基于GIS 的煤炭資源管理系統設計
邢向榮 袁景山 馬宏兵
摘要：以MAPGIS 為開發平臺，SQLServer2000 為開發語言，以國土資源局的業務為主，建立煤炭資源圖形數據庫與屬性數據庫，并對其進行了關聯，旨在推動山西省煤炭經濟發展，對利用計算機進行煤炭資源現代化管理具有重要的社會意義。
關鍵詞：空間數據庫，屬性數據庫，關聯，煤炭
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A
引言
山西省素有“煤炭之鄉”的稱謂，煤炭覆蓋區域占全省總面積的1/3以上。建國以來國家對山西煤礦進行了全面的地質勘察，留下了大量的地質資料、測繪資料，這些資料是山西省國民經濟建設的重要財富。然而，這些寶貴資料自20 世紀50 年代以來均以紙張記載，不利于長時間的存放，且給查找帶來了一定的困難，嚴重影響了煤炭行業的生產管理活動。隨著計算機的普及，出現了以磁載體為介質的數字化產品，數字化產品與以紙圖為載體的模擬產品相比較，前者更具實時性，且具有便于增刪、存儲、修改、管理等優點，因此以數字化產品代替傳統的模擬產品已成為必然趨勢。鑒于以上情況，為推動山西省煤炭經濟發展，順應煤炭資料電子化和信息技術發展的需求，利用計算機進行煤炭資源現代化管理具有十分重大的社會意義。
地理信息系統（Geographic Information Systems,簡稱GIS ）是一種采集、存儲、管理、分析、顯示與應用地理信息的計算機系統，是分析和處理海量地理數據的通用技術。隨著21 世紀的來臨，一個全新的信息社會和空間時代即將展現在人們面前，地理信息技術將在國民經濟建設中發揮更加重要和積極的作用。其中MAPGIS軟件就是我國國內可以與世界頂尖地理信息系統軟件相媲美的前沿軟件。
1 總體設計思想
基于GIS 基礎平臺MAPGIS上開發的煤炭資源管理系統研究的目的就是在MAPGIS 軟件的支持下，集中運用地理信息技術、數據庫技術、面向對象技術的成果，在理論和實踐上探討一種煤炭資源管理的信息化方法。而空間數據庫系統的建立是煤炭資源管理系統的核心技術，該系統可實現礦區地質圖形數字化，建立了圖形數據與屬性數據兩類相結合的數據庫，圖形數據由點、線、面三類圖形元素組成并分別存儲在MAPGIS的點文件、線文件和面文件中，屬性數據描述圖元特征，存儲在SQLServer2000 關系型數據庫中，圖形數據與屬性數據通過圖元內部標號建立對應關系，實現了圖形數據庫中內部屬性表與屬性數據庫中外掛屬性表的連接，將圖形數據與屬性數據統一存儲、處理和分析。
此次任務是利用SQLServer2000 企業版，創建一個支持大型網站，企業聯機事務處理及企業大型數據聯機分析處理的煤炭資源數據庫。用于建立一個煤炭資源管理數字化平臺，并根據不同的用戶權限，實現不同的功能。其基本功能為：1 ）煤礦基本情況查詢；2 ）煤礦資源儲量管理；3 ）煤礦地質環境管理；4 ）其他日常事務管理。不僅要利用Internet 在Web 上發布空間數據，為用戶提供空間數據瀏覽、查詢和分析的功能，形成一個網絡化的地理空間集成平臺，而且要用GIS 系統建立地質環境模型和地質環境信息系統，對地質環境的變化及發展趨勢進行預報分析，同時通過對儲量做統計分析以及“回采率”、補償費管理，為國土資源局等部門的管理、模擬研究以及環境保護工作提供決策依據。
2 數據建庫
數據建庫是指將數據進行采集并錄人至數據庫的過程，數據建庫包括數據定義、數據結構設計、數據庫定義、數據采集及數據錄入的過程。這其中數據結構設計、數據庫定義尤為重要，這也是數據庫設計的內容。
1 ）數據定義：是對系統中用到數據及其關系的描述。本系統中用到的數據包括該地區的煤礦分布圖、行政區劃圖、地質地形圖、各煤礦的儲量計算圖、各煤礦的廠上下對照圖、各煤礦的煤層采掘工程平面圖、各煤礦的地質環境評價現狀圖等，除此之外還包括與這些空間數據有關的屬性數據。
2 ）數據庫定義：主要是數據結構的定義，包括各數據表的構成、數據表之間的關系等。本系統采用SQL Server 作為數據庫存儲空間，每一項屬性數據在SQL Server 中作為一個關系表存在，而空間數據則采用MAPGIS 格式，通過MAPGIS SDE 利用SQL Server 進行管理。屬性數據和空間數據之間通過關鍵字進行連接，所有這些過程對于用戶層面是完全透明的，因此可以做到所有數據的統一管理。
3 圖形數據庫的設計
3.1 系統的圖層劃分與命名規則
GIS數據的特點就是數據源多、數據量大、系統對數據的要求高。地理信息系統是以圖層來分類存儲不同的信息。本系統以縣（市）行政區劃為單位進行管理，劃分的圖層在不同縣（市）的數字化圖中都是一致的。為保證不同縣（市）圖形信息及相應屬性信息的獨立性，防止圖層名重復出現，圖層名編碼結構見表1 。
表1 圖層名編碼結構
|
資源儲量估算平面圖 |
||
|
圖層名 |
圖層含義 |
特征屬性 |
|
CLTK |
圖框及圖例框界線 |
線實體 |
其中圖類編碼取相關專業術語關鍵詞的首字母，如DDGX 表示底板等高線，再如MKFBTK表示煤礦分布圖中的圖框及圖例框界線圖層。在本系統中，主要部分圖層包括：圖幅基本信息圖層、水系圖層、交通圖層、居民地圖層、境界圖層、地形等高線圖層、地層圖層、地層巖性圖層、構造圖層、底板等高線、儲量塊段注記圖層等。
