王永志，林 燕，李景朝，郭 佳

(1.吉林大學(xué)儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院，教育部地球探測重點實驗室，吉林 長春 130026；2.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心， 北京 100037；3.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心地質(zhì)信息技術(shù)實驗室，北京 100037；4.中國煤炭地質(zhì)總局航測遙感局，陜西 西安 610054；5.北京信息科技大學(xué)， 北京 100192)

全國礦業(yè)權(quán)實地核查工作主要分成兩個階段，即野外實測和室內(nèi)整理。礦業(yè)權(quán)實地核查數(shù)據(jù)整理是野外實測工作的延續(xù)，它根據(jù)野外實測成果和已有資料進行室內(nèi)整理，采用各種軟件工具為每一個被核查的礦業(yè)權(quán)編制一組成果數(shù)據(jù)。此次核查工作涉及全國除臺灣省外31個省(市、區(qū))，遍及2800多個縣，約15萬個礦業(yè)權(quán)。為保證核查成果數(shù)據(jù)質(zhì)量，項目辦研究制定了《全國礦業(yè)權(quán)實地核查數(shù)據(jù)采集與整理技術(shù)要求》和《全國礦業(yè)權(quán)實地核查數(shù)據(jù)驗收技術(shù)要求》等一系列標(biāo)準(zhǔn)[1-3]，為成果數(shù)據(jù)的格式與內(nèi)容提供了統(tǒng)一的規(guī)范；研發(fā)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)驗收、數(shù)據(jù)管理與分析等系統(tǒng)與軟件工具，保證了成果數(shù)據(jù)可信、可管、可用，為后續(xù)應(yīng)用打下良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 數(shù)據(jù)模型

礦業(yè)權(quán)登記庫是在各級國土資源管理部門中保存礦業(yè)權(quán)的數(shù)據(jù)庫[4-5]，并配有相應(yīng)的管理系統(tǒng)。本著突出重點、易于實現(xiàn)的原則，從礦業(yè)權(quán)登記庫中提取出許可證號、礦種、所在行政區(qū)等部分重點數(shù)據(jù)項，再增加少量與核查特性相關(guān)的數(shù)據(jù)項，組成本次礦業(yè)權(quán)核查的屬性數(shù)據(jù)內(nèi)容。另外，為每一個礦區(qū)增加了一幅完整的勘查工程或開采工程平面圖、一個基本情況說明、一張對照表、一個圖件說明。礦區(qū)平面圖包括了礦業(yè)權(quán)邊界線、邊界面、拐點、鉆孔、采區(qū)、巷道、采剝面等能體現(xiàn)礦業(yè)權(quán)實際空間位置及其特性的一些主要空間要素。圖1給出了全國礦業(yè)權(quán)實地核查成果數(shù)據(jù)模型，它由礦業(yè)權(quán)登記庫(采礦申請登記、勘查項目登記)、礦業(yè)權(quán)核查庫(采礦權(quán)核查、探礦權(quán)核查)、標(biāo)準(zhǔn)化詞表、輔助規(guī)則庫等幾大部分組成，其中核查庫占主導(dǎo)地位；與每一條核查記錄對應(yīng)的還有單個礦業(yè)權(quán)核查成果數(shù)據(jù)，它包括屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)兩大類，其中屬性數(shù)據(jù)包括核查對照表、礦業(yè)權(quán)基本情況說明，而空間數(shù)據(jù)則包括圖件基本說明、CAD或MapGIS、ArcGIS、PDF等。將單個礦業(yè)權(quán)按照行政區(qū)進行匯總，再加以相應(yīng)的基礎(chǔ)地理、基礎(chǔ)地質(zhì)圖等，則會形成各級礦業(yè)權(quán)成果數(shù)據(jù)(全國、分省、分市等)。

圖1 礦業(yè)權(quán)核查數(shù)據(jù)模型

2 信息系統(tǒng)功能

2.1 系統(tǒng)功能

全國礦業(yè)權(quán)實地核查信息系統(tǒng)，主要包括在線月報、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)驗收、數(shù)據(jù)庫管理與分析等四個大部分，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)又分為屬性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)。圖2給出了全國礦業(yè)權(quán)實地核查信息系統(tǒng)的總體功能框圖。

圖2 信息系統(tǒng)總體功能框圖

1)在線月報子系統(tǒng)：主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護、增加月報護、月報基本查詢、月報詳細顯示、月報修改、月報刪除、匯總統(tǒng)計、匯總分月對比、進度排名等子功能。

