基于GIS的數(shù)字地質(zhì)測(cè)繪管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張維寬，安華育，趙海霞

（青海省地質(zhì)調(diào)查院 青海 西寧 810012）

基于GIS的數(shù)字地質(zhì)測(cè)繪管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張維寬，安華育，趙海霞

（青海省地質(zhì)調(diào)查院 青海 西寧 810012）

數(shù)字測(cè)繪系統(tǒng)是借助計(jì)算機(jī)輔助軟件，對(duì)地理及空間數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、管理、輸出操作的測(cè)繪系統(tǒng)。文中以GIS技術(shù)為核心設(shè)計(jì)地質(zhì)測(cè)繪管理系統(tǒng)，詳細(xì)介紹該系統(tǒng)地籍管理、土地利用、工程應(yīng)用、地下管線管理模塊的功能，遵循實(shí)用、方便、便于推廣的原則，提出本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方案及工程應(yīng)用模塊數(shù)據(jù)庫E-R圖，進(jìn)一步闡述工程應(yīng)用模塊、登陸模塊及土地利用模塊的實(shí)現(xiàn)方式，表明設(shè)計(jì)的地質(zhì)測(cè)繪系統(tǒng)對(duì)提升管理水平和工作效率具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

GIS；數(shù)字地質(zhì)測(cè)繪；管理系統(tǒng)；設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是普遍使用的測(cè)繪手段，數(shù)字化測(cè)繪所提供的電子數(shù)據(jù)是GIS系統(tǒng)最重要的數(shù)據(jù)來源。傳統(tǒng)數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)提供的電子數(shù)據(jù)已經(jīng)無法滿足GIS系統(tǒng)的需求，因此，開發(fā)基于GIS技術(shù)的數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)顯得尤為重要。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的科學(xué)技術(shù)逐漸應(yīng)用到地質(zhì)測(cè)繪中，GIS測(cè)繪技術(shù)是一種多學(xué)科的交叉技術(shù)，GIS測(cè)繪技術(shù)綜合地理空間技術(shù)、地理模型分析法等，為用戶提供多空間動(dòng)態(tài)地理信息服務(wù)，該技術(shù)不單能有效管理空間屬性環(huán)境信息，也能對(duì)資源環(huán)境實(shí)施多次重復(fù)測(cè)試[1]?；贕IS的數(shù)字地質(zhì)測(cè)繪系統(tǒng)具有自動(dòng)化效率高。繪圖美觀、規(guī)范、精確等優(yōu)點(diǎn)，確保獲得高精度的繪制成果。

1　簡述GIS技術(shù)

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術(shù)是基于地理學(xué)信息建立信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)等多項(xiàng)技術(shù)作為地理數(shù)據(jù)管理、分析信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。GIS技術(shù)是20世紀(jì)60年代興起的一數(shù)據(jù)為中心的測(cè)量技術(shù)，借助GIS技術(shù)能完成工程測(cè)量，獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，從而提升項(xiàng)目工程的施工質(zhì)量[2]。GIS技術(shù)核心功能是把數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g地理圖形，不論在測(cè)量和工程建設(shè)領(lǐng)域都能廣泛應(yīng)用。我國GIS技術(shù)發(fā)展起步較晚，從地質(zhì)測(cè)量角度可將其分為三維數(shù)據(jù)管理、對(duì)象管理、空間分析等內(nèi)容。實(shí)施地質(zhì)測(cè)量時(shí)，測(cè)量人員借助GIS技術(shù)錄入數(shù)據(jù)信心，并與其他數(shù)據(jù)完成快速轉(zhuǎn)換。同時(shí)，測(cè)量人員借助GIS技術(shù)創(chuàng)建三維模型，達(dá)到可視化選擇的目的。

2　設(shè)計(jì)地質(zhì)測(cè)繪管理系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)

2.1總體設(shè)計(jì)

