遼西山區(qū)水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫構(gòu)建分析

付彥鵬

(北票市水土保持局, 遼寧 朝陽 122100)

遼西山區(qū)水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫構(gòu)建分析

付彥鵬

(北票市水土保持局, 遼寧 朝陽 122100)

建立水土保持信息系統(tǒng)對(duì)區(qū)域內(nèi)水土流失、生態(tài)建設(shè)、水土保持進(jìn)行詳細(xì)、全面的掌握顯得尤為重要，因此，構(gòu)建水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫對(duì)于信息系統(tǒng)的構(gòu)建非常重要；基于遼西山區(qū)的水土保持情況，結(jié)合水土保持技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行分析，提出了數(shù)據(jù)庫建立的原則，并最終對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)該區(qū)域水土保持信息系統(tǒng)構(gòu)建起到補(bǔ)充作用，也為類似工程提供借鑒。

水土保持； 數(shù)據(jù)庫； 信息系統(tǒng)

1 引 言

隨著人口逐漸增多，生態(tài)環(huán)境承受能力下降，生態(tài)環(huán)境變得愈發(fā)脆弱，水土流失呈現(xiàn)逐年擴(kuò)大的趨勢(shì)，為了更好掌握生態(tài)環(huán)境變化，了解水土保持的詳細(xì)情況，建立相應(yīng)的監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)顯得尤為重要。通過建立管理信息系統(tǒng)對(duì)區(qū)域內(nèi)的水土流失、生態(tài)建設(shè)、水土保持都可以進(jìn)行詳細(xì)、全面的掌握，對(duì)生態(tài)環(huán)境建設(shè)可以提供有益的數(shù)據(jù)參考[1-2]。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)許多水利學(xué)方面的學(xué)者對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域進(jìn)行了有益探索；趙院[3]基于水土管理信息系統(tǒng)的發(fā)展情況，通過采用軟件分析，提出了水利建設(shè)中建立監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)的必要性和可行性，利用計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)科學(xué)、監(jiān)測(cè)學(xué)的知識(shí)，對(duì)水土保持建立監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了初步探究；謝頌華[4]結(jié)合近些年來江西省在水土保持方面的成果，研究了江西省水土保持在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)方面的積累，并分析了水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫建設(shè)規(guī)范化和安全方面的基本問題；郭索彥[5]結(jié)合小流域的水土保持情況，提出建立監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫的必要性，并認(rèn)同水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫對(duì)于水土保持設(shè)計(jì)規(guī)劃、提高水土保持能力、提升綜合效益具有一定的作用；李純乾[6]對(duì)采礦區(qū)的水土流失情況進(jìn)行了研究分析，認(rèn)為礦區(qū)的水土情況更為嚴(yán)重，提出在礦區(qū)建立收集信息的數(shù)據(jù)庫以便對(duì)水土流失進(jìn)行有效的掌握；金時(shí)來[7]基于福建省的水土保持?jǐn)?shù)據(jù)分析，提出建立水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫的初步方案；曹雪峰[8]采用數(shù)據(jù)庫的原理和方法首次基于黃河大流域進(jìn)行了數(shù)據(jù)的整合歸類；劉海瑞[9]基于數(shù)字化管理模式的研究，提出水利工程中建立數(shù)據(jù)數(shù)字化的設(shè)想。

通過以上研究，很多學(xué)者的研究都提出了建立水土保持?jǐn)?shù)據(jù)信息庫的重要性，這對(duì)于水土保持方面信息系統(tǒng)的發(fā)展也具有一定的意義，但是還要清楚地看到，目前大多數(shù)的研究分析對(duì)區(qū)域的研究過多，沒有形成具體的規(guī)范；研究數(shù)據(jù)也比較單一，不能很好地起到監(jiān)測(cè)作用。

本文基于遼西山區(qū)近些年水土保持的各個(gè)數(shù)據(jù)分析，首先建立水土保持和計(jì)算機(jī)技術(shù)中數(shù)據(jù)庫的關(guān)系，結(jié)合監(jiān)測(cè)理論和水土保持具體情況，建立數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本原則，并最終構(gòu)建遼西山區(qū)水土保持監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，為該地區(qū)的水土保持提供信息數(shù)據(jù)，對(duì)水土保持預(yù)警預(yù)報(bào)，也為類似地區(qū)需要的信息化建設(shè)提供借鑒。

