一种以百分比河段编码为主键的地表水文数据库构建方法与流程

本发明涉及水资源、水环境和水生态综合知识库领域，具体为一种以百分比河段编码为主键的地表水文数据库构建方法。
背景技术：
：国外及国内开展地表水文数据建设的例子很多，其建立与实用的重点是主键的选择和主键编码的设计，但与百分比河段编码为主键的地表水文数据比较，要么在可扩展性、动态分段性上明显不足，要么地表水文的各要素在数据库中没有建立关联、基本无法综合与对话。比如Pfafstetter河段编码方案，该编码在分布式水文模型中应用较多，分布式水文模型首先要建立区域或流域的地表水系的信息数据库、进而模拟(计算机)分析不同的人类活动对区域或流域的生态影响、比较后选择合理的方案。Pfafstetter河段编码按照流域层次分级具体规则为：1)依据集水面积较大原则确定流域的干流；2)找到流域中集水面积最大的4条一级支流赋码2,4,6,8；3)4条支流与干流的交汇点把干流分为5个河段，从下游到上游依次赋码1,3,5,7,9，至此完成河网的第一级编码；4)同理对一级支流内的下级枝杈依次编码，逐级完成。Pfafstetter河段编码与百分比河段编码的相同之处都在于可以对流域进行从大到小的逐级划分和编码，很大的流域划分为很多较小的子流域，且每个子流域和河网被赋予唯一的编码，编码有规律，有利于计算机自动处理，编码所需数字较少。但集水区划分或水网变化时，编码须重排，稳定性与扩展性弱；在国内，对于河流目前并存着差异较大的3套编码，分别由测绘、环保、水利部门制定，测绘部门采用的是5位字母数字混合码，环保部门采用的是8位字母数据混合码，水利部门采用的是另外一套8位字母数据混合码，同一河流(还没有到河段上细致的层次)采用了不同的代号、水系河段上的站点又采用完全不同编码方式，在逻辑上没有关联，依据这些编码方案建立了大量独立运行的水资源、水环境信息库，如国家测绘局的1：25万HYDNT水系图层、水环境功能区划GIS信息库、水功能区划GIS信息库、排污申报等数据库就完全无法关联与对话，更谈不上综合，都成为信息的“孤岛”，本身应具有关系的水质数据、水量数据缺乏联系的途径从而无法综合。百分比河段编码的设计正是打开此种割裂建立关联并克服Pfafstetter河段编码不可扩展的有效方式(简单而且实用)，在全球环境基金海河流域水环境与水资源管理项目中建立的此种地表水文数据库实现了上述特征和功能，并作为了综合数据库的基础，得到了国内外专家的一致认可。技术实现要素：为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种以百分比河段编码为主键的地表水文数据库构建方法，本发明以河段编码作为主键、以流域码+随机码+百分比码对河段加以识别、并以河段作为基本单元建立河网路径系统(以海河流域为例)，实现了地表水文数据库的稳定扩展、动态分段和可视化等特性功能。本发明的目的是采用下述技术方案实现的：本发明提供一种以百分比河段编码为主键的地表水文数据库构建方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：步骤一、构建百分比河段编码；步骤二、构建以百分比河段编码为主键的地表水文数据库结构；步骤三、在数字地图中以河段建立河段路径系统。