MapGIS K9支持下的地质矿产成果集成系统建设

王学杰，谷 娟，王丰收，刘家橙，崔军磊，乔天荣

（1.河南省地质调查院，河南 郑州 450000；2.华北水利水电大学，河南 郑州 450006；3.河南省地质科学研究所，河南 郑州 450000）

MapGIS K9支持下的地质矿产成果集成系统建设

王学杰1，谷 娟2，王丰收1，刘家橙3，崔军磊1，乔天荣1

（1.河南省地质调查院，河南 郑州 450000；2.华北水利水电大学，河南 郑州 450006；3.河南省地质科学研究所，河南 郑州 450000）

在全面收集以往地质矿产资料的基础上，建立了河南省桐柏地区不同比例尺地质矿产资料数据库，构建地质矿产综合信息开发平台，实现了综合信息的入库、管理、分析、查询等功能，能为矿产开发规划提供服务。

成果集成；数据库；系统开发

1 总体技术路线

1）按要求进行资料收集、分析和整理，以各类地质资料的空间位置为联系，以数据库为主要技术手段，进行各专业、不同介质成果数据的关联，集成建设综合数据库[2]。

2）选择使用地学常用软件，进行各专业数据的处理与分类，各专业成果数据通过数据交换，转换为MapGIS格式，建立综合数据处理解释图库。

3）综合以往和本次数据处理成果，进行多元数据的空间融合，建立桐柏地区金属及非金属矿成果集成信息系统，实现数据的有效管理与便捷查询。

2 具体工作部署

按照指导原则和技术路线，项目工作大致可分为资料整理、数据库建设和系统集成3个部分（见图1）。

图1 部署层次示意图

2.1 资料收集整理

桐柏地区早年地质矿产工作较为密集，矿产地数据131处。建国以来开展的区域地质、矿产、物化探等工作项目共计180个，其中地球化学勘查20个、矿产勘查128个、区域地质调查8个、物化探综合调查5 个、地球物理勘查19个。

重点收集工作区内基础地质和矿产勘查成果资料，还要尽可能收集原始资料，如物探、化探、遥感等专业数据。具体收集的资料如表1。

对收集到的资料按专业类型进行综合整理和分类，开展资料预处理工作，为数据建库作准备。为保证各类成果数据入库的便捷性与条理性，需要对资料的分类有清晰的认识，专业谱系是所有专业成果的超集，故建立本区地质矿产调查成果专业谱系来进行资料分类[3]（图2）。按照所属专业类型和数据建设大致可以建立如下专业谱系：

1）基础地理类，包含各类地形图资料。根据工作需要，本次工作选择1∶5万地形图资料，部分矿区选择中大比例尺地形图资料。

2）基础地质类，主要包括区域地质调查、区域化探调查、区域航磁、区域重力、地面高精度磁测、遥感及自然重砂等成果，包括推断解释成果。

3）矿产勘查类，主要包括矿产地资料、矿产勘查项目资料、钻探资料等。

4）三维模型类，指后期处理成果。本次工作选择地形资料和钻孔资料，初步建立工作（矿）区数字高程模型和地质体三维模型。

5）文本类，包含文字报告、论文论著等。

表1 重点收集资料表

图2 数据库建设流程图

2.2 综合数据处理

系统建立各类地质图空间数据库，主要数据处理方法见表2。

表2 主要数据处理方法

2.3 数据库建设

针对河南省桐柏地区地质矿产数据专业广、来源多、结构不一等特征，系统采用MapGIS K9的空间数据仓库技术，并针对性地提供包括原始分层数据标准化处理、异构地质数据录入与导入、数据一致性检查及更新维护等系列工具，降低建库难度，提高建库效率，实现对多源、异构城市地质数据的一体化组织与管理。

根据收集的资料内容，采取不同存储形式与格式，对收集资料进行数字化、格式转换，建立各专业成果数据库。工作内容分为数据库平台选择、专业数据库分类、数据模型选择（建立）、资料数字化和专业数据入库与集成。数据建库流程见图2。

对坐标系、投影，除剖面图、原始数据外，涉及平面坐标的图件（数据库）均采用平面直角坐标系，椭球参数采用北京1954/克拉索夫斯基（1940）椭球。比例尺大于1∶2.5万（包括1∶2.5万）的图件，采用高斯投影3°分带（中央经线114°）；比例尺为1∶5万～1∶25万的图件，采用高斯投影6°分带（中央经线111°）；比例尺小于1∶25万的图件，采用兰伯特投影，参数为：第一标准纬线（DDMMSS）353 000、第二标准纬线（DDMMSS）323 000、中央子午线经度（DDDMMSS）1 133 000、投影原点纬度（DDMMSS）312 300。

