矿地一体化管理信息系统设计与开发.docx

1、基于GIS的矿地一体化管理信息系统设计与开发摘要：针对目前矿产资源管理和土地资源管理中存在的问题，提出了基于GIS的矿体一体化管理信息系统，本系统为加强矿地一体化管理提供了科学管理手段和决策支持。详细介绍了系统的需求分析、系统设计、功能设计和系统数据库的建设。关键词：地理信息系统 土地资源 矿产资源 数据管理 二次开发 矿地一体化一、 应用背景土地资源和矿产资源都是人类社会赖以生存的重要物质基础, 也是人类社会可持续发展的可靠物质保证, 两者在国民经济建设中占有重要地位。近年来计算机技术飞速发展, 尤其是GIS(地理信息系统)技术的发展, 使得G IS技术在矿产资源管理与土地资源管理方面的应用

2、逐渐增多, 技术也日趋成熟。以GIS为平台的各种资源管理信息系统的建立使得土地资源管理与矿产资源管理的数字化、数据处理的速度和质量、办公自动化水平越来越高。然而土地资源与矿产资源二者又有非常紧密的关系，二者长期的分离管理造成了诸多问题。二者的结合管理势在必行，之前分离的信息必须进行整合管理。加快矿地结合管理的辅助信息系统应用而生。二、 需求分析 系统需求分析是应用型地理信息系统设计的基础, 是进行优良的系统设计的关键, 也是系统生命力的保证, 需求分析使G IS 开发者可以明确地了解用户对G IS内容和行为的期望和需求。 通过详细了解我国矿产资源管理和土地资源管理现状发现，目前我国矿产资源开采

3、存在诸多不合理现象，如无序开采，乱采乱挖，无节制开采等问题，导致了资源的严重的浪费和何不合理利用。矿山安全问题日益突出，而土地资源管理和矿产资源的的长期分离管理使得环境破坏尤以土地的破坏更为突出。开采导致的土地塌陷，压占，污染物排放迁移导致了大量的土地，尤其是农地破坏严重。开采现状和资源回收情况不清、储量动态变化数据不能得到及时的更新、矿区环境污染土地破坏现状不清，矿区环境评价信息不充足、矿产资源补偿费依据不足、开采沉陷无法准确预测、村庄搬迁无法提前预告、矿区违规越界行为严重给开采规划、土地利用规划、生态重建等工作造成了很大的障碍，以上问题急需矿产资源和土地资源结合管理，通过二者信息整合实现地

4、上和地下信息相结合，即地下矿产资源赋存、地质条件、储量、矿业权信息、开发利用现状、采矿设计，开采工作面位置、巷道位置等矿山信息和土地利用现状、土地权属、土地破坏程度、土地复垦现状等土地信息进行结合，外加矿区环境实时调查信息实现矿产资源和土地资源一体化管理。实现对矿产资源开采实时动态监测、环境资源破坏，村庄搬迁，违规越界及时预警告知、矿山环境准确评价、补偿费准确估算收取、土地复垦实施监管从而实现矿产资源和土地资源可持续合理利用。三、 系统设计1、 系统结构设计目前在应用型的地理信息系统中, 有2种设计方式: C lient /Server( C /S)模式和Brow ser /Server( B

5、 /S)模式。其中B /S模式是随着网络技术的成熟而发展起来的, 它是一种!胖服务器、!瘦客户端的运行模式。C /S模式是传统的、技术成熟的模式, 虽然维护要求较高、操作也较复杂, 但它与B /S模式相比对于图形数据具有很强的编辑处理能力, 对于空间数据的存储效率较高, 而且具有稳定的保密性和安全性, 而这些正是应用型地理信息系统中核心的要求。所以, 本文采用C /S 模式进行设计, 以满足矿产资源管理信息系统中海量数据的处理要求。矿产资源管理信息系统, 主要包括数据库管理和系统应用2个部分, 图1 是矿地一体化管理信息系统的总体设计框图。 图12、 系统功能设计根据系统的设计目标将矿地一体化

6、管理信息系统下设9个工功能模块:系统管理子系统、数据输入编辑子系统、矿山信息管理子系统、矿区土地管理子系统、动态监测子系统、矿区环境评价子系统、预警子系统、信息查询子系统、信息发布子系统。其中系统管理子系统包括系统设置、系统安全管理、数据维护管理3个模块；数据输入编辑子系统包括数据输入、数据编辑、数据输出3个模块；矿山信息管理子系统包括矿山基本信息管理、储量管理、矿业权管理、补偿费管理、报表台账管理4个模块；矿区土地管理子系统包括地籍管理、土地复垦项目管理2个模块；动态监测子系统包括开采现状管理、掘进工作面管理、巷道管理、环境监测、土地沉陷监测5个模块；矿区环境评价子系统主要是矿区环境管理；预