进一步地，所述步骤一中，所述百分比河段编码为地表水基本单元河段的身份证号码，每个河段具有唯一性，通过查询河段编码即可以找到该河段以及检索出河段上的其他相关信息，每一河段一旦赋值，不因水网的变化而重排，所述百分比河段编码由3部分组成，分别为：(1)第1部分由B+SSS组成，其中B为1位字母，表示流域；SSS为6位数字，表示子流域；(2)第2部分为6位数字Nnnnnn，表示三级区内各河段的随机赋予的数字码，一条河段一旦赋予一个数字，则该数字连同三级区码就成为该河段的唯一并且永久的符号，终生不变，河段编码的唯一性；(3)第3部分由Ffffff+Tttttt组成，第3部分反映整个河段、反映某个点或河段中一部分；Ffffff是起点在该河段的长度百分比，Tttttt是终点在该河段的长度百分比，如果是点则Ffffff和Tttttt数值相等；如果用长度百分比衡量河段上的相对位置，则不论河段长短，Ffffff+Tttttt均在0到100间变化。进一步地，所述步骤二中，所述地表水文数据库结构包括：以百分比河段编码为主键构建地表水文数据库的数据表，所述数据表由河段路径系统属性表及配套表组成；点、线、面和事件4类对象中最主要对象为河段组成的河段路径系统，即动态分段模型中的链，包括区段和弧段；所述配套表包括面状水体属性表、点状站点属性表和事件表；所述事件表为点事件表或线事件表。进一步地，所述步骤三包括下述步骤：<1>数据准备，包括粗糙的河流数字化进行细化，面状水体上虚拟流线的绘制，以及根据各河道流量数据确定水流的流向；<2>河段识别及划分，根据河流自然交汇原则划分识别河段，并建立河段路径系统；<3>河流的概化和级别确定；<4>河段路径系统建立及WATERBODY图层、属性信息的添加；<5>质量控制。进一步地，所述步骤<1>中，粗糙的河流数字化进行细化指的是对粗糙的河流底层上的弧段和节点进行修改或补充；河段路径系统的流线是以线状表示的一维结构的路径网络系统，对于面状表示的水体，人为的在面状水体中间部分添加辅助线以保证流线的连通，辅助线即虚拟流线；所述虚拟流线与水系的河线同等对待，并在属性表中的特征码列及WATERBODY河段码上区别出来；流向是水体的重要特征，在河段路径系统中必须反映出水流的方向并记录在属性库中，在河段路径系统的属性库中有FNODE和TNODE两列分别记录河段的起点节点号和终点节点号，通过起点节点号和终点节点号判断河段的上下游关系；对于自然河流流向是明确的，但对于闸控制及运河人工影响大的河流需要了解水体流量数据加以判断。进一步地，所述步骤<2>中，河流自然交汇原则包括：①同一特征规则：指特征单一的水体类型；对于类型相同的水体，即使是具有不同特征的小段，能够定义为一个河段；对于类型不同的水体，定义为不同的河段；②交汇点规则：指一条transport河段是水流交汇点间的一段类型一致的水体；水流交汇点包括河流起点和河口；在此规则下水流的分叉作为交汇点对待，适用于在水流连续并没有分叉的情况下；③支线规则：适用于在进入和流出面状水体辅助流线时，避免在面状水体地区重新划分水流渠道、节点和分叉点。进一步地，所述步骤<3>中，河流级别指的是用数字码标识河段路径系统中每一水流的主次关系，根据一般标识码的定义规则是，数字越小的河流级别越高；对于级别相同而入干流位置不同的河流，在河段路径系统属性表中增加一个字段Levelid，字段为整型数字，赋值在河流级别相同的范围内。进一步地，所述步骤<4>包括下述步骤：A、起终节点号的读取；B、河段长度的计算，通过坐标投影转换及数据关联获得；C、河段所在河流名称的确定；D、河段所在河流类型的确定；E、河段所在河流级别的确定，在河流概化分析基础上人工赋值及修正；F、人工流线河段的自动识别。