对地理底图、遥感影像、DEM等基础地理空间数据，可借助系统提供的MapGIS地图库、影像库、高程库功能导入数据库；对规范化处理后的专题属性数据(结构化的表格类数据)，可借助Excel、Access等辅助工具导入、导出(格式转换)数据库，还可进行有效性检查、修改、编辑等。

数据建库保证入库过程准确无误，对入库的数据进行正确性检查，数据入库后的应用性检查，提供多种数据错误检查的方法及统计工具；对于种类繁多的地质数据，系统提供地质数据库的扩展机制。

2.4 系统开发

从管理和服务于河南省三维地质（矿产）工作的实际需求出发，充分利用现代数据库技术、GIS技术、多媒体技术及计算机网络技术，完成集数据的输入、管理及可视化为一体的功能全面稳定的三维地质项目成果信息系统[4]，满足河南省三维地质调查项目成果数据管理、展示的多方面需求。

由于桐柏工作区信息化程度、集成程度均较低，因此在系统开发与集成方面应从基础做起，以成果资料综合数据库为基础（数据源），开展“河南省桐柏地区金属及非金属矿成果信息系统”的设计和研发，初步实现综合数据库的集群管理和可视化。

2.4.1 运行环境

1）软件需求。①运行（系统）平台：Microsoft Windows X86 系列操作系统、MapGIS K9系列软件、Oracle 10g数据库平台。②开发平台：Microsoft Visual Studio .Net 2010、MapGIS K9二次开发平台、Oracle10g开发平台。③常用软件：Microsoft Office 2003（及以上版本）、Adobe Photoshop、数字矿调、GeoMAG、GeoDAS、GeoExpl、RGIS、MRAS等软件。

2）硬件需求。①服务器：HP或IBM中档及以上服务器（包括磁盘阵列、存储器及其他附件）2台。② 计算机：执行前台任务的计算机普通配置即可，执行后台任务需中高配计算机（工作站或服务器）。③网络设备：10-100-1 000 M自适应网卡、交换机、机柜及附件等。④外围设备：彩色扫描仪、彩色喷墨绘图仪、打印机、UPS等。

2.4.2 系统结构

系统结构（见图3）大致可分为前台子系统（共享服务平台）和后台子系统（集成管理平台），前台子系统提供专业分析及辅助决策支持，采用B/S结构；后台子系统实现数据集成和综合管理，采用C/S结构[5]。

图3 系统结构示意图

2.4.3 功能设计

2.4.3.1 多元数据集群管理功能

提供对基础地理空间数据、各专题属性数据、成果图件、文档资料等的数据库管理维护，辅助操作人员进行多元多尺度的可视化数据管理，实现对不同时期、不同部门、不同比例尺的成果资料的一体化组织与管理[6]（图4）。

目前收集到的1∶5万基础地理数据多为Coverage格式，入库前要将数据转换为MapGIS格式；接着进行换库和投影变换等工作，最后将核查无误的标准化数据导入Oracle数据库，由MapGIS K9通过数据库引擎实现数据管理。基础地质数据和矿产勘查数据涉及的专业较多，其数据处理和管理形式为：①非空间数据，这部分数据一般是参考性数据，不参与空间分析，经过数据处理后，直接入库。②专业属性数据，一般为表格数据。按照所属专业建立属性表和数据结构，若存在标准化的电子文档数据，可以直接导入数据库，如Excel、Access、Dbase格式；若为纸质表格，则可以通过MapGIS K9平台或Oracle数据库平台直接输入。③空间数据，各专业的基础图件、原始数据可通过数据交换，转换为MapGIS格式，标准化后即可入库；中间成果一般由原始数据衍生而来，原则上不再入库，如有需要，根据实际情况酌量入库；最终成果和研究成果利用其专业平台的转换工具，转换为MapGIS格式。

2.4.3.2 矿区三维建模功能

通过三维可视化方式模拟与表达矿区地质体和地质现象，是对传统的二维地质信息表达的补充和扩展，便于地学工作者或非专业人员分析地质体的空间展布规律，观察地质现象的变化，在三维环境下进行地质矿产信息的可视化探析。

为建立矿区三维模型，系统必须根据各种模型的特点开发合适的三维数据结构，选用适当的建模方法建立各种复杂的模型。其中三维数据格式选择的前提条件有两点：①能满足模型空间分析的需要；②能够在现有地质数据获取情况下尽量精确刻画复杂的地质结构。

