基于MapGIS的固体矿产岩芯数据库系统设计与实现*

张学华，郑贵洲

(1.河南省经贸工程技术学校，河南郑州 450053;2.中国地质大学信息工程学院，湖北武汉 430074)

基于MapGIS的固体矿产岩芯数据库系统设计与实现*

张学华1，郑贵洲2

(1.河南省经贸工程技术学校，河南郑州 450053;2.中国地质大学信息工程学院，湖北武汉 430074)

固体矿产数据是地质勘探的重要成果，传统的勘探数据管理方法已不适应实际工作的需要。为了进一步提高效率，基于MapGIS平台和SQL Server2000数据库，建立河南固体矿产岩芯数据库系统。该系统实现了钻孔岩芯资料的规范化录入、科学化管理;实现了钻孔柱状图、等厚线图等相关图件编制及自动化成图，可完成钻孔岩芯数据空间分析和查询。

钻孔岩芯;数据库;MapGIS;SQL Server;河南省

0 引言

地质勘查钻孔信息编录是找矿地质勘探工作中的一项经常性的、重要的基础作业，它是将直接观察到的岩芯的情况或经综合研究后的结果，正确、系统地用文字和图表加以表达与说明，以解决和反映找矿勘探工作中的地质问题。河南省拥有众多的矿业企业，每年大约有几十万米的钻探工作量，由于非公有矿业的比例的不断加大，统一的地质勘探钻孔信息管理变得非常急需，否则信息的丢失将会导致大量的重复工作。加之地质勘查工作从初步的现场调查到开始采矿或正式施工，中间经过的时间可能长达几年、几十年，这就使得原始地质钻孔信息资料几年、几十年后可能还有价值。然而，由于不可避免的人事变动，以及传统存储媒介本身的缺陷，原始地质钻孔信息可能存在丢失或失真问题。地质勘探成果原始资料内容繁多、数量巨大、关系复杂。传统的资料管理方法已不能满足现代管理的需要[1]。显然，实现科学和规范的管理方式是改变这种状况的必由之路，数据资料的自动化管理是现代信息技术的发展趋势。将GIS技术、数据库技术及计算机自动成图和分析引入地质科研和生产中也是当前的地学发展趋势[2，3]。建立岩芯钻孔数据库是信息化工作中重要环节，开发基于数据库技术和地理信息系统技术的岩芯数据库系统，可为岩芯数据管理提供自动化、信息化、现代化的技术手段。将原始地质钻孔信息资料全面、完整、直观地记录下来，这种记录方式记录的数据应能较容易为人理解，便于查询、保存以及随时更新，而且不因钻探工程师或地质工程师的编录水平而变化，并且基于记录的数据可进行统计分析及钻孔柱状图、勘探剖面图及勘探平面图等勘探中常用图件的自动成图。利用岩芯钻孔数据库便于地质人员随时动态修改更新数据，快速查询所需的信息，有效分析成矿环境，并最终提高岩芯数据的服务水平和管理决策能力。

1 系统总体设计

1.1 软件环境

关系型数据库主要有Oracle公司的Oracle10g、Microsoft公司的SQL Server2000、IBM公司的DB2以及Access等。由于矿区数据量较大，而Access数据库不能满足大数据量管理的需要，Oracle数据库虽用来管理空间数据比较方便，但开发技术难度大。因此，考虑到空间数据管理能力、对海量数据存储的支持能力等技术优势，系统选择SQL Server2000作为数据库平台。MapGIS平台具备了强大的图形编辑处理能力、任意图幅边界的海量图库建库与管理功能、完备的错误检查/自动纠正及误差校正功能以及高性能的空间数据检索查询功能等，MapGIS7.0实现了面向空间实体及其关系的数据组织、高效海量空间数据的存储与索引、大尺度多维动态空间信息数据库、三维实体建模和分析，具有TB级空间数据处理能力、可以支持局域和广域网环境下空间数据的分布式计算、支持分布式空间信息分发与共享、网络化空间信息服务。MapGIS为支持用户进行二次开发，提供了完整的二次开发库，用户可以在MapGIS平台上开发面向各自领域的应用系统[4]。为了减少失误，在目前技术力量不足的情况下，本系统建设采用国产的MapGIS软件作为基础平台。