GIS數(shù)字地質(zhì)測(cè)繪管理系統(tǒng)將位圖、矢量圖、表格等一切可電子化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫內(nèi)，根據(jù)相應(yīng)的分類，對(duì)所有資料展開統(tǒng)一的管理，隨之借助服務(wù)器層響應(yīng)用戶的請(qǐng)求，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)業(yè)務(wù)展開處理，最后發(fā)布至網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)所需資料的檢索和共享效果[3]。想要設(shè)計(jì)性能良好的數(shù)字測(cè)繪管理系統(tǒng)，必須綜合考慮系統(tǒng)目標(biāo)、用戶使用風(fēng)格、數(shù)據(jù)對(duì)外接口等方面的情況。數(shù)據(jù)對(duì)外接口主要進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入與輸出、交換等操作[4]。根據(jù)用戶的使用風(fēng)格設(shè)計(jì)友好的界面，設(shè)計(jì)快捷的操作方式滿足用戶的需求，地質(zhì)測(cè)繪管理系統(tǒng)劃分為地下管線管理模塊、土地利用模塊、工程應(yīng)用模塊、地籍管理模塊4個(gè)部分，每個(gè)模塊具有多個(gè)小功能，系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　數(shù)字地質(zhì)測(cè)繪管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

2.2設(shè)計(jì)地下管線模塊

地下管線模塊能夠?yàn)榈叵鹿芫€管理提供有效的數(shù)據(jù)支持，滿足用戶使用要求，從而降低工作強(qiáng)度。根據(jù)地質(zhì)測(cè)繪行業(yè)管理現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)目標(biāo)，地下管線模塊主要包括錄入管線數(shù)據(jù)、管理管線屬性數(shù)據(jù)、輸出管線信息等功能[5]。設(shè)計(jì)前采用各類方式收集原始數(shù)據(jù)信息，收集的原始數(shù)據(jù)實(shí)施恰當(dāng)?shù)奶幚砗笞鳛榛緮?shù)據(jù)，系統(tǒng)對(duì)繪圖提供各類有用信息，隨之實(shí)施計(jì)算根據(jù)預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方式完成存儲(chǔ)操作，創(chuàng)建一套滿足繪圖的地下管線數(shù)據(jù)庫。本數(shù)據(jù)庫可以繪制管線圖，也可生成數(shù)字化管網(wǎng)圖，從而向GIS提供所需的管線屬性數(shù)據(jù)及空間數(shù)據(jù)。

2.3設(shè)計(jì)地籍管理模塊

地籍管理模塊主要包括界址點(diǎn)管理、繪制地基表格、宗地屬性信息管理等部分。權(quán)屬生成管理就是根據(jù)界址位置直接繪制權(quán)屬圖，也可以生成權(quán)屬文件，再依據(jù)權(quán)屬文件相關(guān)內(nèi)容繪制權(quán)屬圖[6]。①繪制表格：對(duì)地籍表格進(jìn)行繪制時(shí)，想要根據(jù)制定表格情況設(shè)置原點(diǎn)位置，隨之系統(tǒng)讀取符合本表格的宗地?cái)?shù)據(jù)及界址點(diǎn)，進(jìn)行預(yù)處理后的數(shù)據(jù)填入表格框內(nèi)，從而形成所需的地籍表格。②管理宗地屬性信息：宗地屬性信息主要功能如下：查詢宗地屬性、輸入或輸出宗地屬性、標(biāo)記宗地門牌號(hào)等，對(duì)宗地屬性信息進(jìn)行修改操作時(shí)，先要選定需要修改的宗地號(hào)，隨之在彈出的對(duì)話框內(nèi)對(duì)屬性信息進(jìn)行修改。③管理界址點(diǎn)：管理界址點(diǎn)能夠?qū)缰伏c(diǎn)進(jìn)行修改、排序等操作，繪制界址點(diǎn)成功表格時(shí)，要選定形成界址點(diǎn)成功標(biāo)的土地分線數(shù)及宗地號(hào)，從而獲取界址點(diǎn)相關(guān)信息，從而繪制合理的界址點(diǎn)成果表。界址點(diǎn)管理包括查找、修改、刪除界址點(diǎn)信息等功能，其功能結(jié)構(gòu)如圖2。④權(quán)屬生成管理：管理權(quán)屬生成文件的方式較多，用戶可根據(jù)工程的情況選擇，可以通過圖形權(quán)屬輸入宗地各類信息，也可通過界址線生成權(quán)屬。

