黄河下游防洪工程地质数据库系统框架设计

□刘 灏 □朱 伟 □杜 远（黄河勘测规划设计有限公司）

1 概述

黄河流域地处季风区，洪涝灾害频繁。治黄60年以来，广大治黄工作者已在黄河流域建设了一大批防洪工程，黄河下游初步建成了“上拦下排、两岸分滞”的防洪工程体系。但防洪工程是各时期逐步修筑而成，质量参差不齐，加上历史决口堵复使用的料物腐烂及有害生物破坏等，存在堤基管涌、沙沸、渗水及堤身滑塌、渗透变形等众多险点隐患，这些均与堤基的地质条件及堤身的隐患密切相关。完整和系统的黄河下游堤防工程地质资料是判断黄河下游各类险情和潜在危险的基础，是黄河防汛和维持黄河健康生命的科学依据。

然而，黄河下游现有地质资料种类繁多、格式复杂、数据量大、采集标准不统一，数据资料的分布凌乱而分散，在获取、查询、检索、利用、整合等方面非常不方便，不能满足现代化工程勘察和防洪工程的要求，因此有必要建设黄河下游防洪工程地质数据库系统。防洪工程地质数据库系统的建立，不仅可以运用先进的信息技术，提升勘察手段，系统科学管理已有的地质资料，还可以建立标准统一的数据采集、生产、统计、分析等一整套流程，为防洪决策、科学研究及堤防规划设计等提供更为准确翔实的基础资料。因此黄河下游防洪工程地质数据库系统的建立，必将使防洪工程地质专业数据管理更趋于标准，更好地推进和应用于黄河下游标准化堤防和河道整治工程建设，全面服务于黄河防汛决策。

2 数据库系统设计总体思路

黄河下游防洪工程地质数据库系统建设本着实用、系统、科学、先进、标准的原则，同时兼顾安全性、保密性和共享性，以GIS等先进技术作为支撑，建立黄河下游防洪工程地质基础数据库系统。本系统将对黄河下游防洪工程地质专业的空间数据和属性数据进行入库管理、分析，并在此基础上建立涉及工程地质、科学研究、规划设计、领导决策、工程管理等相关应用系统。系统将对现有地质勘察资料进行规范、科学地整理，制定出数据格式、数据精度、数据存储方式、数据组织方式、图件分层等一系列标准，进行各类数据的输入输出、存储管理、编辑维护、数据更新。对数据信息进行查询、统计、分析等，实现多途径、多条件的查询，并能对查询结果进行统计、计算和分析，在此基础上建立基于数据库系统之上的方法库，对黄河下游防洪工程地质专业领域内的相关问题进行分析、预测、评价。

在系统建设过程中，对各种数据的整理分析、各类图件的入库以及基础数据库的建设，都严格遵循国家、地质专业和数字黄河的现行有效相关标准，保证系统建设的标准性、统一性。

3 数据库系统框架设计

根据对现有资料的分析和归纳，对系统需求分析，运用计算机软件开发要求，黄河下游防洪工程地质数据库系统建设体系采用3层结构，即基础数据库系统的基础部分，数据处理（包括空间数据发布、访问处理）的中间部分，数据发布及其他高级应用的应用服务部分，其结构图如图1。

3.1 基础数据库系统

3.1.1 基础数据库系统功能

数据是数据库系统中基础而重要的部分，能否把大量数据科学规范正确的管理并提供灵活运用，是本系统成败的关键。黄河下游防洪工程的数据库系统将对现有的1998-1999年黄河下游77段截渗墙地质勘察资料、2000年以来亚行贷款项目黄河下游防洪工程地质资料、黄河下游近期防洪工程建设地质勘察资料等按照空间数据和属性数据进行分类入库，在此基础上制定出各空间数据和属性数据的入库标准，规范新数据，并实现对各重点防洪工程全面查询，使查询方便化。根据系统需求，防洪工程地质基础数据库系统应具有以下功能：对进入系统的原始资料的转换、加工和存储；对防洪工程地质勘察数据进行分类查询；完成数据的统计、计算和分析；实现数据的输入输出，图件的自动生成等；实现数据的备份及日志管理。

图1 系统结构图

3.1.2 系统属性数据设计

黄河下游防洪工程地质专业属性数据主要包括地震动信息数据（地震动峰值加速度数据、地震动反应谱周期数据等）、地层特征数据（地质时代、成因、岩性、分布厚度、区域标准地层等）、勘探信息数据（洛阳铲孔、钻探、坑槽探数据等）、试验信息数据（主要包括现场试验和室内试验等，现场试验有抽、注、渗水试验，标准贯入，静力触探，动力触探等；室内试验有岩土的物理力学试验，水化学试验）、物探信息数据（有电法、磁法、波速、重力异常、放射性等数据）、地质测绘信息数据（野外地质点记录数据等）、文档资料数据（包括照片、图片、图件、文字报告、多媒体资料等）。

3.1.3 系统空间数据设计

黄河下游防洪工程地质专业空间数据主要包括多尺度数字地形图：1:2000、1:1万黄河下游堤防工程地质平面图，1:500、1:1000险工、控导、涵闸等重点工程部位工程地质平面图以及多尺度栅格数据、防洪工程地质纵、横剖面图和钻孔柱状图等。

3.2 系统应用设计

系统有基本查询应用外，还能够进行分工程浏览用户需求数据，对堤防工程中土的资料等进行统计、比对并进行数据挖掘；统一自动实现图件标准生成并建设标准岩性库、线性库、花纹图案库、颜色库等；提供与防洪工程数据库等相关应用系统的系统接口。

3.3 系统平台设计

系统平台的建设采用ArcGIS v10.0的GIS平台系统，基于空间管理的Oracle 10g数据库系统，Visual Studio.Net、ArcObject等开发工具完成整个系统的建设。在对进入系统的非电子资料的转换、加工处理过程中，采用标准化、数字化的工作方法，辅助将大量非标准的资料标准化分层入库。

4 结语

黄河下游防洪工程地质勘察工作自20世纪50年代初开始以来，经历了半个多世纪，积累了大量丰富宝贵的地质资料。黄河下游防洪工程地质数据库就是将现有的大量地质勘察资料科学系统的分类入库、管理、合理使用，为防汛部门及相关单位提供基础数据支持。在系统建设过程中，采用GIS系统作为系统平台，借助计算机软件开发，并以合理的B/S结构作为系统发布结构，特别是在对现有地质勘察资料的整理入库过程，采用映射或使用第3方软件对空间数据进行转换处理，建立地质数据专题图等方面将进行有效的尝试。

今后的防洪工程地质数据库系统建设中，在保证数据入库管理发布完善的基础上，还将对黄河下游防洪工程的重点堤段进行3维地质仿真模拟，特别是对易出现险情的工程部位建立以大量地质勘察数据为支撑的3维地质模拟分析，为工程防洪和建设决策提供更为有力的技术保障。