3.2 圖層內部屬性表設計
1 ）實體類型“統一編號”規則。本系統實體類型“統一編號”是GIS 連接空間圖元與屬性表及外部數據庫的唯一性關鍵字，三者必須保持一致。其編碼結構如下：
口口口 口口 口口口口
——礦山企業編碼（與采礦證對應）;
——實體類型編碼：01 ——儲量，02——地質，03——回采率，04—— 補償費，05——采空區，06-鋁土礦；
——行政區劃國標代碼為縣級共3 位。
2 ）其他圖類“統一編號”規則。
口口口 口口 口口口口
——圖元順序編號；
——圖層代碼；
——行政區劃國標代碼縣（市）級共3 位。
說明：當順序號不足四位應在前面加O ，補足4 位。
3 ）主要圖層的內部屬性表設計。屬性數據分為圖元內部屬性與外部屬性兩部分，內部屬性反映圖元的固有特征，以ID 或其他關鍵字段女歸儀行編碼與圖形數據直接關聯，本系統以“統一編號”為關鍵字與圖形數據進行關聯。如某一工程圖層內部屬性見表2。
表2
|
字段名稱 |
字段名 |
數據類型 |
長度 |
|
縣區 |
XQ |
Character |
10 |
3.3 圖形數據庫結構
根據MAPGIS的數據文件格式，圖形數據主要由地理地圖數據、點文件（.wt ）、線文件（.wl）、面文件（.wp）組成，根據圖形數據庫設計標準，結合國土資源局已有的資料，建立煤炭資源管理系統圖形數據庫。
3.4 外部屬性數據庫設計
外部屬性則反映外部動態變化的圖元特征參數，以外掛屬性表的形式存在，它是圖元內部屬性的補充或稱圖元外掛屬性的集合。外掛屬性表以數據庫的形式存儲。內部屬性與外部屬性表通過外掛數據庫連接碼實現數據庫連接與交換。MAPGIS6.7能連接的外掛數據庫有DBASE ,Foxbase,Foxpro,Visual FoxPro,Access,Excel等數據庫軟件生成的文件，同時，MAPGIS具有強大的數據庫兼容性，可與oracle , infomix 等多種大型的數據庫進行數據通信和數據交換的能力，本系統外掛數據庫管理軟件為SQL Server2000。
根據煤炭資源的實際情況，本系統外部屬性數據庫主要包括煤礦概況、圖幅信息、煤礦邊界控制點、煤礦中心坐標、煤礦圖件、采礦申請、礦山延續、礦山變更、儲量管理等數據類型，由Visual Foxpro6.0進行創建與管理。
3.5 圖形數據與屬性數據庫的關聯
圖形數據庫存放實體的圖形數據及與實體密切相關的屬性數據，屬性數據庫則存放動態數據及報表、文字說明等屬性信息，圖形數據庫和屬性數據庫是相互獨立的，但在使用過程中，二者之間又必須時時相連。目前，連接圖形數據庫和屬性數據庫的辦法是采用連接碼，即在圖形數據庫中圖元的屬性表內建立一個連接碼，同時在屬性數據庫相應記錄設置相同的連接碼標識，通過軟件將二者完美地結合起來。由于外掛數據庫中可以由單個數據表相互關聯，也可以由多個數據表相互關聯，通過各表的關聯字段進行內部關聯，同時通過各表的關聯字段與MAPGIS空間數據庫的內部屬性表相應字段連接，從而實現外掛數據庫與空間數據圖形庫的整合。實現上述功能的核心技術是：當前圖形實體的內部屬性關聯字段值，是通過MAPGIS平臺的API 函數調用。
4 結語
本系統以MAPGIS軟件為開發平臺，SQL Server2000 為開發語言，開展了礦產資源管理系統數據庫的設計與開發工作，可以滿足礦產資源信息的日常管理需要，對提高礦產資源的管理水平起到積極的推進作用，具有很好的推廣應用前景。
參考文獻：
[ l ]江俊福．基于GIS 的交通安全管理系統研究與設計[ J] .山西建筑，2006 , 32 ( 15 ) : 61 一62 .
[ 2 ]江俊福．基于GIS 技術的城市規劃信息系統設計研究[ J ] .山西建筑，2006 , 32 ( 21 ) : 69 一70 .
Design of management system of coal resources based upon GIS
Xing Xiang-rong Yuan Jing-shan Ma Hong-bing
Abstract : Taking MAPGIS as platform and SQL Server2000 as development graph dstabase and attribute database of coal resources are built and associated, which mainiy focus business from land and resources bureaus in order to promote the development of coal economy of Shanxi and provide instruction for computer aided management of coal resources.
Keywords:spatialdatabase,attributedatabase,association,coal
