中国地质调查局地质调查项目技术报告

中国地质调查局地质调查项目技术报告项目名称：地下水空间信息系统与动态评价平台（2004年上半年报）实施单位：中国地质科学院水文地质环境地质研究所报告时间：2004年6月30日中国地质调查局地质调查项目技术报告1 基本情况“地下水空间信息系统与动态评价平台建设”是国土资源大调查项目“地下水资源及其环境问题调查评价”的子项目，项目起止时间为：2003年—2005年。

1.1 项目目标围绕全国地下水资源及其环境问题调查评价项目，开展专题研究和关健技术研究工作，制定统一的技术要求，指导地下水空间数据库和地下水资源动态评价平台建设，建立中国地下水信息网站，实现我国地下水资源调查评价的数据共享和信息化，全面提升我国区域地下水资源调查评价的整体水平。

具体目标为：1）编制地下水资源调查数据采集与数据库建设标准体系，为全国地下水资源数据库建设提供技术保障。

2）开展全国地下水资源成果数据库建设，研制开发地下水资源空间信息系统软件。

3）构建地下水资源动态评价平台，建成基于局域网环境的、具有可视化系统支撑的地下水数据管理、评价的工作环境，提供大型数据管理、地下水系统三维空间结构生成的辅助编辑、地下水综合评价等工具性软件和经过授权的专家工作终端。

4）建成基于INTERNET环境的地下水资源数据信息共享与发布体系，提供数据信息查询、数据信息处理、应用软件共享等社会化公益性服务。

5）开展以华北平愿为示范区的地下水资源空间信息系统和动态评价平台建设，构建初步的地下水资源动态评价平台运行能力和较为完善的数据信息服务体系。

1.2 2004年的主要任务2004年度全面开展地下水资源动态评价平台建设的各项工作，在选定地区进行示范性研究，形成地下水动态评价平台的雏形。

具体开展如下工作：1）修改完善地下水资源数据库标准，编制地下水动态评价平台建设指南；2）完成地下水系统三维可视化软件开发，并应用建立华北平原地下水系统三维可视化模型；3）完成地下水资源调查评价信息系统(桌面)的研制开发，为数据库建设提供软件环境支撑；4）解决地下水空间信息系统与评价模型软件的数据接口；5）进行地下水动态评价平台数据实体的质量检查和初步集成；6）建立中国地下水资源信息网站，为社会提供信息服务。

2 工作进展在未具体安排2004年具体工作的同时，继续实行延续2003年的工作任务，主要取得了如下进展：2.1 动态评价平台框架结构在2003年度开展地下水动态评价平台框架结构的研究，提出构建平台实体的总体技术方案。

这是一个综合性的研究内容，框架的制定牵涉到众多的现状条件的约束，诸如：网络环境、软件现状、数据基础等内容，课题组综合考虑了中国地质调查局现有的信化工作环境，同时考虑未来短期内的发展，提出了地下水动态评价平台的框架结构及其总体技术方案（初步）。

2.2 数据库建设技术支持方面根据项目设计书的要求，2003年度要求完成地下水资源调查数据库标准的编制工作，并在此基础上开展数据库建设培训。

课题组根据项目提交的技术要求，从地下水资源数据整理和野外调查的角度完成了《地下水资源调查评价数据库标准》的编写工作，提交了讨论稿，于2003年12月发给各相关单位讨论应用。

关于数据库标准的技术培训工作是结合软件的培训同时进行的。

为保证地下水数据库标准的有效应用，研制开发了基于数据库标准的数据录入与管理信息系统。

2.3 中国水文地质图集的数字化工作按设计书要求，该项内容为2004年工作量。

鉴于该项内容工作量巨大，于2003年开始投入工作量，课题组编写了《中国水文地质图集》数据库建设方案，完成了图集的数字化工作量，目前正在按数据库的要求进行整理汇编，为2004年度提交成果打下了基础。

