礦地一體化管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

基于GIS的礦地一體化管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)摘要：針對(duì)目前礦產(chǎn)資源管理和土地資源管理中存在的問(wèn)題，提出了基于GIS的礦體一體化管理信息系統(tǒng)，本系統(tǒng)為加強(qiáng)礦地一體化管理供應(yīng)了科學(xué)管理手段和決策支持。具體介紹了系統(tǒng)的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)。關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)土地資源礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)管理二次開(kāi)發(fā)礦地一體化應(yīng)用背景土地資源和礦產(chǎn)資源都是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ),也是人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的牢靠物質(zhì)保證,兩者在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有重要地位。近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展,尤其是GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)的發(fā)展,使得GIS技術(shù)在礦產(chǎn)資源管理與土地資源管理方面的應(yīng)用漸漸增多,技術(shù)也日趨成熟。以GIS為平臺(tái)的各種資源管理信息系統(tǒng)的建立使得土地資源管理與礦產(chǎn)資源管理的數(shù)字化、數(shù)據(jù)處理的速度和質(zhì)量、辦公自動(dòng)化水平越來(lái)越高。然而土地資源與礦產(chǎn)資源二者又有特別緊密的關(guān)系，二者長(zhǎng)期的分別管理造成了諸多問(wèn)題。二者的結(jié)合管理勢(shì)在必行，之前分別的信息必需進(jìn)行整合管理。加快礦地結(jié)合管理的協(xié)助信息系統(tǒng)應(yīng)用而生。需求分析系統(tǒng)需求分析是應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),是進(jìn)行優(yōu)良的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,也是系統(tǒng)生命力的保證,需求分析使GIS開(kāi)發(fā)者可以明確地了解用戶(hù)對(duì)GIS內(nèi)容和行為的期望和需求。通過(guò)具體了解我國(guó)礦產(chǎn)資源管理和土地資源管理現(xiàn)狀發(fā)覺(jué)，目前我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)采存在諸多不合理現(xiàn)象，如無(wú)序開(kāi)采，亂采亂挖，無(wú)節(jié)制開(kāi)采等問(wèn)題，導(dǎo)致了資源的嚴(yán)峻的奢侈和何不合理利用。礦山平安問(wèn)題日益突出，而土地資源管理和礦產(chǎn)資源的的長(zhǎng)期分別管理使得環(huán)境破壞尤以土地的破壞更為突出。開(kāi)采導(dǎo)致的土地塌陷，壓占，污染物排放遷移導(dǎo)致了大量的土地，尤其是農(nóng)地破壞嚴(yán)峻。開(kāi)采現(xiàn)狀和資源回收狀況不清、儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)改變數(shù)據(jù)不能得到剛好的更新、礦區(qū)環(huán)境污染土地破壞現(xiàn)狀不清，礦區(qū)環(huán)境評(píng)價(jià)信息不足夠、礦產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)依據(jù)不足、開(kāi)采沉陷無(wú)法精確預(yù)料、村莊搬遷無(wú)法提前預(yù)報(bào)、礦區(qū)違規(guī)越界行為嚴(yán)峻給開(kāi)采規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、生態(tài)重建等工作造成了很大的障礙，以上問(wèn)題急需礦產(chǎn)資源和土地資源結(jié)合管理，通過(guò)二者信息整合實(shí)現(xiàn)地上和地下信息相結(jié)合，即地下礦產(chǎn)資源賦存、地質(zhì)條件、儲(chǔ)量、礦業(yè)權(quán)信息、開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀、采礦設(shè)計(jì)，開(kāi)采工作面位置、巷道位置等礦山信息和土地利用現(xiàn)狀、土地權(quán)屬、土地破壞程度、土地復(fù)墾現(xiàn)狀等土地信息進(jìn)行結(jié)合，外加礦區(qū)環(huán)境實(shí)時(shí)調(diào)查信息實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源和土地資源一體化管理。實(shí)現(xiàn)對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)采實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、環(huán)境資源破壞，村莊搬遷，違規(guī)越界剛好預(yù)警告知、礦山環(huán)境精確評(píng)價(jià)、補(bǔ)償費(fèi)精確估算收取、土地復(fù)墾實(shí)施監(jiān)管從而實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源和土地資源可持續(xù)合理利用。系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目前在應(yīng)用型的地理信息系統(tǒng)中,有2種設(shè)計(jì)方式:Client/Server(C/S)模式和Browser/Server(B/S)模式。其中B/S模式是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)的,它是一種!胖服務(wù)器?、!瘦客戶(hù)端?的運(yùn)行模式。C/S模式是傳統(tǒng)的、技術(shù)成熟的模式,雖然維護(hù)要求較高、操作也較困難,但它與B/S模式相比對(duì)于圖形數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的編輯處理實(shí)力,對(duì)于空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)效率較高,而且具有穩(wěn)定的保密性和平安性,而這些正是應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)中核心的要求。所以,本文采納C/S模式進(jìn)行設(shè)計(jì),以滿(mǎn)意礦產(chǎn)資源管理信息系統(tǒng)中海量數(shù)據(jù)的處理要求。