三维地质模型的建立可采用“预建模型”方式，也就是说采用自动/半自动的方式逐步建立各三维地质模型，并把这种结果保存起来，作为今后运行、显示的模型数据。系统可重建地下地质体三维空间形态及组合关系，实现地下复杂空间结构与关系的分析和过程的虚拟再现，可基于地质体三维结构模型进行任意切割、开挖、虚拟钻探等可视化模拟，提供包括体积、面积、距离、深度、压缩性、承载力等三维量算功能，并可利用空间分析与数据挖掘技术实现复杂工程地质问题的计算评价研究（图5～8）。

图5 三维建模与动态剖切

图6 地质体建模示意图

图7 勘查剖面矿体线框模型

图8 矿体表面模型

平面数据和三维数据在数据库中单独管理，有各自对应的子数据库，二者叠加的前提是系统可通过二者的相关性，自动计算出平面数据的三维坐标，从而实现空间上的叠加显示和融合分析。

由于工作区范围较大，各专业数据较多，本次工作把三维可视化的重点选择在工作程度较高、矿产地和钻孔在空间分布上较为连续的3个矿带上（老湾、大河、围山城），重点收集大比例尺（大于1∶1万）地质矿产资料和工程测量数据、钻孔、巷道（导线坐标）、槽探、浅井、重要地质界线、矿体顶底板坐标等。

2.4.3.3 多专业分析评价与辅助决策功能

提供对基础地质、矿产地质、地球物理、地球化学、遥感等多种专题数据的查询、统计和专业分析功能，针对三维地质模型的直观分析功能，可为资源勘查、规划管理、工程建设等领域的宏观决策、社会公益服务提供技术支撑[7]。

2.4.3.4 基于Web的成果资料共享服务功能

通过成果资料的网络发布与专业服务，实现元数据的发布与检索、动态信息发布、数据查询分析、三维模型显示与分析、文本资料检索等功能。

在保证成果资料不泄密的前提下，实现与协作单位数据服务器的网络互联和（元）数据同步，实现成果数据的有限共享和实时更新。

此外，系统还提供对用户进行分类，按照数据密级设定访问级别的功能以及其他常用功能。

2.4.4 系统性能测试

信息系统初步完成后，需要经过不断的调试和改进，使系统不断完善、趋于稳定。调试完毕后，编写使用说明，并送由第三方作系统测试。

1）精度。系统数据精度要求不仅能满足计算机制图的相应要求，还能够满足信息系统进行空间分析的特殊需求。

2）处理速度。由于在算法上沿袭了MapGIS K9高效、安全、稳定的数据处理机制，因此，系统处理速度、检索时间主要依赖于硬件性能。此外，数据及处理流程的复杂程度也会直接影响系统的处理速度。

3）可扩展性。系统继承了MapGIS K9的诸多特性，具备较强的可扩展能力，用户可根据实际需要，对系统进行扩展与维护。

3 结 语

该项目是以桐柏地区的一些重要地质矿产成果为基础，初步建立起来的集地质资料管理与三维建模为一体的信息系统。系统的总体设计和具体功能还有待完善，尚需在实际应用中根据用户体验进行修改。

[1] 徐绍史.加强统筹建用并举 以信息化规范和创新国土资源管理[J].国土资源信息化,2009(6):3-7

[2] 国土资源部.推进地质资料信息服务集群化产业化工作方案[Z].北京:国土资源部,2010

[3] 周家寰.地质调查信息化建设成果及思路[J].国土资源信息化,2005(5):2-4

[4] 贾文珏,申世亮,周舟.地质资料信息集群化共享服务平台构架设计[J].国土资源信息化,2011(6):3-7

[5] 唐碧雅.浙江省矿产资源储量空间数据库建设及意义[J].浙江国土资源,2006(6):46-48

[6] 袁鑫.地学综合信息图库管理系统的进一步开发应用[D].长春：吉林大学,2010

[7] 翟黎明.河北省国土资源一张图和综合监管平台架构设计[D].石家庄:河北师范大学,2013

P208

B

1672-4623（2015）04-0037-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.04.014随着我国地质矿产工作信息化程度的不断深入，传统的地质矿产成果资料逐渐难以满足地矿工作信息化的要求。为了更好地保护和利用这些早期地质矿产成果资料，有必要用新的信息技术对这些资料进行综合整理[1]。本文以河南省桐柏地区金属及非金属矿产成果集成调查为例，建立地矿成果集成系统，以期达到地质矿产成果的集成化管理。

王学杰，硕士，工程师，主要从事国土信息化建设工作。

2014-06-25。