进一步地，所述步骤<5>中，质量控制包括：(1)整个河段路径系统的任一河段是否都能向下游遍历，直至入海河段或TFLAG值定义为1的河段；(2)整个河段路径系统的任一河段是否都能向上游遍历，直至河源河段或SFLAG值定义为1的河段；(3)任一Levelid河段之间在该条河流上向上游遍历或向下游遍历是否连续，直至到达高一级别的河流河段；确定以下四个基本检查函数对上述三项进行检查：函数一：任选一条河段，找出与该河段同一LEVELID，即同一条河流且处于该河段上游的所有河段；函数二：任选一条河段，找出与该河段同一LEVELID，即同一条河流且处于该河段下游的所有河段；函数三：任选一条河段，找出整个河段路径系统中处于该河段下游的所有河段；函数四：任选一条河段，找出整个河段路径系统中处于该河段上游的所有河段；如上述四个函数中的程序检查报错，则返回步骤三，检查河流流线是否连贯，河段水流流向是否正确；如四个函数中的程序检查通过，则将形成的河段水系遍历图提供给海河水利委员会相关部门，咨询水系遍历的正误；如上述步骤全部通过，则海河流域河段路径系统的空间拓扑关系建立工作正确完成。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：本发明以河段编码作为主键、以流域码+随机码+百分比码对河段加以识别、并以河段作为基本单元建立河网路径系统(以海河流域为例)，实现了地表水文数据库的稳定扩展、动态分段和可视化等特性功能。这些特性为地表水文数据库做为“骨架”创建综合知识库奠定了基础，解决了国内现有地表水文数据库建设中不可扩展、部门间割裂、不融合的难题，以它作为不同用户地表水文相关数据的参考，实现数据的共享，该数据库主要可应用于水污染应急辅助决策系统、流域综合知识库等软硬件平台上。该发明主要特征为：可识别性：每个河段以唯一百分比编码识别，一旦赋值终身不变，以流域码-随机顺序码+起点终点百分比组合而来，具有一定的可读性，从编码中可以读出流域以及子流域，记录该列的地表水文数据表字段为主键字段，以其关联水系上的站点、区划、子流域以及各种监测值、计算值等各种综合知识库信息，从而创建庞大而复杂的综合知识库。可扩展性：不因水网的变化而导致编码的重排，百分比河段编码方案解决了地表水系地理信息系统建设中河段编码的稳定性问题，也可以称为地表水文数据的韧性，此为该发明优于其他类似方案的重要一点。联通性：地表水文数据库也是河段路径系统，记录了水系实际的拓扑关系，具有水系的联通性，地表水文数据表中有专门字段记录河段起点和终点节点码，据此可溯水系源头、可达水系河口、方便快捷查找地表水系的任意部分，此点是进一步开发污染应急指挥系统的基础，进一步说明了该方法建立的地表水文数据库的实用性。动态分段性：无论是从编码上还是从河段路径系统上都可以定义和定位河段上任意一点和任意一段，此点在百分比河段编码逻辑上和HD实际运行中可实现河段上点、线和面(分别代表站点、区划和子流域)的有机统一。可视化性：HD中的SHAPE字段记录河段的空间属性，可在GIS上展示河段上的各种数据及对水系及流域的评价结果，用以完成数据及结果的透视分析、实施水资源水环境和水生态问题解决的辅助决策。综合实用性：在水系分为河段、每一河段以百分比编码识别、河段组成水系路径系统、数据库记录路径系统的空间拓扑关系和百分比编码识别扩展河段这一方法下，完美模拟了地表水文世界、并利用其可扩展、联通性、动态分段性、可视化性撑起综合知识库，成为综合知识库的基础。为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。附图说明图1是本发明提供的湖泊地区勾划出与湖泊外河线的连接线的示意图；图2是本发明提供的同一条河流具有不同特征的小段的示意图；图3是本发明提供的交汇点规则的示例示意图；图4是本发明提供的分叉规则的示例示意图；图5是本发明提供的河流级别确定的示意图；图6是本发明提供的河段流线(Flowline)有“缝隙”(GAP)存在，造成遍历非正常中断的示意图；图7是本发明提供的三个河段A、B、C的箭头汇集到了一点的示意图；图8是本发明提供的应用地表水文数据库－河段路径系统整合两区划的技术路线图；图9是本发明提供的海河地表水文数据库数据(知识)整合框架图；图10是本