礦產(chǎn)資源管理信息系統(tǒng),主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理和系統(tǒng)應(yīng)用2個(gè)部分,圖1是礦地一體化管理信息系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖。圖1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)依據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)將礦地一體化管理信息系統(tǒng)下設(shè)9個(gè)工功能模塊:系統(tǒng)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)輸入編輯子系統(tǒng)、礦山信息管理子系統(tǒng)、礦區(qū)土地管理子系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、礦區(qū)環(huán)境評(píng)價(jià)子系統(tǒng)、預(yù)警子系統(tǒng)、信息查詢(xún)子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)。其中系統(tǒng)管理子系統(tǒng)包括系統(tǒng)設(shè)置、系統(tǒng)平安管理、數(shù)據(jù)維護(hù)管理3個(gè)模塊；數(shù)據(jù)輸入編輯子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)輸出3個(gè)模塊；礦山信息管理子系統(tǒng)包括礦山基本信息管理、儲(chǔ)量管理、礦業(yè)權(quán)管理、補(bǔ)償費(fèi)管理、報(bào)表臺(tái)賬管理4個(gè)模塊；礦區(qū)土地管理子系統(tǒng)包括地籍管理、土地復(fù)墾項(xiàng)目管理2個(gè)模塊；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括開(kāi)采現(xiàn)狀管理、掘進(jìn)工作面管理、巷道管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、土地沉陷監(jiān)測(cè)5個(gè)模塊；礦區(qū)環(huán)境評(píng)價(jià)子系統(tǒng)主要是礦區(qū)環(huán)境管理；預(yù)警子系統(tǒng)包括村莊搬遷預(yù)警、環(huán)境破壞預(yù)警、違規(guī)越界預(yù)警3個(gè)模塊；信息查詢(xún)子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)查詢(xún)、圖形查詢(xún)、定位閱讀、統(tǒng)計(jì)4個(gè)模塊；信息發(fā)布子系統(tǒng)包括基本政策信息發(fā)布、村莊搬遷通告、環(huán)境破壞處理通告、違規(guī)越界處理通過(guò)告、其他信息發(fā)布4個(gè)模塊。限于篇幅本文只給出系統(tǒng)的二級(jí)功能模塊圖。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)礦地一體化管理信息系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)是海量的。所以,合理的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的核心,有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)遵循圖形實(shí)體分層、圖形分區(qū)分幅索引、屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)既分別又連接的原則。數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)將系統(tǒng)需求分析得到的用戶(hù)需求抽象為信息結(jié)構(gòu),即概念模型的過(guò)程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),它是礦地一體化管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常有四類(lèi)方法:自頂向下(定義全局再逐步細(xì)化)、自底向上(定義局部集成全局)、逐步擴(kuò)張(定義核心再向外擴(kuò)充)和混合策略(自頂向下和自底向上相結(jié)合)。概念結(jié)構(gòu)能真實(shí)的、客觀的、充分的反映現(xiàn)實(shí)世界,以及事物之間的聯(lián)系,是現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)模型。描述概念模型最常用的方法是采納實(shí)體-聯(lián)系模型(E-R模型),它利用空間實(shí)體之間存在的空間關(guān)系作為聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)就是把概念模型映射為計(jì)算機(jī)中為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型,并用數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言表達(dá)出來(lái),一般方法是將實(shí)體-聯(lián)系模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系數(shù)據(jù)模型。此外,為了消退異樣、改善完整性、一樣性和存儲(chǔ)效率,一般使關(guān)系達(dá)到第三范式(3NF)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)1）圖形數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。依據(jù)!圖幅-圖層-圖元?來(lái)進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì),其核心就是依據(jù)不同分類(lèi)和須要,設(shè)計(jì)相應(yīng)的圖層以及不同圖元的組合圖層。基本圖件資料錄入,并將柵圖進(jìn)行矢量化。把系統(tǒng)所需的基本圖件資料劃分為行政區(qū)域、水系、交通、基礎(chǔ)設(shè)施、城鎮(zhèn)、地層、斷裂、構(gòu)造、巖體、成礦區(qū)、探礦工程等圖層。地圖標(biāo)準(zhǔn)為:高斯-克呂格投影(6度帶),1954年北京坐標(biāo)系和1956年黃海高程系。柵格圖僅作為背景底圖。2)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中每個(gè)空間實(shí)體都有相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù),依據(jù)礦產(chǎn)資源管理的要求,設(shè)計(jì)各種表格,并規(guī)定各數(shù)據(jù)項(xiàng)的類(lèi)型、長(zhǎng)度等。各數(shù)據(jù)表之間通過(guò)屬性ID號(hào)建立查詢(xún)關(guān)系。3)圖形庫(kù)與屬性庫(kù)的聯(lián)接。在圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中,每一個(gè)圖元都有一個(gè)圖元編號(hào),并且是唯一的,所以通過(guò)設(shè)定圖元編號(hào)為關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)圖形庫(kù)與屬性庫(kù)的關(guān)聯(lián)。同時(shí),由于地理信息系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)管理功能較弱,因此采納MicrosoftSQLServer2000數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)困難的數(shù)據(jù)管理功能。4)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)。礦地一體化管理信息系統(tǒng)所需的海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是特別重要的,它關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的完整性和有效性。由上述分析可知,系統(tǒng)數(shù)據(jù)一般可分為3種形式:空間數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化屬性數(shù)據(jù)及非結(jié)構(gòu)化文檔資料數(shù)據(jù),它們之間的信息關(guān)聯(lián)可以通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（1）數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施在進(jìn)行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后,設(shè)計(jì)者對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能已經(jīng)分析得較為清晰了,但這還只是停留在文檔階段。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本目的,是為用戶(hù)供應(yīng)一個(gè)能夠?qū)嶋H運(yùn)行的系統(tǒng),并保證該系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效。數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)施主要是依據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上建立實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)入數(shù)據(jù)并進(jìn)行程序的調(diào)試。它相當(dāng)于軟件工程中的代碼編寫(xiě)和程序調(diào)試的階段。用具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)供應(yīng)的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL),把數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果轉(zhuǎn)化為程序語(yǔ)句,然后經(jīng)DBMS編譯處理和運(yùn)行后,實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)便建立起來(lái)了。目前的許多DBMS系統(tǒng)除了供應(yīng)傳統(tǒng)的吩咐行方式外,還供應(yīng)了數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的圖形化定義方式,極大地提高了工作的效率。（2）系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)基于GIS技術(shù)的應(yīng)用型系統(tǒng),系統(tǒng)總體功能的實(shí)現(xiàn)一般都主要體現(xiàn)在6個(gè)方面:輸入、輸出、圖形編輯、空間分析、數(shù)據(jù)庫(kù)管理以及系統(tǒng)服務(wù)。系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)也就是程序設(shè)計(jì)的過(guò)程。為了易于理解、閱讀、便于維護(hù),應(yīng)當(dāng)選用好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格,盡量避開(kāi)不必要的數(shù)據(jù)和邏輯方面的錯(cuò)誤,提高程序的穩(wěn)定性和健壯性。由于系統(tǒng)是基于GIS技術(shù)的,所以在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)還要先分析選用的GIS軟件已有的功能和組件,確定須要開(kāi)發(fā)的功能,避開(kāi)增加二次開(kāi)發(fā)的工作量,縮短開(kāi)發(fā)周期,提高開(kāi)發(fā)效率。總結(jié)礦地一體化管理信息系統(tǒng),是基于GIS軟件,采納二次開(kāi)發(fā)的方式,集中運(yùn)用地理信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、面對(duì)對(duì)象技術(shù),把現(xiàn)有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與地理數(shù)據(jù)有機(jī)融合起來(lái),以GIS獨(dú)特的方式直觀、形象地顯示在地圖上,并建立關(guān)聯(lián)分析,能夠?qū)崿F(xiàn)土地資源和礦產(chǎn)資源管理的一體化管理，解決相關(guān)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源和土地資源可持續(xù)合理利用。參考文獻(xiàn)（1）車(chē)學(xué)文.云南省國(guó)土資源廳國(guó)土礦產(chǎn)資源管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述{J}.地礦測(cè)繪2003,19(2):21—23（2）張春明,孫豁然,姜紹飛,等.基于GIS技術(shù)的礦產(chǎn)資源管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息:管控一體化,2005,21,8(3):153-154.（3）劉哲,甘德清,趙紅蕊.基于GIS的礦產(chǎn)資源規(guī)劃信息系統(tǒng)[J].金屬礦山,2006(10):58-60.（4）沈泉飛,顧和和,張海榮,等.礦產(chǎn)資源管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].信息技術(shù),2006(5):19-22.（5）張春明,孫豁然,王恩德,等.礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)空間屬性數(shù)據(jù)建模方法[J].金屬礦山,2005(6):33-35.（6）高建國(guó),郭君.礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)構(gòu)建及