1.2 系统体系结构

为了实现河南“岩芯数据库”信息化建设的目标，全面推进河南岩芯数据库建设，需要开展一系列的信息化建设项目。系统引入了GIS技术、数据库技术及计算机自动成图与分析技术。开发平台采用MapGIS基础平台及MapGIS－SDE系统，数据库采用SQL Server2000。通过MapGIS－SDE连接数据库实现基础地理数据库、地质矿产数据库、地球物理数据库、遥感影像数据库、钻孔岩芯数据库及文档资料数据库的创建。根据“岩芯数据库”的建设的实际需要，完成岩芯数据录入系统、岩芯数据处理系统、岩芯数据查询分析系统、岩芯数据自动成图系统等内容的建设。系统体系结构，如图1所示。

图1 岩芯数据库管理系统体系结构图Fig.1 Core database management system architecture chart

1.3 系统功能模块

为了提高系统的实用性，系统采用功能模块化的结构设计方法，即先将整个系统看成一个系统，然后按功能逐步分解为若干个第一层功能模块、第二层子功能模块等。一个子功能模块只执行一种功能，一种功能只有一个子功能模块来实现。在系统中，以数据为中心进行考虑，按照数据的处理流程，将系统的功能分成岩芯数据入库、岩芯数据处理、岩芯数据管理、空间查询分析和数据打印输出5大功能模块，如图2所示。

图2 河南省岩芯数据库管理系统功能模块Fig.2 Core database management system functional modules of Henan Province

2 岩芯数据库设计

2.1 岩芯数据组织

在横向上以矿区或行政区为单位来管理数据，如图3所示。按这种组织方式，系统易于针对地图数据库管理的特殊性，提供给用户图幅与图幅间的接边功能，以消除相邻图幅间的接合误差，不至于让人感到整幅图是分块拼合的结果;易于实现对跨图幅图元进行整体查询和归并检索输出，同时保证系统的快速、高效性能。

在纵向上分图层管理，以“目录树”来组织各矿区数据，如图4所示。系统在主框架中按矿区、勘探线和钻孔3个级别建立目录树，以矿区为单位来组织岩芯数据，每个专业图层又可再细分各类可综合显示的数据作为子图层，提供给用户灵活直观的空间数据强有力的查询途径和高效快捷的漫游显示等功能和特性。

图3 横向行政区划Fig.3 Horizontal administration divisions

图4 纵向目录树Fig.4 Vertical directory tree

2.2 岩芯数据关联

矿区图形数据库存放实体的图形数据及与实体密切相关的属性数据，属性数据库则存放岩芯等数据及报表、文字说明等属性信息，图形数据和属性数据是相互独立的，但在使用过程中，二者之间又必须时时相连。由于外挂数据库中可以由单个岩芯数据表，也可以由多个岩芯数据表相互关联，通过各表的关联字段进行内部关联，同时通过各表的关联字段与MapGIS空间数据库的内部属性表相应字段连接，从而实现外挂数据库与空间数据图形库的整合。图形实体的内部属性关联字段值，是通过MapGIS平台的API函数调用。

3 系统功能实现

3.1 岩芯数据入库

空间数据入库借用MapGIS提供的空间数据引擎(MapGIS－SDE)工具，首先在SQL Server2000中建立空间数据库结构，然后将基础地理数据、生成的柱状图，勘探剖面等成果图件通过MapGIS平台录入到空间数据库中。

属性数据输入功能主要是负责输入钻孔、槽探及浅井各参数的数据及采样和观察岩芯的相关数据 。系统提供多表的交互输入方式，这种输入方式操作简单、比较直观，但由于岩芯数据复杂、数据量大，交互输入速度慢，建库周期长，因而系统还提供了批量输入的方法，支持Excel表格数据的导入，但要求Excel表格数据必须符合所设计的岩芯数据系统的结构，否则将导致输入数据丢失、不全或出错。

3.2 岩芯数据管理

主要实现岩芯数据库中矿区信息、钻孔数据、槽探数据、浅井数据进行添加、更新、删除及浏览等操作，如图5所示。岩芯图像管理是对已经保存在数据库中的岩芯图像的相关数据进行管理，实现对岩芯图像相关数据的查询、修改、保存、更新，如图6所示。模块采用了电子相册的模式来模拟真实岩芯库中岩芯的摆放方式，这比较符合专业人员的观看习惯，使地质人员如同进入真正的岩芯库一样，并且提取岩芯各种资料更加方便、快捷。