发明提供的百分比河段编码的扩展比较示意图；图11是本发明提供的Pfafstetter河段编码的可扩展性比较示意图；图12是本发明提供的具体实施例的确定流域内的某个干流(比如滦河)的源头——从渤海口一直到源头的示意图；图13是本发明提供的具体实施例的确定流域内的某个干流(比如滦河)——从一源头一直到入渤海口的示意图；图14是本发明提供的某点的上游及其支流水系的示意图；图15是本发明提供的完整的百分比河段的编码的示意图；图16是本发明提供的海河流域河段路径系统(图中白点为河段的节点)的示意图；图17是本发明提供的一种以百分比河段编码为主键的地表水文数据库构建方法流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。术语解释如下：1.河段(Reach):地表水系中自然交汇的一段水体或湖库的中心线、在数据库中以线状表示。2.河段路径系统(FLOWLINE)：以百分比河段编码唯一标识后河段建立的具有联通性的河段路径系统，附有河段起终点节点号码、河段级别长度等属性，是地表水文数据库的核心内容，具有联通性、动态分段性和实用综合性。3.地表水文数据库(HD)：在计算机中对现实地表水系加以识别管理数据管理软硬件系统，一般建立在地理信息系统基础上。4.流域水资源与水环境综合管理知识库(综合数据库)：是流域水资源-水环境-水生态综合管理信息的存贮、管理和共享交换中心，其建立在水上信息资源交流、共享、整合和挖掘的基础上，为水利、环保等部门实现流域水资源-水环境-水生态综合管理服务。本发明提供一种以百分比河段编码为主键的地表水文数据库构建方法，其流程图如图17所示，主要包括三个方面：一是百分比河段编码的设计、二是以其为主键的地表水文数据的库结构设计、三是在数字地图中以河段建立的水系路径系统并将数据库结构赋予其中，此三方面都是该发明需要加以保护之处。步骤一：百分比河段编码设计百分比河段编码由3部分组成，(1)第1部分由B+SSS组成，反映河段所在的小流域(可以精确到4级)，比如海河流域划分为15个水资源三级区，C020200则代表永定河册田水库以上三级区；(2)第2部分是6位数字Nnnnnn，表示三级区内各河段的随机赋予的数字码，一条河段一旦赋予一个数字，则该数字连同三级区码就成为该河段的唯一并且永久的符号，终生不变，由此保证了河段编码的唯一性；(3)第3部分由Ffffff+Tttttt组成，该部分可以反映整个河段也可反映某个点或河段中一部分。Ffffff是起点在该河段的长度百分比，Tttttt是终点在该河段的长度百分比，如果是点则Ffffff和Tttttt数值相等。用长度百分比衡量河段上的相对位置，则不论河段长短，Ffffff+Tttttt都在0到100间变化，保证了编码的规范统一，最为重要的是可以维持编码的稳定与可扩展。表1河段编码结构表百分比河段编码是地表水基本单元——河段的“身份证号码”，每个河段具有唯一性，通过查询河段编码即可以找到该河段以及检索出河段上的其他相关信息，比如长度、流量、流速、水质目标等等诸多信息，而且每一河段一旦赋值，可不因水网的变化而重排。步骤二、水文数据库结构设计以百分比河段编码为主键设计了地表水文数据库主要数据表结构，该系列数据表由河段属性表及配套表三类组成。点、线、面和事件4类对象中最主要对象为河段组成的河段路径系统(FLOWLINE)，即动态分段模型中的链(含区段、弧段)，其对象属性见表2。表3为流线中双线水体部分(在流线中添加“辅助线”)的对应属性表。表4为点状要素属性表。表5为事件表，事件可为点事件，也可为线事件(如功能区划就是河段上的线事件)，此表可根据需求设计多个。表2河段路径属性表注：表1与表2为基础表。