2 遼西山區(qū)水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫分析

2.1 水土保持監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

遼寧省西部山區(qū)流域是全省重要的工農(nóng)業(yè)基地，整個(gè)地區(qū)地域廣闊，并且具有豐富的自然資源，也是整個(gè)遼寧省重要的水源涵養(yǎng)地；遼寧西部山區(qū)具有豐富的森林資源，不僅是全省的能源可再生基地，還是對(duì)中部城市進(jìn)行保障的天然屏障；但是，由于開發(fā)者不懂的資源環(huán)境保護(hù)和利用，導(dǎo)致一些地區(qū)出現(xiàn)了不同程度的破壞，特別是水土流失情況較為嚴(yán)重，這對(duì)整個(gè)地區(qū)的發(fā)展是不利的。

從遼西山區(qū)的基本情況可以看出，進(jìn)行水土監(jiān)測(cè)主要是以下幾個(gè)任務(wù)：水土流失情況、水土保持治理、生態(tài)預(yù)警預(yù)報(bào)、預(yù)防監(jiān)督等作用。其中水土保持監(jiān)測(cè)包括：該地區(qū)水土流失的具體情況，并分析產(chǎn)生水土流失的影響因子；監(jiān)測(cè)水土流失動(dòng)態(tài)分析，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)、處理。對(duì)生態(tài)預(yù)警數(shù)據(jù)，主要是從側(cè)面分析該地區(qū)的植被量、生物種類、水域水量等數(shù)據(jù)的反映，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和評(píng)價(jià)。

數(shù)據(jù)的流向主要通過兩個(gè)方向進(jìn)行，都是以小流域單元為開始，一條是通過流域進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，一條是通過行政機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳輸，具體的數(shù)據(jù)流向見圖1。

圖1 數(shù)據(jù)流向

2.2 水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

水土流失信息數(shù)據(jù)庫主要由三部分組成：一是進(jìn)行存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，二是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算的模型公式，三是計(jì)算采用的計(jì)算參數(shù)。而具體的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，以及進(jìn)行計(jì)算的公式、參數(shù)等因素需根據(jù)具體的流域情況進(jìn)行判定收集。

數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的采集主要來自兩個(gè)方面：一種是具體空間數(shù)據(jù)，另一種是業(yè)務(wù)空間數(shù)據(jù)。其中具體的空間數(shù)據(jù)包括區(qū)域劃分?jǐn)?shù)據(jù)、區(qū)域內(nèi)交通數(shù)據(jù)、自然資源數(shù)據(jù)，其中自然資源數(shù)據(jù)又包括植被情況、土壤類別、地形地貌、水域數(shù)據(jù)和該地區(qū)氣象數(shù)據(jù)等；業(yè)務(wù)空間數(shù)據(jù)主要包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面數(shù)據(jù)、土壤受到侵蝕情況數(shù)據(jù)等。

以上數(shù)據(jù)通過不同的方法獲取，如：通過調(diào)查、資料分析、遙感分析、GPS、DPS等進(jìn)行采集，將采集的信息數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿帘３中畔⒐蚕?，將其歸整到不同的數(shù)據(jù)庫中，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過模型公式，利用參數(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析，最后用于水土保持監(jiān)測(cè)、管理和生態(tài)治理。具體的水土保持結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 水土保持信息數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

3 水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)原則

數(shù)據(jù)庫是水土保持監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此數(shù)據(jù)庫建立的過程中，一定要確保數(shù)據(jù)庫的準(zhǔn)確性和安全性，就是要保證數(shù)據(jù)源的準(zhǔn)確性和安全性。為了保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)源能夠精確反映出水土保持生態(tài)情況，需要堅(jiān)持以下原則。

a.堅(jiān)持?jǐn)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和對(duì)文件統(tǒng)一的原則。數(shù)據(jù)的來源主要包括兩個(gè)方面，一種是直接得到的數(shù)據(jù)源，可以直接存儲(chǔ)；另一種是通過遙感或其他儀器得到的圖像或影像資料。對(duì)這些數(shù)據(jù)源的處理比較棘手，因?yàn)橛捎跀?shù)據(jù)的來源不同，得到數(shù)據(jù)的單位量綱各不相同，將它們?nèi)甲兂上嗤牧烤V、可以進(jìn)行相同數(shù)據(jù)化處理的數(shù)據(jù)較為麻煩；另外對(duì)有些數(shù)據(jù)的得來還要考慮到不同層次技術(shù)人員的素質(zhì)原因造成的誤差，因此還要對(duì)此進(jìn)行分析。而對(duì)于圖像、影像資料進(jìn)行統(tǒng)一歸檔，主要?dú)w檔的分類包括以下幾個(gè)方面：歸類到水土保持相關(guān)的規(guī)范和制度文件內(nèi)，形成水土保持的處理意見書，或者制成水土保持的方案報(bào)告。

