基于GIS 的地质测量数据处理系统设计与应用

姚益峰，路 佳，谢 丹

（湖州创新国土测绘规划设计有限公司，浙江 湖州 313000）

由于地质测量数据具有基数大、类型不一的特点，对其进行数据处理具有很高的难度。传统地质测量数据处理系统存在处理波特率低的缺陷，为此，基于GIS 设计地质测量数据处理系统，致力于提高地质测量数据处理波特率。

1 GIS

GIS 以其自身良好的空间数据基础表现能力，能够在计算机运营环境支持的情况下，实时采集地理信息[1]。并通过GIS 的运算、分类、存储等功能执行对地理信息的管理操作。通过地理信息的坐标点位，展示其独特的视觉化效果。除此之外，GIS 具备极强的空间分析能力，在对GIS 技术进行分析时，发现此项技术具有较强的空间分析能力，这项功能在实施过程中，需要由计算机网络为其提供支撑。通常情况下，GIS 技术在对事物进行描述时，只能从简单的角度进行表述。包括对空间事物发出疑问，由于事件的空间分析是一个相对动态化的过程，因此他无法正面的回答问题。利用GIS 技术分析事物的过程，也可被称之为数据空间表达的过程，通过对空间事物的认知，掌握图像、拓扑图像、几何数据等背景，并以此作为参照依据，对事件可能发生的行为进行预测，最终达到对事件的分析功能。因此，有必要将GIS应用在地质测量数据处理系统中，展开优化设计，其具体内容如下。

2 基于GIS的地质测量数据处理系统硬件设计

2.1 微控制器集成电路

在系统服务器硬件中，本文采用了一种具有嵌入式-微控制器的集成电路对其进行优化设计，微控制器集成电路接口线路，如下图1 所示。

结合图1 所示，其中RTH 和CHAN 容量为48K、56 K的硬件平台，该平台可以更好的完成系统中对地质测量数据处理功能的要求。本文主要对微控制器两部分的电路进行设计，一是本系统中的最小系统电路，二是系统中针对地质测量数据处理解析电路。通过转换芯片将模拟的信号信息转换为空间上的数字化信号，采用具有HS 处理技术的芯片，实现更加优质的信噪比、量子效率等，且地质测量数据处理速度较快，可以高效处理地质测量数据。

图1 微控制器集成电路接口线路

2.2 通信链路

在设计微控制器集成电路的基础上，为确保系统中的地质测量数据处理指令的传输能够高效进行，设计通信链路，表格化传感器接收端的有效信号。基于通信链路的联动功能，将多个系统硬件有效的串联在一起，本文设计的通信链路亮点之处在于能够通过运营商基站传输地质测量数据处理指令，以此减小信源信号的冗余度，将出现传输错误的几率降至最低，提高地质测量数据处理指令的传输效率。

2.3 显示器

设计显示器作为系统的展示界面，将地质测量数据处理结果在显示器上显示[2]。本文设计的显示器，型号为AWrty96525400，尺寸为64 寸，共有24 路，通过串口通讯能够直接获得的处理后的地质测量数据。通过Sucount K网络与下层控制主机相联。显示器的硬件环境配置，包括：2Mbpspc 端各类型浏览器及移动端各类型浏览器，类型为带宽可支持浏览器。利用显示器中的双核多路，提高显示速率。以此，完成系统硬件部分设计。

3 基于GIS的地质测量数据处理系统软件设计

3.1 基于GIS 迭代分析地质测量空间矢量数据

为进一步处理地质测量数据，还需要基于GIS 的空间分析能力，迭代分析地质测量空间矢量数据。通过GIS 根据地质测量数据的空间特性，联系计算机网络的表达方式，对地质测量数据进行客观性空间描述。集合地质测量数据属性要素（包括：地质测量勘查区名称、地质测量勘查区编号、地质测量勘查区面积及地质测量重点工作区等），生成支持系统迭代分析的数据格式。并在此基础上，转换数据格式，将基于GIS 的地理信息数据转换成可支持地质测量数据格式数据，动态化表述地质测量数据的变化过程。分析地质测量数据属性，制作相应的电子信息表。以此，作为地质测量数据的模糊转化过程及表达，基于GIS 空间描述对地质测量数据的认知，掌握图像、拓扑图像、几何数据等背景，为分析地质测量数据提出基础数据，最终达到对地质测量空间矢量数据的分析功能。

