近年來，相關部門和專家根據從長計議、統(tǒng)籌考慮、科學比選、周密計劃的方針，深入開展南水北調工程規(guī)劃、設計和論證工作，形成工程總體規(guī)劃布局并提出東、中、西三條調水線路。南水北調西線工程是從長江上游干支流調水入黃河上游的跨流域調水重大工程，是補充黃河流域水資源不足、解決我國西北地區(qū)干旱缺水的重大戰(zhàn)略措施，是支撐西部大開發(fā)和西北地區(qū)經濟社會可持續(xù)發(fā)展的重大基礎設施，也是我國南水北調戰(zhàn)略格局的重要組成部分。

1 需求分析

    從黃委會首次查勘通天河引水線路至今，南水北調西線工程地質工作已經持續(xù)了半個多世紀，積累了大量的歷史資料、基礎數(shù)據和研究成果。由于這些數(shù)據的存儲方法落后、管理方式不合理，給數(shù)據傳遞、資料共享及相關專業(yè)之間業(yè)務配合造成困難，因此數(shù)據的種類、質量、完整性、標準化、有效性等都需要進一步的提高。本著先進實用、開放性、標準化、數(shù)據共享、可擴展和安全可靠的原則建立工程地質專業(yè)的數(shù)據收集、處理、加工、分析、檢索、輸出、信息發(fā)布等功能的應用系統(tǒng)。

    南水北調西線第一期工程地質信息系統(tǒng)的基本功能需求包括：信息管理、多途徑查詢功能、多途徑輸出功能等，潛在需求主要包括專業(yè)圖件繪制、分析計算、輔助決策支持及三維虛擬現(xiàn)實等功能。

2 系統(tǒng)的總體設計

    在對系統(tǒng)的功能、性能、數(shù)據等方面需求的詳細分析的基礎上，對系統(tǒng)的總體框架及體系結構進行了設計，系統(tǒng)采用了三層體系結構來構造，包括：應用層、中間層和數(shù)據層。應用層主要是指用戶完成各項作業(yè)所用的客戶端軟件及應用服務系統(tǒng)，向用戶提供數(shù)據管理，數(shù)據服務，數(shù)據發(fā)布，計算分析，文檔管理以及系統(tǒng)維護等功能，是系統(tǒng)架構中的前端構件；中間層主要包括完成空間數(shù)據管理、空間數(shù)據發(fā)布、數(shù)據訪問等功能的中間件；數(shù)據層構成了存儲訪問管理空間和非空間數(shù)據的關系數(shù)據庫服務器，負責對工程地質專業(yè)的各類數(shù)據進行管理，并為各個功能需求提供數(shù)據支持。

3 系統(tǒng)功能設計

    系統(tǒng)的主要功能包括：數(shù)據管理、數(shù)據服務兩部分內容。

    數(shù)據管理功能主要提供對空間數(shù)據和屬性數(shù)據的管理，包括數(shù)據的輸入界面，數(shù)據的編輯、更新維護、有效性、完整性驗證及數(shù)據的批量轉換等功能。

    數(shù)據服務的功能相對較多，主要依據實際需求進行設計，包括：空間及屬性數(shù)據的查詢檢索、計算分析、信息發(fā)布、文檔管理及系統(tǒng)維護等功能。查詢檢索功能通過查詢條件對空間數(shù)據、屬性數(shù)據進行查詢檢索，并可對查詢結果進行統(tǒng)計分析，對結果進行可視化表達并輸出。計算分析功能包括空間分析(如：集合分析、迭加分析、緩沖區(qū)分析等)和模型分析等。信息發(fā)布功能主要是指實現(xiàn)工程地質信息的網絡共享、信息發(fā)布、遠程管理維護等。文檔管理功能對文檔資料的進行登記、管理、查詢、輸出等。

4 數(shù)據庫設計

    工程地質專業(yè)的數(shù)據內容采用GIS的表現(xiàn)機制可分為屬性數(shù)據和空間數(shù)據兩部分，并且二者之間是有機的聯(lián)系的，空間實體具有各自的屬性，屬性數(shù)據是空間實體的屬性。

4.1表結構設計

4.1.1表名、表體、字段標識符設計原則

1 標識符

    標識符是數(shù)據庫標志系統(tǒng)的重要組成部分，是由表標識符和字段標識符組成。原則上采用英文縮寫，并一律用小寫。

2 表標識符設計

數(shù)據庫表名的后部標識與字段名的標識符設計方法類同，均采用英文縮寫。

3 表體設計

    數(shù)據庫的表體由字段名、標識符、主鍵、有無空值等內容組成。

4 字段標識符設計

    屬性數(shù)據庫的表名(后部標識)部分及字段名的標識符全部由英文小寫及數(shù)字組成，標識符的長度不超過10個字符。

4.2 屬性數(shù)據庫設計

    地質數(shù)據庫主要包括以下八大類信息： 

(1)構造信息：褶皺信息，結構面信息(包括斷層、節(jié)理等)等；

(2)地震信息：地震加速度信息、地震動反應譜特征周期信息等；

(3)地層特征：地質時代信息，地層巖性，區(qū)域標準地層信息等；

(4)勘探信息：鉆探信息，洞探信息，坑、槽探信息等；

(5)試驗信息：主要包括現(xiàn)場試驗和室內試驗等，現(xiàn)場試驗有抽、壓、注、滲水試驗，標準貫入等；室內試驗有巖/土的物理力學試驗，水化學試驗等；

(6)物探信息：有電法、磁法、波速、重力異常、放射性等信息；

(7)遙感信息：包括航片和衛(wèi)片；

(8)地質測繪信息：有野外地質點記錄信息等。

    根據工程地質專業(yè)本身的特點結合數(shù)據庫設計原則對工程地質數(shù)據進行分類分析，并對工程地質專業(yè)進行實體分離，分析實體之間的關系從而形成了工程地質數(shù)據實體關系圖(圖3)。在此基礎上對每一個實體及實體之間的關系進行定義，按照數(shù)據庫設計的數(shù)據有效性、完整性原則從而得出工程地質數(shù)據庫實體的列表。

4.3空間數(shù)據庫設計

    遵循科學性、系統(tǒng)性、相對穩(wěn)定性、標準化、通用性、完整性等原則依據現(xiàn)有的相關標準規(guī)程對工程地質空間數(shù)據進行圖層劃分。地質空間數(shù)據可分為基礎地質圖層、構造信息圖層、地震信息圖層、勘探工作圖層等八類18個圖層。

    在空間數(shù)據和屬性數(shù)據之間用共用字段建立關聯(lián)，從而實現(xiàn)空間數(shù)據和屬性數(shù)據之間的關聯(lián)查詢。

5 結語 

    南水北調西線工程經歷了長時間的勘察工作，積累了寶貴的資料，亟需全面地推進工程地質信息化、數(shù)據標準化從而迅捷地完成數(shù)據檢索、匯總、統(tǒng)計、分析等，以降低數(shù)據管理、使用成本和效率，降低工程技術人員的勞動強度，提高技術水平，本系統(tǒng)在需求分析的基礎上進行了設計實現(xiàn)，為GIS技術與南水北調工程地質實踐的結合進行了有益的嘗試。