7、警子系统包括村庄搬迁预警、环境破坏预警、违规越界预警3个模块；信息查询子系统包括数据查询、图形查询、定位浏览、统计4个模块；信息发布子系统包括基本政策信息发布、村庄搬迁通告、环境破坏处理通告、违规越界处理通过告、其他信息发布4个模块。限于篇幅本文只给出系统的二级功能模块图。3、 数据库设计矿地一体化管理信息系统中, 数据是海量的。所以, 合理的数据库设计是系统的核心, 有效地存储数据是整个系统的关键。系统数据库设计时遵循图形实体分层、图形分区分幅索引、属性数据与图形数据既分离又连接的原则。（1） 数据库概念设计将系统需求分析得到的用户需求抽象为信息结构, 即概念模型的过程就是概念结构设计, 它

8、是矿地一体化管理信息系统数据库设计的关键。概念结构的设计通常有四类方法: 自顶向下(定义全局再逐步细化)、自底向上(定义局部集成全局)、逐步扩张(定义核心再向外扩充)和混合策略(自顶向下和自底向上相结合)。概念结构能真实的、客观的、充分的反映现实世界, 以及事物之间的联系, 是现实世界的真实模型。描述概念模型最常用的方法是采用实体- 联系模型( E - R 模型) , 它利用空间实体之间存在的空间关系作为联系。（2） 数据库逻辑设计数据库的逻辑设计就是把概念模型映射为计算机中为数据库管理系统所支持的数据模型, 并用数据描述语言表达出来, 一般方法是将实体- 联系模型转换成关系数据模型。此外,

9、为了消除异常、改善完整性、一致性和存储效率, 一般使关系达到第三范式( 3NF)（3） 数据库物理设计1）图形数据库设计。按照! 图幅- 图层- 图元来进行图形数据库的设计, 其核心就是按照不同分类和需要, 设计相应的图层以及不同图元的组合图层。基本图件资料录入, 并将栅图进行矢量化。把系统所需的基本图件资料划分为行政区域、水系、交通、基础设施、城镇、地层、断裂、构造、岩体、成矿区、探矿工程等图层。地图标准为: 高斯- 克吕格投影( 6度带) , 1954年北京坐标系和1956 年黄海高程系。栅格图仅作为背景底图。2)属性数据库设计。图形数据库中每个空间实体都有相应的属性数据, 根据矿产资源管

10、理的要求, 设计各种表格, 并规定各数据项的类型、长度等。各数据表之间通过属性ID 号建立查询关系。3)图形库与属性库的联接。在图形数据库中, 每一个图元都有一个图元编号, 并且是唯一的,所以通过设定图元编号为关键字来实现图形库与属性库的关联。同时, 由于地理信息系统属性数据管理功能较弱, 因此采用M icrosoft SQL Server 2000数据库管理软件来实现复杂的数据管理功能。 4)数据存储设计。矿地一体化管理信息系统所需的海量数据的存储是非常重要的, 它关系到整个系统的完整性和有效性。由上述分析可知, 系统数据一般可分为3种形式: 空间数据、结构化属性数据及非结构化文档资料数据,

11、 它们之间的信息关联可以通过统一的数据编码标准实现。四、 系统实现（1）数据库实施在进行概念结构设计和物理结构设计之后, 设计者对目标系统的结构、功能已经分析得较为清楚了, 但这还只是停留在文档阶段。数据库系统设计的根本目的, 是为用户提供一个能够实际运行的系统, 并保证该系统的稳定和高效。数据库的实施主要是根据逻辑结构设计和物理结构设计的结果, 在计算机系统上建立实际的数据库结构、导入数据并进行程序的调试。它相当于软件工程中的代码编写和程序调试的阶段。用具体的数据库管理系统( DBMS ) 提供的数据定义语言( DDL) , 把数据库的逻辑结构设计和物理结构设计的结果转化为程序语句, 然后经

12、DBMS编译处理和运行后, 实际的数据库便建立起来了。目前的很多DBMS系统除了提供传统的命令行方式外, 还提供了数据库结构的图形化定义方式, 极大地提高了工作的效率。（2）系统功能实现基于GIS技术的应用型系统, 系统总体功能的实现一般都主要体现在6 个方面: 输入、输出、图形编辑、空间分析、数据库管理以及系统服务。系统功能的实现也就是程序设计的过程。为了易于理解、阅读、便于维护, 应该选用好的程序设计风格, 尽量避免不必要的数据和逻辑方面的错误, 提高程序的稳定性和健壮性。由于系统是基于G IS技术的,所以在进行程序设计时还要先分析选用的GIS软件已有的功能和组件, 确定需要开发的功能,

13、避免增加二次开发的工作量, 缩短开发周期, 提高开发效率。四、 总结矿地一体化管理信息系统, 是基于GIS软件, 采用二次开发的方式, 集中运用地理信息技术、数据库技术、面向对象技术, 把现有的业务数据与地理数据有机融合起来, 以G IS独特的方式直观、形象地显示在地图上, 并建立关联分析, 能够实现土地资源和矿产资源管理的一体化管理，解决相关问题，实现矿产资源和土地资源可持续合理利用。参考文献（1） 车学文.云南省国土资源厅国土矿产资源管理信息系统设计概述J.地矿测绘2003, 19( 2) : 2123（2） 张春明, 孙豁然, 姜绍飞, 等. 基于GIS 技术的矿产资源管理信息系统的设计

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