全国矿业权实地核查数据采集与信息系统建设

王永志，林 燕，李景朝，郭 佳

(1.吉林大学仪器科学与电气工程学院，教育部地球探测重点实验室，吉林 长春 130026；2.中国地质调查局发展研究中心， 北京 100037；3.中国地质调查局发展研究中心地质信息技术实验室，北京 100037；4.中国煤炭地质总局航测遥感局，陕西 西安 610054；5.北京信息科技大学， 北京 100192)

全国矿业权实地核查工作主要分成两个阶段，即野外实测和室内整理。矿业权实地核查数据整理是野外实测工作的延续，它根据野外实测成果和已有资料进行室内整理，采用各种软件工具为每一个被核查的矿业权编制一组成果数据。此次核查工作涉及全国除台湾省外31个省(市、区)，遍及2800多个县，约15万个矿业权。为保证核查成果数据质量，项目办研究制定了《全国矿业权实地核查数据采集与整理技术要求》和《全国矿业权实地核查数据验收技术要求》等一系列标准[1-3]，为成果数据的格式与内容提供了统一的规范；研发了相应的数据采集、数据验收、数据管理与分析等系统与软件工具，保证了成果数据可信、可管、可用，为后续应用打下良好的数据基础。

1 数据模型

矿业权登记库是在各级国土资源管理部门中保存矿业权的数据库[4-5]，并配有相应的管理系统。本着突出重点、易于实现的原则，从矿业权登记库中提取出许可证号、矿种、所在行政区等部分重点数据项，再增加少量与核查特性相关的数据项，组成本次矿业权核查的属性数据内容。另外，为每一个矿区增加了一幅完整的勘查工程或开采工程平面图、一个基本情况说明、一张对照表、一个图件说明。矿区平面图包括了矿业权边界线、边界面、拐点、钻孔、采区、巷道、采剥面等能体现矿业权实际空间位置及其特性的一些主要空间要素。图1给出了全国矿业权实地核查成果数据模型，它由矿业权登记库(采矿申请登记、勘查项目登记)、矿业权核查库(采矿权核查、探矿权核查)、标准化词表、辅助规则库等几大部分组成，其中核查库占主导地位；与每一条核查记录对应的还有单个矿业权核查成果数据，它包括属性数据和空间数据两大类，其中属性数据包括核查对照表、矿业权基本情况说明，而空间数据则包括图件基本说明、CAD或MapGIS、ArcGIS、PDF等。将单个矿业权按照行政区进行汇总，再加以相应的基础地理、基础地质图等，则会形成各级矿业权成果数据(全国、分省、分市等)。

图1 矿业权核查数据模型

2 信息系统功能

2.1 系统功能

全国矿业权实地核查信息系统，主要包括在线月报、数据采集、数据验收、数据库管理与分析等四个大部分，数据采集系统又分为属性数据采集系统和空间数据采集系统两个子系统。图2给出了全国矿业权实地核查信息系统的总体功能框图。

图2 信息系统总体功能框图

1)在线月报子系统：主要包括基础数据维护、增加月报护、月报基本查询、月报详细显示、月报修改、月报删除、汇总统计、汇总分月对比、进度排名等子功能。

2)属性数据采集子系统：主要包括采矿业权登记库的导入、查询、清空、导出等，矿业权核查数据的录入、导入、查询、修改、删除、生成对照表、导出等，基本情况说明录入、查询、生成，图件基本说明的录入、查询、生成、导出，等等(矿业权包括采矿权、探矿权)。

3)空间数据采集子系统：主要实现指定矿业权空间数据的绘制，包括绘制地理信息(主要有控制点、居民地、公路、铁路、水系、政区等面线要素及相应注记等)、探矿权信息(包括探矿权边界、探矿权拐点和注记、勘探线和注记、钻孔和注记、探槽、探井、探峒、填图区域，等)、采矿权信息(包括采矿权边界、采矿权拐点和注记、井口及注记、巷道及注记、采区面及注记、采剥面及注记、采空区面及注记等)、数据处理(地形底图归带、原始测量点处理、规范化测量数据展点、高程点输出、空间要素规范化检查、查找错误圆、输出分类数据DXF、Shapefile数据分要素输出、创建打印用DWG等)，以及项目管理、特殊区信息、辅助功能等其他功能。