2)屬性數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)：主要包括采礦業(yè)權(quán)登記庫的導(dǎo)入、查詢、清空、導(dǎo)出等，礦業(yè)權(quán)核查數(shù)據(jù)的錄入、導(dǎo)入、查詢、修改、刪除、生成對照表、導(dǎo)出等，基本情況說明錄入、查詢、生成，圖件基本說明的錄入、查詢、生成、導(dǎo)出，等等(礦業(yè)權(quán)包括采礦權(quán)、探礦權(quán))。

3)空間數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)：主要實現(xiàn)指定礦業(yè)權(quán)空間數(shù)據(jù)的繪制，包括繪制地理信息(主要有控制點、居民地、公路、鐵路、水系、政區(qū)等面線要素及相應(yīng)注記等)、探礦權(quán)信息(包括探礦權(quán)邊界、探礦權(quán)拐點和注記、勘探線和注記、鉆孔和注記、探槽、探井、探峒、填圖區(qū)域，等)、采礦權(quán)信息(包括采礦權(quán)邊界、采礦權(quán)拐點和注記、井口及注記、巷道及注記、采區(qū)面及注記、采剝面及注記、采空區(qū)面及注記等)、數(shù)據(jù)處理(地形底圖歸帶、原始測量點處理、規(guī)范化測量數(shù)據(jù)展點、高程點輸出、空間要素規(guī)范化檢查、查找錯誤圓、輸出分類數(shù)據(jù)DXF、Shapefile數(shù)據(jù)分要素輸出、創(chuàng)建打印用DWG等)，以及項目管理、特殊區(qū)信息、輔助功能等其他功能。

4)核查數(shù)據(jù)驗收子系統(tǒng)：主要實現(xiàn)對礦業(yè)權(quán)成果數(shù)據(jù)的屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的兩類檢查，列出問題的同時給出修改建議，屬性數(shù)據(jù)檢查主要包括基數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)項值有效性、外鍵關(guān)聯(lián)、坐標(biāo)有效性及坐標(biāo)差等內(nèi)容檢查，空間數(shù)據(jù)檢查主要包括區(qū)域坐標(biāo)與空間邊界一致性、面與線吻合性、Shapefile格式數(shù)據(jù)顯示正確性、要素屬性值有效性等方面的檢查。

5)數(shù)據(jù)庫管理與分析系統(tǒng)：主要包括單個礦業(yè)權(quán)的入庫、查詢、修改等基本管理功能之外，還包括多種查詢與分析功能，其中屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和空間數(shù)據(jù)查詢功能較多。①屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析：主要包括按行政區(qū)劃統(tǒng)計、按礦種統(tǒng)計、按發(fā)證類別統(tǒng)計、按取得方式統(tǒng)計、按經(jīng)濟類型統(tǒng)計、按開采方式統(tǒng)計采礦權(quán)、按勘查階段統(tǒng)計探礦權(quán)、按發(fā)證類別與礦種統(tǒng)計、按經(jīng)濟類型與省份統(tǒng)計、按發(fā)證類別和開采方式統(tǒng)計、按礦種和省份統(tǒng)計、等等，每個統(tǒng)計均對采礦權(quán)核查、探礦權(quán)核查或二者兼有分別進行統(tǒng)計；②空間數(shù)據(jù)查詢：主要包括空間數(shù)據(jù)瀏覽、空間要素與屬性一致性、采礦權(quán)圖層要素查詢、探礦權(quán)圖層要素查詢、采礦權(quán)屬性與空間交互、探礦權(quán)屬性與空間交互、按礦種形成全國分布圖(點狀采礦權(quán)、點狀探礦權(quán)、面狀采礦權(quán)、面狀探礦權(quán))、全國礦業(yè)權(quán)分布圖(點狀采礦權(quán)、點狀探礦權(quán)、面狀采礦權(quán)、面狀探礦權(quán))、全國礦資源分布圖、礦業(yè)權(quán)空間定位、采礦權(quán)單礦權(quán)數(shù)據(jù)顯示(CAD、ArcGIS、MapGIS、PDF、圖件基本說明、對照表、礦業(yè)權(quán)基本情況說明、礦業(yè)權(quán)屬性等)、探礦權(quán)單礦權(quán)數(shù)據(jù)顯示等。