b.堅(jiān)持?jǐn)?shù)據(jù)共享交流的原則。只有堅(jiān)持?jǐn)?shù)據(jù)共享的原則，才能將不同情況下的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類，形成更大的數(shù)據(jù)對(duì)比庫，為水土保持部門進(jìn)行水土保持制定方案服務(wù)。同時(shí)數(shù)據(jù)的共享和交流可以使數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不斷得到完善和補(bǔ)充。

c.堅(jiān)持分類分層次管理原則。水土保持信息管理系統(tǒng)從小流域開始到大流域，從縣級(jí)開始到國家層面的水土保持管理，從微觀形態(tài)到宏觀管理，由此，通過對(duì)水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫進(jìn)行分類分層次進(jìn)行管理，能夠?qū)崿F(xiàn)不同類別之間和不同層次之間的數(shù)據(jù)互訪，更能準(zhǔn)確地反映出水土保持的特點(diǎn)，使數(shù)據(jù)更加規(guī)范、靈活。

4 水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

4.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法

數(shù)據(jù)庫構(gòu)建是水土保持監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)形成非常關(guān)鍵、非常重要的部分，因此進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)很關(guān)鍵。通過采用Power Designer設(shè)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理，該軟件是目前常用的分析設(shè)計(jì)軟件，對(duì)于數(shù)據(jù)庫中的需求分析、對(duì)象設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的對(duì)接，并能夠在合適的工作運(yùn)作環(huán)境中完成分析設(shè)計(jì)和模型建立，形成重要的面向?qū)ο竽Ｐ?、概念模型和物理模型等。其中概念模型主要根?jù)計(jì)算機(jī)特點(diǎn)，還有水土保持系統(tǒng)功能需要，通過E-R圖進(jìn)行描述的一種概念模式。最后通過物理存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)索引，形成內(nèi)部模式。

4.2 水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)構(gòu)成主要是為了實(shí)現(xiàn)水土保持監(jiān)測(cè)信息功能的實(shí)現(xiàn)，而要保證功能的實(shí)現(xiàn)，就要首先滿足數(shù)據(jù)庫所要求的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面的需求。還要保證各個(gè)數(shù)據(jù)庫形成邏輯上的獨(dú)立運(yùn)行。對(duì)于數(shù)據(jù)中主要可以劃分為空間數(shù)據(jù)和代碼數(shù)據(jù)，其中空間數(shù)據(jù)指的是基礎(chǔ)方面的信息庫、水土保持監(jiān)測(cè)庫，一般是具體的數(shù)據(jù)支持，而代碼數(shù)據(jù)是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)語言的一種數(shù)據(jù)，最后的數(shù)據(jù)都要進(jìn)行分析管理，通過數(shù)據(jù)處理、計(jì)算和分析，對(duì)信息進(jìn)行發(fā)布，主要是水土保持監(jiān)測(cè)和水土保持的預(yù)警。對(duì)數(shù)據(jù)庫的分層可以對(duì)數(shù)據(jù)的獨(dú)立運(yùn)行提供保證，可以減少空間存儲(chǔ)的浪費(fèi)，具體的邏輯結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)

4.3 水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

遼西山區(qū)的水土保持監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)涉及到很多縣市地區(qū)和流域，而這些數(shù)據(jù)的流通和數(shù)據(jù)鏈的連接不同于數(shù)據(jù)上傳的方式，總體還是通過流域傳播和行政劃分進(jìn)行上傳，但是在各個(gè)流域和行政區(qū)劃之間還可以流動(dòng)共享，并對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)上的權(quán)限機(jī)構(gòu)提供數(shù)據(jù)。具體遼東水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)

5 結(jié) 論

本文基于遼西山區(qū)水土保持遇到的嚴(yán)峻問題，結(jié)合水土保持技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立水土保持監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，為水土保持提供預(yù)報(bào)、監(jiān)督作用；結(jié)合水土保持信息監(jiān)測(cè)分析，分析了水土保持中數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的流動(dòng)和結(jié)構(gòu)組成，建立數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本原則，最終進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，為水土保持信息系統(tǒng)的建立提供了保障，并為類似工程提供了借鑒和參考。

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Analysis on the construction of soil and water conservation database in Liaoxi mountain area

FU Yanpeng

(BeipiaoSoilandWaterConservationBureau,Chaoyang122100,China)

The establishment of soil and water conservation information system is particularly important for mastering water and soil erosion, ecological construction, soil and water conservation in the region comprehensively in detail. Therefore, the construction of soil and water conservation database is very important for information system establishment. Soil and water conservation technology, computer technology and database design technology are combined for proposing the principles of establishing database based on the soil and water conservation condition in liaoxi mountain area. Database is designed finally. It plays supplemental role to the construction of soil and water conservation information system in the region, and also provides reference for similar projects.

soil and water conservation; database; information system

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.02.015

TV211

A

1005-4774(2017)02- 0058- 04