表3面状(湖库)水体属性表表4点状(站点)属性表表5事件表以上地表水文数据库系列表中都有河段编码即Reachno字段，河段编码是所有以上列出和以后根据需要新增数据信息表不可或缺的字段。河段编码是系统中所有数据信息表关联、检索、查询的主键、基础字段，通过它可以将流域内与水相关的点(站点)、线(区划)和面(集水区)等信息串联起来形成一个有机整体，为综合数据库的搜索、分析、挖掘创造可能。步骤三、河段路径系统及属性库实现本发明据上述百分比河段编码设计及河段水系路径系统等数据库结构设计在海河流域构建了该数据库(属国内首创)，具体步骤为：1.数据准备，包括粗糙的河流数字化进行细化，如河段间的非正常“缝隙”(GAP)进行连接等，面状水体(如水库、湖泊或沼泽)上虚拟流线(ArtificialFlowline)的绘制，根据各河道流量数据确定水流的流向等；数据准备包括断点接、添加人工流线、修改流向等工作，由于1：25万电子底图质量达不到地表水文数据库的基本要求，底层上的弧段、节点等需要进行修改或者补充，所有修改及补充都是为了保证河段路径(FLOWLINE)的连续完整性，包括下一步骤的虚拟流线的添加，特别是图6中出现的如河段间的非正常“缝隙”(GAP)或者同一河流不同弧段方向相对等情况必须加以纠正，否则拓扑关系会混乱不清。FLOWLINE流线是以线状表示的一维结构的路径网络系统，它必须是连续完整的反映水流的连通，对于1：25万电子地图上以线状表示的河流水体，这点没有问题，但对于河宽较大或湖泊水库等这些以面状表示的水体，需要人为的在水体中间部分添加辅助线(ArtificialFlowline)以保证流线的连通，如图1所示在湖泊地区勾划出与湖泊外河线的连接线，这些辅助线与湖泊外的河线一样对待，并在属性表中的特征码列及WATERBODY河段码上区别出来。流向是水体的重要特征，在FLOWLINE路径网络系统中必须反映出水流的方向并记录在属性库中，在FLOWLINE的属性库中有FNODE和TNODE两列分别记录河段的起点节点号和终点节点号，通过它可以判断出河段的上下游关系。对于自然河流流向是明确的，但对于闸控制及运河等人工影响大的河流需要了解水体流量等数据加以判断。对于自然河流流向是明确的，但对于闸控制及运河等人工影响大的河流需要了解水体流量等数据加以判断。如图1所示。2.河段识别及划分，主要根据河流自然交汇原则划分和识别河段，并建立路径系统。河段(REACH)在海河流域地表水文数据库中是一个全新而且是非常重要的概念，它是FLOWLINE路径网络系统的基本单元，就像大楼的方砖一样。对它的类型划分、定义方法及编码等基本上参考地表水文数据库中的思路。河段是水文特征相似的地表水片断，地表水文数据库中划分了四类河段，实际采用了三种河段，分别是transport,coastline,和waterbody河段，transport,coastline是基于线型特征的；而waterbody是基于面状特征的。HAIHE地表水文数据库中暂时不采用coastline，采用transport和waterbody两类河段。Flowline路径网络完全由transport河段组成，它主要代表了水体类型中的“溪水/河流”，“运河/沟渠”，“排水渠道”及“ArtificialFlowline”等水体类型，是河段中最为重要的一类，对于transport河段一般有三种定义规则来确定它的终点位置：1是同一特征规则；2是交汇点规则；3是支线规则。同一特征规则指特征单一的水体类型，比如纯粹的溪流/河流。对于类型相同的水体，比如同一条河流即使是具有不同特征的小段，也可以定义为一个河段(REACH)，如图2所示，河段1由3小段(1个季节段、1个非季节段和1个通过湖库的人工流线)组成。对于不用类型的水体，定义为不同的河段，如图3所示，上段水体为运河，下段水体为渠道，即划分为1A和2B两个河段。