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滩涂信息的时空建模与应用

许君君

河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京（210098）

摘要：本文从滩涂信息的内容和特点出发，根据滩涂信息应用研究的实际情况，针对不同格式的滩涂信息数据设计了不同的时空数据模型，即基于文件的时空数据模型和基于关系型数据库的面向对象的时空数据模型。模型为滩涂信息数据的合理组织和管理提供了有效途径，有利于对滩涂信息进行各种历史查询、现状分析和趋势分析，为管理决策提供便利。本文就上海市滩涂信息时空模型的建模过程及其实际应用进行了具体论述并在此基础上建立了基于VB和ArcEngine的上海市滩涂地形分析系统。

关键词：滩涂信息；时空数据模型；基于文件模型；基于关系型数据库模型；VB+ArcEngine

1.引言

我国拥有丰富的滩涂资源，其环境的变化将会对所在区域海岸带资源开发利用、海域使用、环境保护等诸多方面产生很大的影响。因此，分析滩涂利用状况、滩涂地形演变等可以为有关部门在滩涂合理开发利用、科学管理和规划等方面提供准确详实的信息服务和决策支持。目前，我国对滩涂的开发管理越来越重视，建立了大量的数据库和基于GIS的信息管理系统，提供了不少信息服务与产品。然而，对滩涂信息管理的研究还远远不够，在开发利用技术等方面还有待进一步的提高和完善。

上海市濒江临海，地处宽阔的长江河口三角洲平原，地势低平，每年长江上游带来的大量泥沙形成了丰富的滩涂资源，它既是上海市主要的后备土地资源，也是抗击风暴潮灾害的一道重要的天然屏障。但是滩涂资源由于自然侵蚀和淤积、人工促淤、圈围及护岸工程等作用不断发生着冲淤变化，在时间和空间上是动态变化的。因此，研究滩涂地形的冲淤变化对合理管理和开发利用滩涂信息至关重要。由于滩涂信息的时空变化特性，对滩涂地形的分析将涉及大量的相关数据，合理的组织和管理这些动态变化的数据具有很大的难度。因此本文将以上海市滩涂信息为例来对时空数据模型进行合理的设计与构建，使用相对简单的方法建立上海市滩涂信息的时空数据模型，并探讨时空数据模型的实际应用。

2.滩涂信息的内容与特点

滩涂数据是滩涂开发利用与管理的主要依据，研究其内容和特点是建立时空数据模型的关键。滩涂信息主要包括水下地形、围垦工程、促淤工程、造地工程等信息[1]。其空间数据涉及矢量和栅格两种格式。

2.1滩涂矢量数据

滩涂矢量数据主要包括表示滩涂水下地形的测深点和等深线、大堤线、水工建筑物等数据。矢量格式数据精度高、更新方便、信息量大而存储空间小，并且其图形数据和属性数据高度紧密结合便于空间属性的综合查询。滩涂地形分析系统需要精确全面地表达地图上滩涂信息的空间分布，并且对实现高效的图属一体化查询，提高综合查询的效率有一定的要求，因此矢量格式的数据是分析系统必不可少的重要数据源。但是矢量格式在进行多边形叠合分析等方面存在一定的困难，因此为了满足滩涂信息的各种分析应用需求，系统同时需要栅格格式的数据以提高分析的效率。

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2.2滩涂栅格数据

滩涂栅格数据主要是指滩涂地形的规则格网DEM数据。在系统中，对滩涂信息的研究主要关心的是滩涂资源分布、滩涂资源的历史情况、演变以及发展趋势等。这些分析大多涉及到直线与多边形或多边形间的叠合分析。由于规则格网DEM在地形表达及分析上的优势，因此在对滩涂信息进行各项研究分析时，应用DEM数据对提高分析效率等起到了显著的作用。

滩涂数据的矢量和栅格格式各有优缺点，可满足系统中不同的需求，因此滩涂数据模型需同时利用这两种格式的数据，并建立两种数据模型以满足滩涂信息查询、表达及应用分析的需要。

3.滩涂信息的获取

上海市水下地形测量范围主要是长江口、杭州湾河口和东海中上海吴淞高程在“-5”米线以上的滩涂和水域，包括长江口北支、南支的大部分水域，是海图和陆图都涉及不到或描述不精确的滩涂区域，如图1所示。水下地形测量采用信标GPS接收机进行平面定位，回声测深仪获取水深、配合验潮站改正水位的测量模式；滩上高于水面的部分，采用全站仪人工跑滩的模式。上海市水下地形测量成果最终以CAD格式提供。

3.1滩涂矢量数据的获取

图1上海市水下地形测量范围

由于原始CAD数据不便于直接应用于滩涂地形分析，因此必须对其进行格式转换、处理和入库才能被系统所利用。

首先将CAD数据转换成系统所用的Shape文件格式，同时对数据的正确性进行检查，以确保数据的定位精度和属性精度。主要检查以下错误：(1)测深点位置错误，比如“-3.9”米的测深点位于“-4”米和“-5”米两根等高线之间。经分析，这种情况往往是在生成等高线过程中的