3.2 可视化地质测量数据

基于GIS 迭代分析地质测量空间矢量数据的基础上，基于GIS 建立地质测量数据3D 绘图协议，实现地质测量的空间数据可视化。具体流程为：首先，通过HTML 脚本制作Web 交互式三维动画，以3D 图形的形式渲染地质测量数据。而后，利用OpenGL ES 2.0 制作地质测量数据API，允许文档对象模型接口。最后，利用部分Javascript 实现地质测量数据3D 绘图自动存储器管理。完成上述操作后，将地质测量数据属性作为参照数据，通过调用数据，运用GIS，对地质测量数据进行成像，直观的检索地质测量数据，并使用系统提供的专家处理技术，使地质测量数据呈现一种可视化状态，以此实现地质测量数据可视化。基于GIS 能够得到可视化的地质测量数据，为下文实现地质测量数据处理提供可视化数据。

3.3 实现地质测量数据处理

在完成可视化地质测量数据后，还需要基于GIS 处理地质测量数据，统一地质测量数据格式。本文通过GIS 中对数据的处理功能，首先，针对地质测量数据进行自校验，通过GIS 的二维影像自动恢复功能，形成区域场景三维点云模型。而后，利用GIS 技术中SIFT 特征提取算子提取地质测量数据特征点，删除相对较低区域的数据[3]。而后，利用GIS 进行地质测量数据特征粗匹配，提取出有价值的地质测量数据信息。在此基础上，剔除误匹配点。最后，在完成地质测量数据处理步骤的基础上，运用GIS 的高程模型功能，正向映射校正地质测量数据后，在多次对比达成一致后，实施地质测量数据成像，并去除边缘模糊的地质测量数据，提炼地质测量数据的空间信息特征，实现地质测量数据处理。至此，完成系统设计。

4 实例应用分析

4.1 实验准备

设计实例分析，选择某矿山LOPertyl 地质测量数据集作为实验对象，对LOPertyl 地质测量数据集执行处理行为。忽略其它对系统运行造成影响的外界因素，首先，使用本文基于GIS 设计的处理系统，处理LOPertyl 地质测量数据，使用matalb 软件测得其处理波特率，定义该组为实验组。再使用传统的处理系统实施相同步骤的操作，同样使用matalb 软件测得其处理波特率，定义该组为对照组。为了避免突发事件对结果的影响，将多种变量参数控制一致，共设置10 次实验，记录测得的处理波特率。处理波特率越高表示该分析系统对于LOPertyl 地质测量数据的处理效率越高。

4.2 实验结果分析与结论

整理实验结果，处理波特率对比结果，如下表1 所示。

表1 处理波特率对比表

通过表1 可知，本文设计的系统处理波特率明显高于对照组，对地质测量数据处理效率更高。

5 结语

本文通过实例分析的方式，证明了设计处理系统在实际应用中的适用性，以此为依据，证明此次优化设计的必要性。因此，有理由相信通过本文设计，能够解决传统地质测量数据处理中存在的效率低的缺陷。但本文同样存在不足之处，主要表现为未对本次地质测量数据处理波特率测定结果的精密度与准确度进行检验，进一步提高地质测量数据处理波特率测定结果的可信度。这一点，在未来针对此方面的研究中可以加以补足。与此同时，还需要对地质测量数据处理系统的优化设计提出深入研究，以此为地质测量提供更好质量的基础数据。