交汇点规则指一条transport河段是水流交汇点(包括河流起点、河口等)间的一段类型一致的水体。在此种规则下水流的分叉也作为交汇点对待，在水流连续并没有分叉的情况下(如图4所示)，此中规则可以适用。图3中的圈是节点，根据节点划分规则将此段划分为1A/2B/3C/4D/5E共计5各河段(REACH)。分叉规则一般在进入和流出面状水体如湖库/池塘的人工辅助流线时采用较多，它避免了在面状水体地区重新划分水流渠道、节点和分叉点，如图4所示，在湖沼地区有10个以上的弧段，按分叉规则定义为一个河段，包含A、B、C、D、E五个小段，而如果按交汇点规则就应分为5个河段。在海河流域地表水文数据库中主要根据这3种规则来划分河段(REACH)，对于例外还要根据情况修改规则来进行。3.河流的概化、级别确定：河流级别指的是用数字码标识水系网络中每一水流的主次关系，哪个是主流、哪个是支流。一般标识码的定义规则是，数字越小的河流级别越高，如图5所示，首先定义级别最高的河流－1赋予了那条直接流入大海的线表示的河流，直接流入1级河流的河流为2级河流－2赋予了图中灰线表示的河流，流入2级河流中的河流为3级别河流－3赋予了图中灰线表示的河流，以此类推，地表水文数据库中河流级别依此达到了9级以上，河流密布，在交汇点处区分干流支流，一般依据流量来确定；流量大的为干流，流量小的为支流。1：25万地形数据库中的5级以上的水体都有一个名称代码，存贮在属性表的HYDC字段中，该6位字符码的最后一位数字代表了河流级别，1—5分别表示1—5级河流，6表示扩充的六级河流，9表示京杭大运河。据此可以赋予5级以上河流正确的级别，在建立FLOWLINE路径系统中保留HYDC字段就可以获得各河流级别，对于运河(主要为北运河及南运河)，根据其流向及与其他级别河流交汇的情况以水资源分区分段赋予适合的级别。对于级别相同而入干流位置不同的河流(如图5中的两条线表示的2级河流)，为了对它们加以区分，在FLOWLINE属性表中增加了一个字段Levelid，字段为整型数字，赋值在河流级别相同的范围内，区别开彼此就可以了。河流级别及河流小级别的在FLOWLINE属性表中的定义及说明如下表6所示。表6FLOWLINE属性表字段名格式说明LevelInteger河流级别LevelidInteger同一级别河流的区分4.河段路径系统(FLOWLINE)建立及WATERBODY图层等及属性信息的添加：0、以上述处理识别后的1:25万海河流域数字地图为加工对象，在GIS中编写AML程序生成以百分比河段为编码的河段路径系统(FLOWLINE),其属性表内容在下一步骤中逐一完成：1、起终节点号的读取，编写AVENUESCRIPT程序自动完成读取。2、河段长度的计算，通过坐标投影转换及数据关联获得。3、河段所在河流名称的确定，编写AVENUESCRIPT程序自动完成。4、河段所在河流类型的确定，编写AVENUESCRIPT程序自动完成5、河段所在河流级别的确定，在河流概化分析基础上人工赋值及修正。6、人工流线河段的自动识别，程序类似河流名称及类型的识别。5.质量控制以及数据检查：河段路径系统水系遍历图的正确与否直接影响到整个综合数据库(KM)系统基于水资源水环境综合管理的应用软件工具的开发编制过程，决定了这些应用软件输出结果的正误，由此可见，海河流域水系遍历图为海河流域水资源水环境综合管理所需数据信息系统的核心要素之一。影响水系网络遍历操作的根本原因有以下两个方面：1、河段流线(Flowline)有“缝隙”(GAP)存在，造成遍历非正常中断，如图6所示：每个步骤都很重要、关乎到流线拓扑关系建立的成败，下面就其中较重要的部分加以说明。