2.2 系統(tǒng)組成

圖3描繪了全國礦業(yè)權(quán)實地核查信息系統(tǒng)的組成，以及各子系統(tǒng)之間的關(guān)系?？梢郧宄目闯?，各子系統(tǒng)之間順序關(guān)系和并行關(guān)系，以及其他系統(tǒng)與本系統(tǒng)的聯(lián)系(如“礦政管理一張圖”雖不屬于本系統(tǒng)，但是與本系統(tǒng)之間存在著銜接關(guān)系)。月報系統(tǒng)貫穿了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)驗收系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及一部分深度應(yīng)用。

圖3 信息系統(tǒng)組成與子系統(tǒng)關(guān)系

3 系統(tǒng)框架

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

全國礦業(yè)權(quán)實地核查信息系統(tǒng)，總體分為四個階段、四個系統(tǒng)(圖4)。四個階段是數(shù)據(jù)采集與整理、數(shù)據(jù)驗收、數(shù)據(jù)匯總與深度應(yīng)用，四個系統(tǒng)是月報系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)驗收系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。四個階段相互銜接、互為源與目標(biāo)：數(shù)據(jù)采集與整理(數(shù)據(jù)驗收、數(shù)據(jù)匯總、深度應(yīng)用)，即數(shù)據(jù)采集的結(jié)果作為數(shù)據(jù)驗收階段的數(shù)據(jù)源，通過數(shù)據(jù)驗收的數(shù)據(jù)又作為數(shù)據(jù)匯總階段的數(shù)據(jù)源，深度應(yīng)用數(shù)據(jù)來自全國礦業(yè)權(quán)核查數(shù)據(jù)庫。

圖4 信息系統(tǒng)總體架構(gòu)

3.2 系統(tǒng)技術(shù)框架

圖5給出了系統(tǒng)技術(shù)框架要。本系統(tǒng)基于企業(yè)級分層結(jié)構(gòu)設(shè)計，它是數(shù)據(jù)采集、驗收、管理等多個系統(tǒng)的技術(shù)框架合集，空間數(shù)據(jù)采集使用Visual C++基于CAD進行二次開發(fā)編程實現(xiàn)，數(shù)據(jù)驗收與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用Visual Studio 2008的WinForm(C#)基于ArcGIS進行二次開發(fā)實現(xiàn)的。在數(shù)據(jù)庫管理與分析系統(tǒng)中，還加入了基于面向服務(wù)SOA的搭建模式，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成與共享[6-7]。即包括應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、Web服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)訪問層、數(shù)據(jù)庫層。應(yīng)用層由用戶通過圖形界面與系統(tǒng)進行通信，向系統(tǒng)發(fā)出請求或由系統(tǒng)顯示執(zhí)行結(jié)果；業(yè)務(wù)組件是具體實現(xiàn)用戶發(fā)出的各種請求的重要組件，由屬性數(shù)據(jù)組件、空間數(shù)據(jù)處理組件組成，其中空間數(shù)據(jù)組件具體在完成具體的功能時需要調(diào)用ArcObjects組件實現(xiàn)；通過ADO.NET等數(shù)據(jù)引擎實現(xiàn)業(yè)務(wù)組件中屬性數(shù)據(jù)的各種查詢、統(tǒng)計等功能，而由ArcSDE具體實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)處理組件與后臺數(shù)據(jù)庫的交互；網(wǎng)絡(luò)層是網(wǎng)絡(luò)傳輸層，它可是廣域網(wǎng)也可以是局域網(wǎng)，取決于數(shù)據(jù)庫的部署情況；后臺數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源泉，主要由一個大的數(shù)據(jù)庫組成(Oracle，也可以使用小型數(shù)據(jù)庫)，由它可以衍生出若干個小的數(shù)據(jù)庫，甚至可以分離出單個礦業(yè)權(quán)的各種數(shù)據(jù)。本數(shù)據(jù)庫可以Web服務(wù)組件與其他數(shù)據(jù)庫或系統(tǒng)進行交互。

