矿产资源储量数据库管理系统需求分析与设计

陈 敏，孟 刚，苗 琦，王天元，陈 雪，曲俊利,姚 星

(自然资源部油气资源战略研究中心，北京 100860)

矿产资源储量统计是一项重要的、年度性的地质矿产行政管理事项[1]，矿产资源储量数据库管理系统(1)由于油气和放射性矿产的储量统计管理方式和统计渠道与其他矿产资源不完全一致，均另库管理，故本文中提及的矿产资源储量数据库管理系统及储量统计相关内容不涉及油气和放射性矿产。是自然资源部用于开展全国矿产资源储量统计工作的数据库软件，也是国家存储和管理全国矿产资源储量数据的系统，对于保障矿产资源储量统计工作的顺利开展具有重要作用。

1 现有系统的现状与问题

1.1 现有系统建设现状及管理成果

1.1.1 建设历程

2004年，为贯彻落实《矿产资源登记统计管理办法》《关于开展矿产资源储量登记工作的通知》《关于开展做好矿产资源统计工作的通知》等文件要求，原国土资源部部署开发了矿产资源储量数据库管理系统等信息系统。2007年，金土工程一期对国土资源相关系统进行了升级改造，升级后的矿产资源储量数据库管理系统一直沿用至今，具备基础的辅助数据填报、数据检查、报表输出等功能。

1.1.2 储量统计数据组织结构

现有系统中储量统计数据以矿区为主要存储和统计基本单元，矿区是指经自然资源主管部门审核同意的探矿权人查明矿产资源储量登记的勘查许可证的范围。一个矿区可能包含未利用、占用、残留和压覆四种状态的资源，四类资源储量相加即矿区的资源储量。其中，压覆的资源分为压覆未利用和压覆矿山的资源，而占用、残留及压覆矿山的资源可进一步根据各个矿山，即每个采矿权，进行细分。但是，对于矿区未利用和压覆未利用的资源，系统设置的数据组织结构不再对未利用资源内包含的多个探矿权的情形进行区分，压覆某矿山的资源也不再对多次或多个建设项目压覆的情形进行区分，分别只保留和统计矿区未利用、压覆未利用、压覆某矿山的资源储量总量[2]。

1.1.3 管理成果

现有矿产资源储量数据库管理系统已支撑储量统计工作近20年，保障了全国储量统计工作的平稳运行，其将储量统计数据划分为占用、残留、压覆等类型进行分类管理的模式，为对资源储量数据进行分类管理进行了很好的探索；基础的数据检查功能保障了全国矿产资源储量统计账目的大体清晰可靠；自动输出全国矿产资源储量通报等报表的功能较好地满足了自然资源主管部门便捷获取储量统计工作成果的需求，对支撑国家科学制定矿产资源总体规划、工业布局、宏观政策等发挥了重要作用，做出了巨大贡献。

1.2 面临的新形势新要求

近年来，国家在统计工作和矿产资源储量管理领域开展了系列改革，对储量统计工作和矿产资源储量数据库管理系统都提出了更新、更高的要求。

1.2.1 国家对提高统计数据真实性的最新要求

2016—2021年，《关于深化统计管理体制改革提高统计数据真实性的意见》《统计违纪违法责任人处分处理建议办法》《防范和惩治统计造假、弄虚作假督察工作规定》《关于更加有效发挥统计监督职能作用的意见》等文件先后印发，体现了国家对提高统计数据真实性的全面部署，其要求之高、尺度之严前所未有[3]，这对于储量统计工作和储量统计工作技术方法提出了更高的要求。

1.2.2 自然资源统计及矿产资源储量统计对统计数据质量的最新要求

2020年，自然资源部印发《自然资源统计工作管理办法》，要求提高自然资源统计数据真实性，加强源头控制、严格审核、加强技术校核等[4]；2021年，《矿产资源储量统计质量监控工作指南》印发实施，要求建立常态化的储量统计质量监控机制，通过全面核查、重点检查等措施对上一年度统计数据的及时性、全面性、准确性进行检查，发现问题并督促完成问题数据整改，以实现综合评估、控制、提升数据质量的目的[5]。这些都对矿产资源储量数据库管理系统的数据检查、比对分析、数据质量评价等功能提出了更高要求。