在图6中，河段A在点d与点c之间存在一个“缝隙”(Gap)，图中圆形区域的虚线表示水系中应该存在而实际数字化过程里中断了的流线。这种情况下，我方通过GIS软件建立的拓扑关系将显示A河段与C河段无上下游关系，这与实际情况不符，这种错误的存在，将会给流域水环境与水资源的动态管理决策提供错误的数据信息，导致管理决策失误。2、河段流向确定不正确，造成水系网络遍历非正常中断，如图7所示：在图6中，三个河段A、B、C的箭头汇集到了一点，其中箭头方向代表了河段流线的水流方向。由于下游河段C流向手工确定时发生错误，造成水系网络遍历在河段A、B处中断，而不是继续流向C，我方应检查此种情况，并重新定义流向(如灰线C所示)。针对以上两个方面的错误，需对以下三个方面进行编程检查，此也是对数据准备效果的检测：(1)整个水系网络的任一河段是否都能向下游遍历，直至入海河段或TFLAG值定义为1的河段。(2)整个水系网络的任一河段是否都能向上游遍历，直至河源河段或SFLAG值定义为1的河段。(3)任一LEVELID河段之间在该条河流上向上游遍历或向下游遍历是否连续，直至到达高一级别的河流河段。检查报错，则需返回空间拓扑建立步骤，检查河流流线是否连贯，河段水流流向是否正确；如上述程序检查通过，则将形成的河段水系遍历图提供给海河水利委员会相关部门，咨询水系遍历的正误。如上述步骤全部通过，则海河流域河段路径系统的空间拓扑关系建立工作正确完成。两功能区整合等应用：在海河流域并存着两种既相似又不同的区划，即水利部门划分的水功能区划和环境保护部门划分的水环境功能区划。两个功能区的集成整合可以实现环境污染源、水质数据和水量数据的统一，最终为水资源和水环境综合管理奠定基础。建立百分比河段路径系统为核心的地表水文数据库是整合不同区划的有效技术手段，两功能区划也是河段路径系统上的重要事件。以河段路径系统对不同的区划进行度量，用其动态分段功能将区划拆解分析，形成百分比河段编码联系下的区划综合，避免了区划的重叠和水质目标的冲突，还扩大了原有区划的水体范围。应用地表水文数据库－河段路径系统整合两区划的技术路线如图8所示。河段路径系统的综合实用性可与其它数据如水文监测或污染源数据等与综合区划目标联系起来，为实现综合管理的功能区划达标分析，排污许可管理，取水许可管理等准备条件。以百分比河段编码为线索构建的海河地表水文数据库在整个综合数据库中发挥着数据整合集成的关键作用，各种数据库通过海河流域百分里河段编码实现联系：点类数据和线类数据通过事件表与海河河段编码建立关联，面类数据(如土地利用、等)通过GIS叠加分析与海河河段编码建立关联，SWAT模型等分布式水文模型基本上都是通过该方式将土地、土壤利用数据与子流域联系起来的。可见，海河流域百分比河段编码为数据综合分析和情景分析结论的有效表达准备了一个良好的基础平台。海河地表水文数据库数据(知识)整合框架图如图9所示。水资源水环境知识库的构建离不开地理要素数据的管理和技术(GIS)的应用：①水资源水环境管理的空间性需要GIS加以展示并体现出来；②水资源水环境管理的复杂多变性需要借助地理要素的相对稳定性加以坐标衡量，以提高水资源水环境信息库的稳定性；③水资源水环境数据信息建立在地理要素之上，可提高资源环境信息库的共享性。稳定的地理要素的选择是水资源水环境信息库建设的关键，选择河段作为编码的主要对象和知识库最基本的线索是明智有效的选择，就像管理一群人的信息，它们的要素是每一个人、人与人间的关系以及人与人间发生的事件(合作、冲突等现象)，关系、事件相对人来说要多变不定，而人是人群管理中相对稳定的基本因素，其符号化——身份证号(像烙印一样伴随每个人的一生，终生不变)就成为人群管理信息库中的主键，是信息组织和查询检索的“主线索”，是“龙头”。