2.4 地下水资源调查信息系统按设计书要求，2003年度结合数据库建设设计开发地下水资源调查信息系统软件，以支撑数据库建设工作，重点完成数据采集系统和数据管理系统软件。

按设计，地下水资源调查信息系统是基于PC机环境的应用软件系统，目标是为地下水资源调查评价数据库建设提供技术支持，共包括5套独立的应用软件，目前基本上完成的原型开发。

1）地下水资源调查野外数据采集系统（设计开发阶段）2）地下水资源数据录入系统（V1.0版）3）地下水资源数据库数据浏览系统（设计阶段，原型系统）4）地下水资源数据库检查验收系统（设计阶段）5）地下水资源调查综合成果管理系统（V1.0版）2.5 地下水系统三维可视化软件该软件的研制开发是本课题2003年度的重要工作内容之一，开发地下水系统三维建模工具、三维可视化及其空间对象的查询系统。

该软件的开发和计划相比略有延迟，但基本完成了预定的计划任务，以完成的软件功能有：1）原始数据的导入与管理2）空间面的生成（断层面、地层面等）及其拓扑处理3）空间对象（地下水系统）的生成4）地表模型的飞行显示5）三维地质体的提取与显示6）剖面的自动生成7）地下水水体的生成与显示2.6 数据共享与社会化服务以中国地下水资源信息网为门户，建立地下水资源数据的共享与社会化服务机制，开展面向社会的公益性服务。

这是一项技术要求很高的综合技术开发工作，2003年度主要开展了数据共享与服务的机制研究，初步建立了中国地下水资源信息网的门户网站。

1）数据共享与服务的框架机制2）数据信息发布的技术基础3）WEB SERVIVES组件的实验开发4）WEB SERVIVES组件的管理与应用5）数据信息的安全管理3 实物工作量：2004年上半年工作量主要体现在2003年度成果基础上的延续，具体体现在如下方面：1）年度工作总结报告，35页，5万字2）地下水资源调查数据录入系统开发与产品化3）地下水资源调查数据库管理系统的框架设计与软件开发4）地下水系统三维可视化软件原型系统开发5）中国水文地质图集的数字化工作6）中国地下水资源信息网初步方案设计与初步开发7）地下水动态评价平台框架技术讨论会30人次4 主要成果在2003年度工作成果的基础上，通过进一步补充完善，可提交如下成果：4.1 地下水资源调查数据录入系统(产品版V1.0)地下水资源调查数据录入系统是地下水资源调查信息系统的数据录入部分，其软件设计目标面向基层地质调查单位、实现各种点属性地下水资源数据信息的录入与数字化工作，是地下水资源调查数据库建设重要的软件支撑环境。

该软件基于ACCESS数据库系统为底层数据库结构，利用MS DEPHI软件开发环境开发，采用面向对象技术设计整个软件的框架。

1．系统的功能定位于数据录入（数据生产）该软件设计定位于面向基层地调单位的数据录入过程，具体包括有如下功能：1）数据库记录的输入、修改与删除2）多库数据汇总（数据导入）3）标准数据表格的打印输出4）数据库记录的查找与定位5）数据库的版本管理2．分视窗技术解决了复杂数据表的关联显示问题地下水资源调查数据库具有复杂的数据表格结构，数据库设计的数据表格多达60余张，并具有复杂的未完全确定的表格关联关系，为有效地解决这些表格之间的关系，采用了分视窗与书签页的方式来实现数据表格的显示与表格关联，并且表格关联过程中实现了数据检索过程的联用（如图所示）。