1.2.3 矿产资源储量管理改革的最新需求

2020—2021年，自然资源部将《矿产资源登记统计办法》修订为《矿产资源统计管理办法》，并印发实施《关于做好矿产资源储量统计工作的通知》等系列文件，初步完成了储量统计制度的改革，要求经评审备案和压覆审批的资源储量数据由自然资源主管部门更新入矿产资源储量数据库管理系统[6]，提出了按照矿业权类型等不同参数指标分别统计资源储量和实现资源储量数据的全生命周期管理等需求，以逐步促进矿产资源储量的精细化管理。这些对矿产资源储量数据库管理系统的数据组织管理、统计分析及与评审备案、压覆审批等数据库的关联管理等功能提出了最新要求。

面对当前国家统计和储量统计管理的新形势新要求，现有系统已在支撑储量统计的工作中凸显不足，存在一些不适应当前管理需求的问题。

1.3 现有系统存在的主要问题

1.3.1 未与其他矿政管理数据库进行关联

现有系统与矿业权管理、评审备案、压覆审批、矿业权人勘查开采信息公示等数据库存在关联字段，但并未与这些数据库进行数据互通共享[7-8]，利用其他数据库同步更新、导入、挂接信息的功能不足，未能有效发挥信息化技术帮助减轻储量统计工作人员和矿业权人填报数据的工作负担的作用。

1.3.2 数据采集模式落后

鉴于矿业权人勘查开采信息公示系统、新版的非油气矿产资源开发利用统计数据库管理系统等均已在互联网上运行，现有系统已排除放射性、油气等敏感数据，当前国家并未将单个矿业权人及市县级储量统计数据确定为保密数据等实际情况，现有系统下仍要求矿业权人通过单机版系统填写数据后导出，以刻盘形式报送储量统计数据的方式，已与当前互联网时代严重脱节，也加重了矿业权人工作负担。

1.3.3 数据组织结构已不适用

首先，以矿区为基本统计和存储单元的数据组织结构，与资源储量的矿业权属性衔接不足，无法单独统计探矿权查明资源储量数据，不能很好地满足矿政管理需求。其次，矿区范围内数据结构粗犷，许多重要的具体信息无法通过系统体现或查询、统计，如无法反映被多次压覆的矿区未利用或矿业权范围内单个压覆项目的资源储量情况等[9]，已无法适应管理机关对储量统计数据开展精细化地查询、统计、分析的需求。此外，现有系统中矿区概念与《矿产资源开采登记管理办法》及煤田规划工作中“矿区”含义均不完全一致，而且由于在实际工作中其概念易混淆、缺少实际应用价值、在系统中进行调整等操作复杂且容易引发数据重复计算等问题，已不被众多储量管理者理解和接受。

1.3.4 支撑储量统计质量监控工作乏力

现有系统虽然也有数据漏填、逻辑关系、错误分析等数据检查功能，但是由于已使用近20年，新技术更新滞后，设置的检查指标项少，导航界面不简洁，功能操作不简便，缺乏空间图形管理、数据质量全面核查和评分等功能的原因，整体上对于支撑自然资源主管部门开展储量统计质量监控工作表现乏力。

1.3.5 无法满足资源储量全生命周期管理的需求

现有系统对各年度储量统计数据作为状态库进行管理，未对不同统计单元的关联关系进行关联管理，无法帮助管理者掌握资源储量的演变历史及变化原因，因而也无法满足当前储量管理对矿产资源储量全生命周期数据可追溯、可对比分析的管理需求。

1.3.6 数据质量不高

由于上述各种原因，现有系统中储量统计数据质量不高，存在错、漏、不全、逻辑性差等问题，如部分统计单元的资源储量估算范围坐标和矿业权权属等关键信息缺失[10]、部分矿山储量统计数据未入库或重复入库[11]、部分空间范围交叉重叠等。

综上，已无法通过简单的升级完善系统来解决现有问题和满足当前储量管理的最新需求。因此，有必要基于当前储量统计工作需求，对现有系统进行重构。

2 新系统的需求分析

2.1 储量统计工作的目的任务

2.1.1 储量统计工作的目的

储量统计主要是通过全面系统掌握国家矿产资源家底，为有效保护与合理利用矿产资源、维护矿产资源国家所有者权益、国家制定矿产资源总体规划、工业布局、宏观政策等提供基础支撑，为社会公众提供矿产资源储量信息服务，为国家高质量发展提供坚强的矿产资源保障。