借鉴在美国应用20年之久的国家水文数据库(NHD)建立方法的核心技术百分比河段编码技术，在国内资源环境信息知识库中首次选择河段为线索(主键)设计并建立了海河流域地表水文数据库，填补了国内河段无编码的空白，为水资源水环境的信息、知识整合及共享创建了一个可行的数据通路，使综合管理在技术上成为可能。实施例说明1：百分比河段编码与Pfafstetter河段编码的可扩展性比较：百分比河段编码满足一般河段编码的唯一性，简单可操作，与其他编码方案(比如Pfafstetter河段编码)相比较优点在于，不因水网的变化(或错误)而导致编码的重排，具有较大的灵活性与稳定性。如图10所示。Pfafstetter河段编码采用奇偶数区分支流与干流，下一级在前一级后加码，编码长度不统一；依赖4个最大支流的判断，一旦判断有误或者在水系地图有错误需要修改、比例尺变大需要增加河流枝杈时，Pfafstetter河段编码需要重新赋值。如图11所示。图11为水系的摡化图，最下方的河段，以百分比河段编码整段编码为C030600001375000000100000(C为大流域字母编号，比如海河流域，030600为其下的某子流域，比如滦河，001375为该流域内各河段的随机顺序码，后面河段的起点百分比和终点百分比)，假如在该河段的中点新假如一条支流，按照百分比河段，分为的两段各自编码分别为C030600001375050000100000和C03060000137500000005000，其编码没有改变；而采用Pfafstetter河段编码，没有新加入支流前，该河段编码为1，加入支流后变为1和3。扩展性与稳定性经过比较，两者的差别是明显的。说明2：百分比编码河段水系源头上溯及河口下溯等联通性地表水文数据库也是河段路径系统，记录了水系实际的拓扑关系，具有水系的联通性，地表水文数据表中有专门字段记录河段起点和终点节点码，据此可溯水系源头、可达水系河口、方便快捷查找地表水系的任意部分，此点是进一步开发污染应急指挥系统的基础，进一步说明了该方法建立的地表水文数据库的实用性。图12中红线为海河流域的滦河干流，在以百分比河段编码建立的海河流域地表水文数据库中，可以快速的确定流域内的某个干流(比如滦河)的源头——从渤海口一直到源头。图13中红线为海河流域的滦河干流，在以百分比河段编码建立的海河流域地表水文数据库中，可以快速的确定流域内的某个干流(比如滦河)——从一源头一直到入渤海口。图14中红线为海河流域的滦河水系，在以百分比河段编码建立的海河流域地表水文数据库中，可以快速的设别某点的上游及其支流水系。说明3：海河流域百分比河段编码为地表水文数据库河段编码由3大部分组成：(1)第1部分由B+SSS组成，反映河段所在的水资源三级区。海河流域划分为15个水资源三级区，C020200则代表永定河册田水库以上三级区；(2)第2部分是6位数字Nnnnnn，表示三级区内各河段的随机赋予的数字码，一条河段一旦赋予一个数字，则该数字联同三级区码就成为该河段的唯一并且永久的符号，终生不变，由此不仅保证了河段编码的唯一性，还提供了编码可扩展性和稳定性；(3)第3部分由Ffffff+Tttttt组成，反映河段上某个点或一段。Ffffff是段的起点长度百分比，Tttttt是段的终点长度百分比，如果是点则Ffffff和Tttttt数值相等。用长度百分比衡量河段上的相对位置，则不论河段长短，Ffffff+Tttttt都在0到100间变化，保证了编码的规范统一。一个完整的百分比河段的编码如图15所示。海河流域河段路径系统(图中白点为河段的节点)如图16所示。海河流域河段路径系统属性表如下表7所示。表7海河流域河段路径系统属性表最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。当前第1页1 2 3