全国山洪灾害防治规划数据库的设计（张力,朱思蓉）

时间：2021-01-14 08:06:28　来源：柠檬阅读网本文已影响人

摘要: 根据全国山洪灾害防治规划的各项工作任务，详细分析全国山洪灾害防治规划信息系统的数据需求和标准，利用先进的地理信息系统技术和网络数据库技术，建设山洪灾害防治规划数据库，将全国山洪灾害纷繁复杂的信息，包括水文、气象、地形、地质、水土流失、社会经济、灾害损失、环境影响等方面的基本资料和规划成果，进行高度概括，设计并建立山洪灾害防治规划数据库，为全国山洪灾害防治规划信息系统的详细设计提供规范和总控依据。

关键词: 山洪灾害;防治规划;数据库;系统设计

中图分类号: S422 文献标识码: A

1 概述

山洪是山区由降雨引起的突发性、暴涨暴落的地表径流，其特点是具有突发性、来势猛，成灾快、破坏性强、危害大。近年来，山洪灾害发生的频率愈来愈高，严重影响山丘区社会安定和经济发展，已经成为我国防汛抗灾中的突出问题。全国山洪灾害防治规划是一项涉及面极其广泛、非常庞大的系统工程，因此有必要利用数据库技术建立一套完整、优化、高效安全的数据库，来管理山洪灾害防治规划信息系统的各项基础及专题数据，辅助山洪灾害防治总体规划工作有序、高效、科学地进行。

2 数据需求分析

山洪灾害防治规划搜集、整理的资料分为8大类，包括:水文气象、地形地质、水土流失、经济社会、灾害损失、环境影响、防灾措施及其他部分（包括相关行业发展计划、相关行业规划等）。在进行基本资料收集整理前，以1∶25万地形图为底图，统计和标明区域内符合规划大纲定义的小流域。再根据要求，以小流域为单元调查、统计和分析相关资料，包括可以量化的资料，及不可量化但以文字形式详细说明的资料。数据形式则包括表格、文本、图形、图像、模型、影像及多媒体等。

2.1 空间数据

山洪灾害防治规划系统的空间数据包括具有空间定位的公用基础空间数据和专题分析空间数据。

公用基础空间数据是各个专业完成规划及分析的共同基础，这些数据包括:①地形图，它包括以省为单位的行政区域、道路、河流、居民地、高程点、等高线等要素集合的线划图;②专题图，包括坡度分区图等;③地质图，包括岩性分布、地貌分区等;④小流域分布图;⑤各类灾害点分布图。

专题分析空间数据包括各专题分析成果图件和规划成果图件。具体包括:①3类灾害（综合）易发程度分布图;②暴雨极值、均值、等值线图和临界雨量分布图;③水文气象观测站点分布图;④水土流失现状图和水土保持区划图;⑤降雨区划图;⑥经济社会区划图;⑦山洪灾害防治分区图;⑧山洪灾害重点防治区划图;⑨典型区域山洪灾害防治规划总体布置图;⑩典型区域山洪灾害风险图。

2.2 专题属性数据

数据资料根据专题分为8大部分，专题数据的具体内容为8大专题的相关特征属性数据，如流域及河流特征统计资料、山洪灾害直接损失调查明细表、山洪灾害防灾预案现状调查等，主要通过表格数据形式表现。在数据库设计中，专题要素需要通过关联与其对应的空间要素联系在一起。

2.3 指标数据

指标数据是根据山洪灾害的基本资料各专题因子，形成的一套山洪灾害风险指标，用于评价和预防山洪灾害。指标数据分专题制定，如各省溪河洪水、滑坡、泥石流易发程度指标，包括3类灾害高、中、低发生区面积，体积和单位面积上发生的灾害次数，及综合性发生灾害的高、中、低程序等指标。

2.4 管理型数据

管理型数据包括元数据和数据库维护及安全性管理数据。建立各种数据类型的元数据库提高系统检索和处理的速度，提供了数据互操作的基础。其中，元数据库建立包含数据字典的定义;数据库维护及安全性管理数据，包括用户及权限管理等数据，对访问系统数据库的用户权限加以保护和授权，保证数据库的稳定性和可维护性。

3 数据库的逻辑结构设计

山洪灾害防治规划系统数据库的数据结构如图1(略)所示。

3.1 山洪灾害防治规划数据库系统的内容

（1）山洪灾害防治规划基本资料数据库存储经过整编、规范化的山洪灾害基本资料，包括空间数据和属性数据两类，覆盖水文气象、地形地质、水土流失、经济社会、灾害损失、环境影响、防灾措施等专题方面。

（2）山洪灾害防治规划成果数据库主要存储在基本资料基础上进行分析、统计后的成果数据，具体包括降雨区划图、经济社会区划图、山洪灾害防治区分布图、重点防治区分布图、山洪灾害防治规划监测系统站网分布图、典型区域山洪灾害防治规划总体布置图和典型区域山洪灾害风险图等成果图件和相应的成果说明文件等。