2.1.2 储量统计范围

储量统计范围总体包括勘查开采查明的资源储量、采矿权人占用的资源储量、建设项目压覆的资源储量和关闭矿山残留的资源储量及其变动情况。其中，勘查开采查明的资源储量具体又包含探矿权人查明且经评审备案和探矿权人查明但未经评审备案两种情形的资源储量。

2.1.3 数据报送流程与统计业务流程

储量统计工作采用自下而上逐级上报统计数据的数据报送工作模式，在矿业权人将统计数据报送县级自然资源主管部门后，县级自然资源主管部门、市级自然资源主管部门、省级自然资源主管部门逐级对上报的数据进行审核、汇总和上报，最终报送至自然资源部进行全国矿产资源储量统计数据的汇总分析，储量统计数据报送流程如图1所示。2021年，为促进储量统计数据质量提高，自然资源部引入了储量统计质量监控工作机制，建立了相对闭环的储量统计质量监控业务流程，质量监控工作在储量统计工作业务流程中的具体环节见图2。

图1 矿产资源储量统计数据报送程序

图2 矿产资源储量统计业务流程图

2.2 新系统的功能需求

2.2.1 便捷的数据采集及页面浏览的功能需求

首先，便捷的数据采集功能需求包括简单清晰、易填报、填报说明可随时调用的表单设计；矿业权人及市县级自然资源主管部门通过互联网填报储量统计数据的数据采集方式；将自然资源主管部门已掌握的信息，如矿业权权属、评审备案的资源储量等，直接从其他矿政管理数据库进行抓取、调用和更新，并将矿业权权属信息下发给相应矿业权人作为填报底数；多样化的数据填报路径，如线上填报、表格导入、文件上传等功能需求。其次，便捷的页面浏览功能需求包括简洁明了、“傻瓜式”的页面导航；人性化的统计、查询、下载、打印等功能键排列布置；简单大方、符合阅读习惯的储量统计数据信息展示等功能需求。

2.2.2 精细化的数据统计分析与管理的功能需求

1)按矿业权类型(探矿权、采矿权)或矿产资源状态(如压覆、关闭等)统计、查询储量统计数据的功能需求。包括分别统计出某年度某行政区划内探矿权人查明且经评审备案的、采矿权人占用的、建设项目压覆的、关闭矿山残留的、探矿权人查明但未经评审备案的、已查明但未配置矿权人等不同情形的资源储量数据；查询出被多次压覆的探矿权或采矿权范围内历次的压覆资源储量相关信息等功能。

2)矿产资源储量全生命周期管理的功能需求。需要系统对每个储量统计基本单元进行关联管理，实现清晰记录各个基本单元内的资源储量由经探矿权人勘查工作查明，到经自然资源主管部门完成评审备案，再到被采矿权人占用、建设项目压覆等，最后到关闭矿山残留的历史演变历程，理清每个基本单元及其资源储量数据变化的来龙去脉，以便为开展精细化的矿产资源储量管理及能源资源安全保障等提供更加扎实的数据支撑。

3)可视化图形分析的功能需求。包括根据矿业权范围、矿产资源储量估算范围等拐点坐标及标高数据信息，自动生成相应范围的三维柱状空间图形并进行可视化展示的功能；将各三维空间图形进行叠加分析、展示，查看不同空间范围的叠合关系、检查各类空间范围是否存在不正常的交叉、重叠功能；对相互孤立的空间图形数据进行加和或扣减处理功能，满足系统对矿业权已灭失情形资源储量数据的图形管理需求。

4)智能化管理无矿业权情形资源储量数据的功能需求。主要包括对探矿权部分转采矿权、剩余探矿权范围有查明资源储量但原探矿权已灭失等情形导致的无矿业权的资源储量数据信息的自动管理，需要系统具备依据原探矿权查明资源储量的数据和资源储量估算范围，自动扣减、扣除新立采矿权范围所占用原探矿权的资源储量和资源储量估算范围，从而获取剩余无矿业权部分资源储量数据及估算范围，并对剩余无矿业权部分资源储量数据及估算范围进行另立储量统计基本单元进行管理的功能，以更好地辅助管理部门对这部分资源储量数据进行管理的需求。

