要求,检查地质界线类型、地质代码、线型（包括辅助线型）是否符合规范要求,图形参数与属性的一致性规则,地质代号与注释一致性,三、空间数据库建库过程工具使用,1.数据继承模式2.属性编辑与全局管理3.数据一致性检查工具4.属性与制图信息整合工具5.拓扑重建技术方案(迭代增量更新过程),实际工作中，有时根据前人的资料，或根据项目验收专家组的意见，需对最终成果认定前的并已进行了建库的地质图件（编稿原图）进行必要的修改，如果是原始资料收集阶段的工作疏漏造成的图面地质内容的缺失（如地质界线、地质体缺失等），就必须在野外复查的基础上首先对包括实际材料图在内的原始资料进行批注修改，其余（如利用前人资料、解释推断、拓扑失误等）因素造成的地质图面的修改，无需修改原始资料数据库有关内容，只需在编稿原图库中进行相关地质内容的完善。不论哪种修改，只要建库地质图或实际材料图重新拓扑，原有的线、区文件属性信息就会丢失，这就无形中增加了重新整理的工作量。数字地质调查系统提供“区文件生成Label点的功能”，使其能够附带区参数的信息，保存原有区的图形参数和属性数据，然后针对新的区文件，通过“合并Label点”，将原有的图形参数和属性数据赋给新的区文件。,编稿原图及地质图空间数据库修改流程,拓扑重建,四、空间数据库检索,1.多图幅空间数据库快速浏览2.多图幅空间数据库装载3.交互查询浏览空间数据库要素类4.要素类和对象类检索5.专题图层生成,1、多图幅快速浏览,点击确定后，系统将在RGMAPPING工作目录下建立SdbPrjTemp目录，并生成临时工程文件PrjTmp，同时进入数据检索功能界面，可进行各项检索、查询操作。此时对数据的修改将会改变原始数据！,阿拉克湖,冬给措纳湖,2、多图幅装载,点击确定后，系统将各图幅文件夹中的空间数据库数据复制到RGMAPPING工作目录下的SdbPrjTemp目录中，同时生成临时工程文件PrjTmp，此时对数据的修改仅会改变复制数据，不会改变原始数据！,多图幅装载时系统要求设置转换后的投影参数，可将装载的图幅转换为任意投影，设置好投影参数后点击确定，系统进行投影转换并进入数据检索功能界面，可进行交互查询浏览空间数据库要素类以及地质要素类和对象类检索。,2、多图幅装载,3.交互查询浏览空间数据库要素类,交互浏览空间数据库要素类：可以通过鼠标交互式操作，点击、框选要素类数据，浏览选中的要素类属性以及相关的对象类属性,被框选到的要素类,检索到的要素的属性值及相关联的对象类的属性,选择的要素图元闪烁,包含了2个图幅的要素,4.要素类和对象类检索,确定检索条件,生成检索结果，点选检索到的要素类，显示该要素的属性值，同时图面上该要素图元闪烁,检索断层对象,5.专题图层生成,模糊检索,第四系专题图层,谢 谢！,