3．面向对象的编码机制解决了数据库记录的空间关联水文地质点的多义性是实现地下水资源调查数据库管理的一个复杂问题，同时也是软件开发中需要解决的一个关键技术。

为保证水文地质点的唯一性和点属性的多义性的有效管理，地下水资源调查数据录入系统采用了如下技术机制：1）面向对象的空间要素编码机制，保证编码的唯一性。

2）软件设计中空间对象编码的检测与管理机制维护了数据表中各种数据库记录之间的关联关系。

4．标准的数据表格打印输出根据《地下水资源调查技术要求》的规定，本软件系统设计了特定的数据库记录打印程序，能够按照《地下水资源调查技术要求》的格式打印各种数据数据库记录，并能够按用户的要求生成不同格式的打印输出文件。

4.2 地下水系统三维可视化软件原型系统(测试版α版)地下水系统三维可视化软件是基于Windows平台的图形应用软件，具有针对地质问题的基础数据管理、三维地质建模和可视化等功能，可运行于图形工作站和PC机环境，支持图形加速卡。

1．原始数据录入和管理原始数据的导入包括工区边界、地表地形等值线数据、卫星影像、地理信息数据、钻孔数据、剖面线数据、剖面数据、地层等值线数据和地表断面数据的导入，并与三维地质模型统一管理。

3．地质体三维建模基于导入的基础地质数据，包括钻孔、物探测深、剖面、断层、等值线等数据可进行地下水系统的三维水文地质建模。

1）断层面的生成与编辑断层面的生成可以根据录入的断Array层离散点数据、剖面上的断层数据、地层面上的断层线数据生成。

断层面生成后用户可以根据实际需要自定义断面的边界，并且可以对断面边界进行编辑。

对于相交的两个断层面，用图几何上具有一致性的断面网格户可以定义其相交关系，系统提供相交断面的处理。

2）地层面的生成与编辑根据导入的离散点数据、地层等值线数据和剖面上的地层线数据可以生成地层面。

地层面生成后用户可以根据实际需要自定义地层面的边界，并且可以对地层面边界进行编辑。

图形成侵入体的地层图形成透镜体的地层3）地层与断层相交环线的生成与编辑地层与断层相交后，形成相交环线，断层把地层撕裂，形成地层的上盘和下盘。

定义断面关系和地层的边界后，生成地层的相交环线，生成相交环线之后，用户可以根据需要指定有效的相交环线并且可以对相交环线进行编辑。

图具有几何一致性的地层和断层面4）地质体生成模型的地层相交、断层相交处理完毕之后，用户可以根据需要生成不同区域的地质体。

图生成的地质体4．可视化可视化功能包括模型显示、切割、开挖、飞行、飞行钻洞等与模型外观显示、地质模型可视化分析方面的功能。

1）模型切割模型切割是在模型上选定具体的位置，纵向切割模型，使剖面地层显露出来，使地层分析简单直观化。

图三维地质模型的横切2）选定区域开挖可在地表任一位置选定凸多边形区域，按照切割深度进行开挖，也可以将开挖的区块单独取出。

此功能对于基坑开挖及局部地质情况分析具有很强的实用性，也可作为进行虚拟钻孔显示。

图选定区域开挖/内切显示图选定区域开挖/外切显示3）栅状立体剖面的生成栅状立体剖面可观察模型不同部分的剖面地质情况，各个不同的切面可自动生成。

此功能也可实现模型生成剖面与已有剖面的对比。

图三维栅状立体剖面的生成4）飞行钻洞飞行钻洞是对于从任意位置进入地层，实现以不同前进速度、视距、观察角度来观察地层，这些操作都可以由用户自己完成。

图飞行钻洞5）地面飞行用户可以指定观察路径、飞行高度，模拟飞行对地表进行观察。

图地面飞行5 存在的主要问题6 下一步工作安排根据地下水空间信息系统与动态评价平台总体设计的要求，2004年度的工作以2003年度工作成果为基础，重点开展如下工作：6.1 加快地下水动态评价平台整体技术方案的研究工作《地下水动态评价平台技术导则》和《地下水动态评价平台构建工作指南》是本项研究工作的纲领性文件，涉及到整个系统的技术应用、方案设计和工作部署，需要加快研究工作，尽快提交成果。