5)开展统计数据分析、图表制作的功能需求。包括根据统计数据制作柱状图、饼状图、散点图等图表数据的功能；根据内嵌函数、线性回归模型等进一步挖掘统计数据信息的功能等。

2.2.3 丰富的技术校核与质量监控辅助的功能需求

1)丰富的技术校核功能需求。包括在填报环节对明显存在问题的数据不予完成提交的功能，如未填报资源储量或估算范围坐标、采矿权人未填报储量等关键信息、资源储量估算范围与矿业权权属范围的空间关系存在明细异常等情形，系统拒绝相关数据完成填报提交。填报时自动将指标数据与上年度进行对比，并显示变化百分比，对疑似异常的进一步作出提醒的功能，如对累计查明资源量数据变化量超过30%或达到中型规模及以上、储量与资源量的比例不太合理等情形的，系统能给出建议矿业权人复核的警示，并在矿业权人作出文字说明或与相关评审备案证明文件关联后解除警示。在数据逐级审核和储量统计质量监控检查环节，系统对疑似问题数据进行提醒标注，提醒主管部门予以重点关注、检查，同时提供一键查询、统计、定位疑似问题数据和以多种维度罗列疑似问题数据清单的功能等，以帮助主管部门更好地对填报数据质量进行把关、审核和监控检查，借助信息化技术手段提高储量统计数据质量。

2)辅助储量统计质量监控的功能需求。包括在每个统计单元中设计或挂接报送的资源储量数据所依据的文件资料的功能，方便自然资源主管部门开展统计数据审核、数据质量监控检查时对照使用；在储量统计质量监控工作中辅助开展全面核查的功能，如根据储量统计数据全面性、准确性和及时性的评分标准，自动对每份填报数据质量进行打分、排序的功能，并在此基础上对各级自然资源主管部门上报的统计数据质量进行综合评估、打分等；辅助储量统计质量监控开展重点检查的功能，如通过一定比例的摇号或特定条件筛选出年度重点检查的采矿权人名单等；存储、统计分析和管理各级自然资源主管部门通过储量质量监控工作发现问题的整改台账的功能等。

2.2.4 多样化的报表输出功能需求

主要包括自动输出定制及半定制化的报表功能，如定制化的全国矿产资源储量统计表、各省份矿产资源储量统计表、全国矿产资源储量统计质量监控发现问题整改台账，半定制化的全国矿产资源储量统计分析报告、长江流域及战略性矿产资源储量情况报告等，帮助减轻行政工作负担；根据数据查询、分析、统计结果，导出相关数据表格的功能。

2.2.5 严格的权限管理与日志管理的功能需求

严格的权限管理主要包括对储量统计数据进行分级配置管理权限的功能[12]，即根据部、省、市、县四级自然资源主管部门及矿业权人不同的用户身份及使用需求，分配不同的数据管理及使用权限。严格的日志管理主要包括系统对下发统计底数、确认，填报数据、逐级审核数据、来回修改数据等全过程进行记录留痕管理的功能，促进落实数据报送主体的责任和自然资源主管部门的逐级审核责任，做到对统计数据质量守土有责、守土担责、守土尽责[13]，间接性地促进数据质量的提高。

3 新系统的设计

3.1 储量统计数据组织结构

为了更好地与矿业权管理进行衔接和实现精细查询统计各类资源储量数据的需求，建议新系统的储量统计数据以矿业权为储量统计基本单元，并在将储量统计数据组划分为有矿业权和无矿业权两大类情形后进一步细分，建议储量统计数据组织结构如图3所示进行设计。其中，“待进一步核实的量”用以存储和管理新老系统衔接过程现有系统中存在的缺失关键信息、无法进行准确归类、有待进一步组织工作查清的资源储量数据；待查清后，可将其纳入相应类别数据中进行管理。此数据组织结构实现了对各种现状清晰的数据与“存疑”数据进行分类管理，保障了探矿权查明、采矿权占用及建设项目压覆、关闭残留这4类重点数据的准确性。