（3）管理型数据库存储数据库管理所需要的数据，实现以库管库，具体包括用户管理数据、数据库维护数据及元数据库。

3.2 数据的逻辑关系

（1）空间数据和属性数据的对象关联。数据库设计满足通过关联间接地将专题属性数据空间定位，具体在数据的表结构设计中实现。其逻辑关系模型如图2(略)。

（2）动态数据和静态数据的关系模式。山洪灾害具有显著的地域性和时间性的特点，如水文气象专题包括雨量观测年限和不同时间段的参数等带时间特征的数据，而且除了历年观测的灾害防治各专题方面的历史数据外还包括实时接收的数据。

数据库中，更新周期比较长的数据可视为静态数据，如基础空间数据（如DLG、DEM等集合基本地理特征要素的数据）。山洪灾害防治规划工作中要求比较高，更新频率高、周期短的专题属性数据，可视为动态数据。动态数据在数据库设计中以动态方式在各个专题管理部门服务器上在线录入，系统自动或半自动完成信息更新和维护。动态数据信息更新后，根据规划系统要求覆盖或不覆盖原历史数据。根据时间特征，数据库中动态实时数据会根据要求的时间单位转化为静态数据。其转化模式如图3(略)。

4 方案设计

4.1 数据的编码设计

全国山洪灾害防治规划系统数据的编码体系覆盖了系统的所有数据，所有的数据对象编码用9位数字、字母符号组成，可唯一标识对象，编码结构设计如图4(略)。其中，数据类型包括点、线、面、表格、图像、DEM、音频或视频，大类码、二类码、三类码综合代表和区别了基础资料和规划成果类的不同专题数据。

4.2 属性数据的结构设计

以泥石流档案表基本情况属性结构设计为例，如表1(略)。其中时效性数据应包括“最近更新日期/时间”字段。时间标记对查找数据问题的原因、按日期重新处理/重载数据和清除旧数据特别有用。

4.3 元数据库

根据山洪灾害防治规划各类数据的分类，以数据集为单位创建元数据库。数据字典是最重要的元数据内容，它的建立有利于提高系统程序访问的速度及数据库查询效率。在对本系统数据源进行详细分析后，建立了18个数据字典，以重点防治分区单元数据字典设计为例，如表2(略)。

4.4 安全机制设计

根据不同专题系统用户的身份、业务处理权限范围，设置不同的用户角色对权限予以控制。用户角色包括管理员、应用分析员和数据录入员，权限包括只读、可读、可写等。

除Oracle系统自建的INTERNAL用户、SYS用户和SYSTEM用户外，另设计以下用户:

（1）GENERAL用户。山洪灾害基础数据用户，该用户模式下存放各专题的基本资料，设计为拥有DBA权限。

（2）GUIHUA用户。规划成果数据用户，该用户模式下存放分析、统计后的成果数据，设计为拥有DBA权限，并可浏览GENERAL用户的数据。

（3）VIEWER用户。应用系统用户，设计为可浏览GENERAL和GUIHUA用户的数据。

4.5 数据库系统的分布式设计

由于本系统涉及到的单位众多，且分布于全国33个省级、直辖市行政单位，为了保证数据在广泛的范围内可用，系统数据库设计为分布式结构，分布模式可减轻单个服务器的负荷，均衡负载。山洪灾害防治规划数据库结合分布性、可靠性、安全性、开放性及数据的现势性和实用性等特点，选择了能满足C/S访问的具有较高性能的商业数据库软件Oracle9i和空间数据引擎ArcSDE。

系统的网络分布式结构设计为:各数据库节点和应用系统在本地组建局域网，同时经过路由器连接互联网。数据库节点之间通过vpn（虚拟专网）实现互联，节点数据库定期通过数据库的复制技术保持数据的一致性。由于借助了公网的信道，通信成本得以大幅降低。同时，由于应用系统和数据库基于高速以太网组网，效率很高。

5 结语

遵循山洪灾害防治规划相关数据标准和数据生产流程规范，结合数据库技术对各专题相关资料进行数据标准化、信息化，以省（直辖市、区）为单位，对山洪灾害防治的基本资料、规划成果和管理型数据等建立数据库系统。以减少冗余和优化数据库的数据结构为原则，设计数据编码和表结构，建立元数据库提高数据查询速率，进行安全机制设计保证数据库的安全性。数据库系统的实现采用分布式网络结构设计，较传统的多用户分布式数据库系统降低了成本、提高了速度。

本文将数据库技术引入山洪灾害防治规划工作中，建立山洪灾害防治规划数据库，集成了各种信息源，提高了山洪灾害防治工作的信息处理水平。

参考文献:

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［2］唐川，朱静.基于GIS的山洪灾害风险区划.地理学报，2005，（1）.

［3］孙厚才，沙耘.山洪灾害研究现状综述.长江科学院院报，2004，（12）.

［4］邵全琴.地理信息系统数据库建设中的若干问题.地理学报，1995，（12）.

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［6］［美］Peter Rob，Eile Semaan.数据库设计与开发.北京:电子工业出版社，2002.

作者简介: 张力，女，长江勘测规划设计研究院空间公司，遥感数字工程院，高级工程师。

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