圖5 系統(tǒng)技術(shù)框架

4 系統(tǒng)應(yīng)用

全國礦業(yè)權(quán)實地核查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)放到全國各省實地核查承擔(dān)單位，由室內(nèi)整理人員完成數(shù)據(jù)采集，由于采集軟件符合一線測量人員的操作習(xí)慣，提供自動生成對照表、自動按標(biāo)準(zhǔn)生成要素、配置圖式符號、輸出圖件等便捷功能。最突出的特點之一是，能夠?qū)崿F(xiàn)CAD格式采集數(shù)據(jù)一鍵無損轉(zhuǎn)換成符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的ArcGIS Shapefile格式成果數(shù)據(jù)，突破了傳統(tǒng)采用FME、ArcToolbox等工具進行轉(zhuǎn)換的費時費力且難以避免數(shù)據(jù)丟失的做法，不但極大地減少的工作量，還從根本上保證了數(shù)據(jù)質(zhì)量。圖6為系統(tǒng)主界面。

核查成果數(shù)據(jù)驗收全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合圖面檢查、計算機檢查、人機交互檢查三種方法。數(shù)據(jù)驗收軟件從多個角度對成果數(shù)據(jù)進行檢查，實現(xiàn)了許多短時間內(nèi)人工難以實現(xiàn)的工作(如加載并檢查每一個礦業(yè)權(quán)的每一個Shapefile數(shù)據(jù))。數(shù)據(jù)驗收過程中發(fā)現(xiàn)并解決的問題有20大類、累計達450萬個錯誤項，系統(tǒng)自動生成需要人為查看、判斷的圖片近160萬張，為數(shù)據(jù)修改提供參考。數(shù)據(jù)采集和驗收軟件同時下發(fā)，強調(diào)數(shù)據(jù)整理人員自檢及交叉檢查，在省級數(shù)據(jù)驗收時嚴(yán)格遵循致命性錯誤“一票否決”制度。省級核查成果數(shù)據(jù)按照驗收專家的意見修改之后，還要進行復(fù)核，復(fù)核合格方可進行成果驗收。這種多級數(shù)據(jù)驗收機制有效的保證了核查成果數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

圖6 系統(tǒng)主界面

5 結(jié)論

全國礦業(yè)權(quán)實地核查數(shù)據(jù)整理相關(guān)技術(shù)要求和軟件系統(tǒng)，在全國除臺灣省外31個省(市、區(qū))的核查中全面推廣，廣泛使用，完成了約15萬個礦業(yè)權(quán)核查數(shù)據(jù)的整理、采集、驗收、匯總、管理等工作，數(shù)據(jù)總?cè)萘考s700GB，成果已于2010年底通過國土資源部驗收。通過對核查成果數(shù)據(jù)多角度的統(tǒng)計分析，加深了對我國礦業(yè)權(quán)分布特征的全面了解。在實地核查數(shù)據(jù)整理過程中，形成的一套完整的、成熟的數(shù)據(jù)質(zhì)量保障體系，得到了各級領(lǐng)導(dǎo)的認可，為同類其他全國性專項的開展起到了示范作用，并提供豐富的經(jīng)驗。

目前，核查成果已在礦業(yè)權(quán)登記庫的更新與換證、地質(zhì)找礦突破戰(zhàn)略行動、礦政管理“一張圖”、國土資源“一張圖”等方面展開了深度應(yīng)用，并取得了喜人的階段性成果。通過不斷發(fā)揮其主動為經(jīng)濟發(fā)展與社會進步服務(wù)的公益性作用，挖掘其應(yīng)有的社會價值，創(chuàng)造出更大的貢獻。

[1] 譚永杰，常玉剛，等. 全國礦業(yè)權(quán)實地核查工作指南與技術(shù)要求[M].北京：中國大地出版社，2008.

[2] 全國礦業(yè)權(quán)實地核查項目辦公室.全國礦業(yè)權(quán)實地核查數(shù)據(jù)采集與整理技術(shù)要求[R].中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，2009.

[3] 全國礦業(yè)權(quán)實地核查項目辦公室.全國礦業(yè)權(quán)實地核查數(shù)據(jù)驗收技術(shù)要求[R].中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，2009.

[4] 國土資源部信息中心.采礦權(quán)登記數(shù)據(jù)交換文件技術(shù)說明[R].2009.

[5] 國土資源部信息中心.探礦權(quán)登記數(shù)據(jù)交換文件技術(shù)說明[R].2009.

[6] 王永志，潘懋，何文娜.基于ArcGIS和SOA的國家級油氣資源數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].吉林大學(xué)學(xué)報：地球科學(xué)版，2009，39(5)：953-958.

[7] 王永志，張道勇，潘懋.基于SOA和GIS的石油潛力數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)[J].吉林大學(xué)學(xué)報：信息科學(xué)版，2009(27).