水利工程论文-基于ArcSDE的太湖流域水环境空间数据库构建研究.doc

水利工程论文-基于ArcSDE的太湖流域水环境空间数据库构建研究摘要:ESRI的ArcSDE是面向关系数据库的空间数据存储中间件产品。介绍了ArcSDE的主要功能,分析了太湖流域水环境空间数据的主要来源,介绍了太湖流域水环境空间数据库的组成结构,并基于ArcSDE建立了太湖流域水环境空间数据库。关键词:SDE；空间数据库；GIS；太湖流域1引言太湖流域水环境数据是在流域范围内水质、河流、湖泊、生态等各种环境要素数据,污染物排放、环境质量及其变化趋势,几乎全部属于地理空间数据的范畴,具有十分典型的时间及空间变化特征。太湖流域水环境管理信息系统的建设离不开空间数据的支撑,太湖流域环境空间数据已经成为太湖流域水环境管理与决策信息的重要数据资源,在流域污染物总量控制、减排考核、环境统计、饮用水源安全保护、环境质量分析、生态分析、环境应急处置、环境规划、环境影响评估等大量的业务工作中有非常普遍的应用需求。因此,有必要建立太湖流域水环境空间数据库,实现太湖流域水环境空间数据更多的应用,服务于环境管理与决策。2ArcSDE功能ArcSDE是ESRI公司开发的一整套GIS软件ArcGIS的一个组成部分,是面向关系数据库的空间数据存储中间件产品,提供了矢量、栅格和属性数据的一体化数据库存储,主要功能是在关系数据库管理系统(RDBMS)和地理信息系统(GIS)之间充当一个应用网关,即中间件,以便充分地把GIS和RDBMS集成起来。ESRI的ArcSDE采用真正的客户/服务器体系结构,是高性能、面向目标的空间数据管理系统,并提供一系列用于管理和访问大型分布式地理数据的功能。用户可以透明地访问空间地理数据,而不必关心数据的格式、存储位置、方式和数据结构等问题。ArcSDE将地理特征数据和属性数据统一地集成在关系数据库管理系统(RDBMS)中,如Oracle,SQLServer等,利用从关系数据库环境中继承的强大的数据库管理功能对空间数据和属性数据进行统一而有效的管理。以ArcSDE为引擎和以SQLServer为中心的数据库是空间数据和属性数据进行统一的数据库管理的理想模式。本项目拟采用ArcSDE来管理太湖流域水环境信息共享平台的海量的GIS数据。在空间数据服务器上运行ArcSDE软件,采用ArcSDE9.3版+SQLServer2008为太湖流域地理空间数据服务平台。3数据来源及分析3.1基础地理数据基础地理信息数据主要来自测绘部门,主要是太湖流域各种比例尺的基础地理信息,这部分数据来自于测绘部门,主要包括:水系、村镇点、乡镇、县市、地市、省、高速公路、国道、省道、铁路等。这部分数据需要运用ArcGISDesktop平台对数据进行错误检查、断线处理、节点合并、拼接与修正、分块、提取等处理。3.2遥感影像数据主要是美国的陆地卫星TM、法国SPOT、美国EOS/MODIS以及部分ASTER遥感影像。环保部门建立了DVB-S卫星接收用户站,每天接受太湖流域卫星遥感影像。需运用Erdas平台对数据进行了辐射纠正、几何校正、波段组合、坐标系统转换等规范化处理。3.3业务空间数据这部分数据是与太湖流域水质状况密切相关的空间地理数据,主要是各类监测点、环境功能区、污染源、河流和湖泊。河流和湖泊的空间数据从基础空间数据提取；监测点和污染源的空间数据由GPS采集到的地理坐标经纬度生成。4环境空间数据库的建立4.1空间参考系统同化在太湖流域水环境相关数据绝大部分都具有空间地理基础,但由于数据获取技术体系的差异,在地图投影数学基础方面存在不一致,例如多数环境监测点位通过GPS测量得到地理经纬度,依据的是WGS84椭球体和坐标系。因此,太湖流域水环境遥感监测中心数据库必须考虑空间参考系统的同化:在太湖流域水环境空间数据库中规定统一的地图投影数学基础,确定大地坐标系、高程坐标系,选择投影方式(高斯-克吕格投影、Alberts等面积投影)、中央经线(太湖流域东、西部地区分别以117、123度为中央经线)。完成了空间参考系统的同化后,将大大有利于水环境遥感监测信息的处理、提取、制图和共享发布的流程化、标准化。目前,太湖流域水环境空间数据库坐标系都统一到西安80坐标系。4.2数据库的结构(1)主要比例尺基础地理空间数据。基础地理信息数据主要包括1:25万基础地理要素图层、1:5万基础地理要素图层、部分地区市区的1:1万电子地图。这些数据主要参考GBT13923-2006基础地理信息要素分类与代码进行图层分类和组织,并通过建立空间数据资源目录进行管理。(2)环境要素地理空间数据。太湖流域环境要素地理空间数据库主要是在基础地理空间数据库的基础上建立,内容包括水环境监测点位、集中式饮用水保护区、生态功能区、太湖湖体、五大湖区、主要出入湖河流等。(3)卫星遥感正射影像数据。卫星遥感影像数据主要是我国环境一号卫星HJ-1、美国的陆地卫星TM、法国SPOT、美国EOS/MODIS以及部分ASTER遥感影像时相全、质量好,能准确解译和分析太湖生态景观特征尤其是蓝藻水华、环湖地区植被与河道、围网养殖占用湖体等信息,是反映太湖生境变化的十分有效的数据资料。(4)航空遥感正射影像数据。该数据主要是太湖流域各地区航空正射影像数据,数据量达TB级。考虑海量航片的数据库访问响应速度,这部分数据单独建库,存放在专门的存储设备中。(5)三维地形数据。三维地形数据由高程数据、矢量数据、栅格数据和三维实时模型四类数,通过对数据进行整和、匹配,并根据三维真实地形的实际应用进行交互式的调整,生成太湖流域三维地形的视景系统。三维实时模型基于高级参数化的矢量建模技术实现,内容包括河流、水道、湖泊、森林、道路、管线、建筑等。4.3数据关联设计利用太湖流域水环境空间数据和业务数据进行水环境质量状况空间分析时,需要实现空间数据和业务数据的关联,在ArcGIS中,要求通过唯一的ID进行关联。设计数据库时,空间要素都设置了关键字,可通过该字段关联到相应的业务数据。目前流域水环境监测点是通过行政区代码和测点代码关键字组唯一确定,所以在业务数据库的建设过程中设置了省控编码PmCode来唯一确定监测点位,编码规则是行政区代码和监测点代码的连接串。由于污染源中的工业企业常在不同的地区开有分公司,用企业法人代码并不能唯一确定一家企业,课题中污染源也用EnCode来唯一确定,编码规则是行政区代码和企业法人代码的连接串。4.4数据入库ArcSDE中数据的加载通常采用两种方法:(1)ArcCatalog或ArcToolbox中Shapefile(或Coverage等)toGeodatabase；(2)直接使用命令行。相对来说,第一种方法简单且效率高,考虑到数据库的通用性,故采用第一种方法。基础地理数据入库前需确定每个图层的的坐标系统,然后导入数据库