4)核查数据验收子系统：主要实现对矿业权成果数据的属性数据与空间数据的两类检查，列出问题的同时给出修改建议，属性数据检查主要包括基数、数据结构、数据项值有效性、外键关联、坐标有效性及坐标差等内容检查，空间数据检查主要包括区域坐标与空间边界一致性、面与线吻合性、Shapefile格式数据显示正确性、要素属性值有效性等方面的检查。

5)数据库管理与分析系统：主要包括单个矿业权的入库、查询、修改等基本管理功能之外，还包括多种查询与分析功能，其中属性数据统计分析和空间数据查询功能较多。①属性数据统计分析：主要包括按行政区划统计、按矿种统计、按发证类别统计、按取得方式统计、按经济类型统计、按开采方式统计采矿权、按勘查阶段统计探矿权、按发证类别与矿种统计、按经济类型与省份统计、按发证类别和开采方式统计、按矿种和省份统计、等等，每个统计均对采矿权核查、探矿权核查或二者兼有分别进行统计；②空间数据查询：主要包括空间数据浏览、空间要素与属性一致性、采矿权图层要素查询、探矿权图层要素查询、采矿权属性与空间交互、探矿权属性与空间交互、按矿种形成全国分布图(点状采矿权、点状探矿权、面状采矿权、面状探矿权)、全国矿业权分布图(点状采矿权、点状探矿权、面状采矿权、面状探矿权)、全国矿资源分布图、矿业权空间定位、采矿权单矿权数据显示(CAD、ArcGIS、MapGIS、PDF、图件基本说明、对照表、矿业权基本情况说明、矿业权属性等)、探矿权单矿权数据显示等。

2.2 系统组成

图3描绘了全国矿业权实地核查信息系统的组成，以及各子系统之间的关系。可以清楚的看出，各子系统之间顺序关系和并行关系，以及其他系统与本系统的联系(如“矿政管理一张图”虽不属于本系统，但是与本系统之间存在着衔接关系)。月报系统贯穿了数据采集系统、数据验收系统、数据库管理系统及一部分深度应用。

图3 信息系统组成与子系统关系

3 系统框架

3.1 系统总体架构

全国矿业权实地核查信息系统，总体分为四个阶段、四个系统(图4)。四个阶段是数据采集与整理、数据验收、数据汇总与深度应用，四个系统是月报系统、数据采集系统、数据验收系统与数据库管理系统。四个阶段相互衔接、互为源与目标：数据采集与整理(数据验收、数据汇总、深度应用)，即数据采集的结果作为数据验收阶段的数据源，通过数据验收的数据又作为数据汇总阶段的数据源，深度应用数据来自全国矿业权核查数据库。

图4 信息系统总体架构

3.2 系统技术框架

图5给出了系统技术框架要。本系统基于企业级分层结构设计，它是数据采集、验收、管理等多个系统的技术框架合集，空间数据采集使用Visual C++基于CAD进行二次开发编程实现，数据验收与数据管理系统采用Visual Studio 2008的WinForm(C#)基于ArcGIS进行二次开发实现的。在数据库管理与分析系统中，还加入了基于面向服务SOA的搭建模式，以实现数据集成与共享[6-7]。即包括应用层、网络层、Web服务层、业务逻辑与数据访问层、数据库层。应用层由用户通过图形界面与系统进行通信，向系统发出请求或由系统显示执行结果；业务组件是具体实现用户发出的各种请求的重要组件，由属性数据组件、空间数据处理组件组成，其中空间数据组件具体在完成具体的功能时需要调用ArcObjects组件实现；通过ADO.NET等数据引擎实现业务组件中属性数据的各种查询、统计等功能，而由ArcSDE具体实现空间数据处理组件与后台数据库的交互；网络层是网络传输层，它可是广域网也可以是局域网，取决于数据库的部署情况；后台数据库是整个系统的数据源泉，主要由一个大的数据库组成(Oracle，也可以使用小型数据库)，由它可以衍生出若干个小的数据库，甚至可以分离出单个矿业权的各种数据。本数据库可以Web服务组件与其他数据库或系统进行交互。