3.3 岩芯数据处理

由于系统涉及的基础地理地质数据、钻孔柱状图、勘探剖面图及勘探平面图都是以MapGIS的矢量格式存储的，该模块提供了基础的GIS图形编辑功能。包括点线区的添加、删除和移动，属性编辑，图形裁剪，动态标注及放大、缩小和漫游等交互操作。系统还提供钻孔柱状图、勘探平面图及等厚线图等的自动生成，如图7、8所示。

图5 岩芯数据管理Fig.5 Core data management

图6 岩芯图像管理Fig.6 Core image management

图7 钻孔柱状图Fig.7 Borehole log

3.4 空间查询分析

系统提供距离、面积、厚度等量算功能。系统查询功能强大，提供了空间特征查询、岩芯属性查询功能。基于空间特征查询主要有取心井点对象查询和缓冲区查区，空间特征查询主要包括矩形查询、圆形查询、任意多边形查询3种形式，可较好地实现空间实体的查询，查找出目标位置的空间实体和空间范围及其属性，并显示出该空间对象的属性列表，同时可以进行统计与分析，生成一些统计图表;基于属性信息的查询操作主要是在属性数据库中实现的，提供属性数据的单表查询及多表查询，通过岩芯数据库管理系统的特有的查询语句、函数实现单条件或组合条件进行查询检索。

图8 等厚线图Fig.8 Isopach map

3.5 岩芯数据输出

钻孔数据的成果分为报表和图件两部分。报表可输出为电子表格(Excel)，也可打印成上交、甚至归档的原始资料。考虑其实用性、易读性等，将报表分为钻孔记录类、采样测试类和测井曲线类。还可输出矿区岩芯数据汇交清单，岩石花纹及符号。此外，还提供数据库管理的矢量数据、图件、图片等数据的制版打印输出。

4 结束语

随着钻孔资料的不断积累，固体矿产资料的信息化管理是今后发展的必然趋势，数据库技术和GIS技术的发展为钻孔资料的管理和成图提供了有力的工具。河南省固体矿产岩芯数据库系统实现了钻孔资料的标准化、规范化管理，可完成钻孔岩芯数据自动导入导出功能，实现钻孔柱状图、勘探剖面图、等厚线图等的自动成图，改变了传统的使用文字与图例记录钻孔信息的单一性，这使得钻孔信息更加丰富、具体、准确。提高了岩芯数据管理的工作效率和岩芯资料的使用频率，更有利于岩芯资源的深层次开发和利用。但它是一个基于SQL Server2000数据库的系统，还需要深入研究空间数据的集成方式，进一步完善本软件结构与编程语言，美化系统界面，提高本软件的实用性、完整性和严密性，同时提高程序的适用性与矿产资料信息的共享性，实现本软件的网络功能，充分发挥网络地理信息系统在矿产资料管理上的优势，提高矿产资料的科学化、自动化管理水平，以辅助国内矿产资源管理工作的科学决策与合理规划。

[1]王庆龙，黄毅，牛桂芝，等.地质勘探数据库的开发和应用[J].化工矿产地质，1996，18(3):252 －256.

[2]黄树桃，王树红，韩绍阳，等.钻孔资料管理和自动成图技术研究[J].铀矿地质，2004(1):52 －55.

[3]蔡煌琦，黄树桃，赵永安，等.砂岩型铀矿找矿勘探中钻孔资料的管理与应用技术[J].世界核地质科学，2005，22(4):236 －241.

[4]解华明，陈守余.基于MAPGIS的钻孔柱状图绘制软件的编制[J].物探化探计算技术，2004，26(1):85 －90.

Design and Realization of Solid Rock Core Database System Based on MapGIS

ZHANG Xue-hua1，ZHENG Gui-zhou2
(1.Henan Province Economic and Trade Engineering Technical School，Zhengzhou Henan 450053，China;2.Faculty of Information Engineering，China University of Geosciences，Wuhan Hubei 430074，China)

Solid mineral data is the important result of the geological exploration.The traditional exploration data management methods haven't adapted to the requirement of current works.In order to promote the work efficiency，solid mineral rock core database system of Henan Province is developed based on MapGIS，SQL Server2000.It has realized standard input and scientific management of borehole core data，and interface editing and automatic drawing map of borehole log and isopach map.It can finish spatial analysis and search of borehole core data.

drill core;database;MapGIS;SQL Server;Henan Province

P 208;P 628+.4

A

1007－9394(2012)02－019－04

2011－08－12

张学华(1955～)，男，河南巩义人，高级工程师，现主要从事地质(勘查)找矿方面的工作。