图3 储量统计数据组织结构

3.2 总体框架

为实现储量统计的目的任务和有关功能需求，建议新系统的总体框架如图4所示进行设计，横向连通本级自然资源主管部门其他矿政管理信息系统，实现相关数据的互联互通；纵向贯通部省市县四级自然资源主管部门和矿业权人，实现储量统计打底数据的逐级下达、确认和储量统计数据的逐级上报、审核、汇总等信息的上传下达功能。综合考虑矿业权人、基层管理部门填报数据的便捷性和全国储量统计数据的敏感性，建议矿业权人和县级自然资源主管部门、市级自然资源主管部门通过“Browser/Server在线系统”填报、审核和上传下达数据，省级和部级自然资源主管部门通过“Client/Server客户端系统”和利用自然资源主管部门主干网进行数据填报和上传下达。

图4 系统总体框架

3.3 技术架构

根据系统使用需求和应用特点，建议新系统的技术架构如图5所示进行设计，具体包括支撑层、数据层、服务层、应用层、展示层以及运维管控体系和安全保密体系[14-16]。支撑层包括系统标准体系、数据库管理系统、GIS系统等，打造系统的硬件和软件环境基础；数据层包括不同情形下的储量统计数据及其依据的文件报告等信息资料，为存储、索引和访问系统中数据提供数据支撑；服务层包括大数据引擎、可视化工具、日志及权限管理等，是系统提供有针对性的、专业化应用的技术服务基础；应用层是系统提供相关应用功能的集中体现，用以满足用户各方面的功能需求，包括数据填报、查询统计、自查警示等；展示层为用户提供操作界面，实现通过浏览器或Client/Server客户端访问系统完成数据填报、统计分析等。运维管控和安全保密体系主要是确保系统运行的安全性、保密性和高效性。

图5 系统技术架构

3.4 系统组成

基于储量统计工作的目的任务和功能需求，建议将矿产资源储量数据库管理系统内设模块按照图6进行设计，包括矿产资源储量统计数据采集、数据管理、质量监控和成果输出4个模块。其中，数据采集模块是年度统计底数下发、确认，而后再将储量统计数据逐级上报、审核重点使用的模块；数据管理模块是用户对各自权限范围内、已纳入储量统计的相关数据信息进行查询统计，进行三维及二维图形展示分析及管理的模块；质量监控模块是辅助开展储量统计数据质量工作的模块；成果输出模块是系统输出定制、半定制化的年度成果报告、图表的模块。

图6 系统组成

3.5 设计实施要求

针对矿业权人和自然资源主管部门两类不同用户，给出了系统内各模块的实施要点建议，如图7所示。对于自然资源主管部门，数据采集模块应重点具备从其他相关数据库中提取、导入信息，辅助数据审核的技术校核，相关数据操作留痕的日志管理等功能；数据管理模块应重点具备多维度的数据查询、统计、分析及智能管理，地理空间坐标三维可视化等功能；质量监控模块应重点具备对下级管理部门报送数据质量进行打分、管理整改台账等功能；成果输出模块应重点具备输出储量统计表和整改台账等功能。对于矿业权人，数据采集模块应重点具备简洁的表单设计、互联网报送方式、自动显示往年数据及疑似异常时等功能；数据管理模块应重点具备查询、浏览及统计分析矿业权范围内历年数据等功能；质量监控模块应重点具备接受主管部门下发的重点检查工作通知等功能；成果输出模块应重点具备导出统计分析结果数据的功能。

图7 系统设计实施要点

4 结 语

现有矿产资源储量数据库管理系统已无法满足当前统计工作有关提高数据质量及储量统计有关增强质量监控、促进精细化的储量管理的最新要求，迫切需要进行重构。为帮助储量统计工作更好适应新形势新要求，本文基于储量统计工作的目的任务和管理需求，对研发新的系统提出了具体的功能需求、储量统计数据组织结构、总体框架、技术架构、系统组成等系统建设方面的意见建议，以期为研发新的系统提供参考和支撑。预期通过运用本文提出的系统功能需求和设计的矿产资源储量数据库管理系统，能有效解决现有系统中存在的问题并更好地满足当前储量统计相关工作需求，促进矿产资源储量的精细化管理。