图5 系统技术框架

4 系统应用

全国矿业权实地核查数据采集系统发放到全国各省实地核查承担单位，由室内整理人员完成数据采集，由于采集软件符合一线测量人员的操作习惯，提供自动生成对照表、自动按标准生成要素、配置图式符号、输出图件等便捷功能。最突出的特点之一是，能够实现CAD格式采集数据一键无损转换成符合技术标准要求的ArcGIS Shapefile格式成果数据，突破了传统采用FME、ArcToolbox等工具进行转换的费时费力且难以避免数据丢失的做法，不但极大地减少的工作量，还从根本上保证了数据质量。图6为系统主界面。

核查成果数据验收全国统一标准，结合图面检查、计算机检查、人机交互检查三种方法。数据验收软件从多个角度对成果数据进行检查，实现了许多短时间内人工难以实现的工作(如加载并检查每一个矿业权的每一个Shapefile数据)。数据验收过程中发现并解决的问题有20大类、累计达450万个错误项，系统自动生成需要人为查看、判断的图片近160万张，为数据修改提供参考。数据采集和验收软件同时下发，强调数据整理人员自检及交叉检查，在省级数据验收时严格遵循致命性错误“一票否决”制度。省级核查成果数据按照验收专家的意见修改之后，还要进行复核，复核合格方可进行成果验收。这种多级数据验收机制有效的保证了核查成果数据的质量。

图6 系统主界面

5 结论

全国矿业权实地核查数据整理相关技术要求和软件系统，在全国除台湾省外31个省(市、区)的核查中全面推广，广泛使用，完成了约15万个矿业权核查数据的整理、采集、验收、汇总、管理等工作，数据总容量约700GB，成果已于2010年底通过国土资源部验收。通过对核查成果数据多角度的统计分析，加深了对我国矿业权分布特征的全面了解。在实地核查数据整理过程中，形成的一套完整的、成熟的数据质量保障体系，得到了各级领导的认可，为同类其他全国性专项的开展起到了示范作用，并提供丰富的经验。

目前，核查成果已在矿业权登记库的更新与换证、地质找矿突破战略行动、矿政管理“一张图”、国土资源“一张图”等方面展开了深度应用，并取得了喜人的阶段性成果。通过不断发挥其主动为经济发展与社会进步服务的公益性作用，挖掘其应有的社会价值，创造出更大的贡献。

[1] 谭永杰，常玉刚，等. 全国矿业权实地核查工作指南与技术要求[M].北京：中国大地出版社，2008.

[2] 全国矿业权实地核查项目办公室.全国矿业权实地核查数据采集与整理技术要求[R].中国地质调查局发展研究中心，2009.

[3] 全国矿业权实地核查项目办公室.全国矿业权实地核查数据验收技术要求[R].中国地质调查局发展研究中心，2009.

[4] 国土资源部信息中心.采矿权登记数据交换文件技术说明[R].2009.

[5] 国土资源部信息中心.探矿权登记数据交换文件技术说明[R].2009.

[6] 王永志，潘懋，何文娜.基于ArcGIS和SOA的国家级油气资源数据库管理系统的设计与实现[J].吉林大学学报：地球科学版，2009，39(5)：953-958.

[7] 王永志，张道勇，潘懋.基于SOA和GIS的石油潜力数据库系统[J].吉林大学学报：信息科学版，2009(27).