圖2　界址點(diǎn)管理結(jié)構(gòu)簡圖

2.4設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，有組織、能夠共享的數(shù)據(jù)集合，數(shù)據(jù)庫不單也可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也可對(duì)數(shù)據(jù)展開相應(yīng)的操作。與常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)只有數(shù)值、文字等內(nèi)容比較，測(cè)繪管理數(shù)據(jù)庫必須能夠看清直觀性圖形，因數(shù)據(jù)類型多種多樣、數(shù)據(jù)內(nèi)容比較龐大，使用GIS空間數(shù)據(jù)引擎應(yīng)用模式完成數(shù)據(jù)庫的建設(shè)[7]。針對(duì)不同使用者或者應(yīng)用群體，必須綜合分析數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)并進(jìn)行組織和分類操作，從而滿足各個(gè)方面的需求[8]。E-R圖能描述現(xiàn)實(shí)世界中的各類實(shí)體，但并不設(shè)計(jì)描述實(shí)體在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，本方法被稱作E-R模式。E-R圖中包含實(shí)體、屬性、聯(lián)系三種符號(hào)，一般采用 矩形表示實(shí)體，橢圓或圓角矩形表示屬性，聯(lián)系采用菱形表示[9]。工程應(yīng)用模塊包括坐標(biāo)、實(shí)體面積、實(shí)體標(biāo)號(hào)、過濾屬性實(shí)體等內(nèi)容，實(shí)體編號(hào)是其編碼的唯一表示，進(jìn)行編碼時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)生成無需添加，工程應(yīng)用模塊E-R圖3。

圖3　工程應(yīng)用模塊E-R圖

2.5土地利用管理模塊

土地利用管理模塊主要功能是設(shè)計(jì)圖斑，先要繪制合理的圖斑弧線，在繪制完成的圖斑弧線內(nèi)選定某一點(diǎn)，輸入相關(guān)的屬性信息，系統(tǒng)直接生成圖斑。圖斑生成后必須對(duì)其屬性實(shí)施管理，主要包括添加圖斑屬性、修改或查詢圖斑等功能。建筑物管理模塊主要操作有：標(biāo)注建筑物屬性、查詢或修改建筑物屬性數(shù)據(jù)等。進(jìn)行操作時(shí)，先要生成建筑物邊界，隨之對(duì)建筑物實(shí)施標(biāo)注并添加相應(yīng)的屬性，保存建筑物。

3　地質(zhì)測(cè)繪管理系統(tǒng)部分模塊的實(shí)現(xiàn)

3.1登陸模塊的實(shí)現(xiàn)

登陸模塊就是用戶進(jìn)入測(cè)繪系統(tǒng)時(shí)，必須進(jìn)行身份驗(yàn)證，用戶通過身份驗(yàn)證后方可進(jìn)入系統(tǒng)。登陸模塊能夠驗(yàn)證登陸者是否為合法用戶，從而保障系統(tǒng)的安全性。用戶輸入用戶名稱和密碼，兩者相匹配方可進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，從而登陸成功。如果不匹配，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出用戶名或登陸密碼錯(cuò)誤的提示信息，必須進(jìn)行再次登陸，系統(tǒng)登陸模塊流程如圖4。

3.2工程應(yīng)用模塊實(shí)現(xiàn)

用戶可以借助工程應(yīng)用模塊幾何要素查詢功能，從菜單上選取需要查詢位置的距離、坐標(biāo)點(diǎn)、實(shí)體面積等信息[10]。如果查詢點(diǎn)坐標(biāo)信息，使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊需要查詢的點(diǎn)，即可獲得點(diǎn)坐標(biāo)值及高程信息。查詢點(diǎn)坐標(biāo)流程如圖5。如果查詢兩點(diǎn)之間的距離，采用鼠標(biāo)分別點(diǎn)擊需要查詢的兩個(gè)點(diǎn)，系統(tǒng)會(huì)返回兩點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值，兩點(diǎn)間的距離及本線段偏移量也會(huì)表現(xiàn)出來[11]。若查詢實(shí)體面積，用戶使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖上實(shí)體即可獲得所選內(nèi)容的實(shí)體面積，必須注意，選擇的實(shí)體應(yīng)處于閉合狀態(tài)。

圖4　測(cè)繪管理系統(tǒng)登陸模塊流程圖

圖5　查詢點(diǎn)坐標(biāo)流程圖

實(shí)體編碼管理具有增加、查詢、刪除、修改編碼信息的功能，如果增加實(shí)體編碼，根據(jù)系統(tǒng)提示選定需要增加的實(shí)體，若挑選的實(shí)體存在編碼，即可返回該實(shí)體編碼，并發(fā)出該實(shí)體已有編碼的信息，反之，提示用戶為該實(shí)體編寫新的編碼，按回車鍵表示完成本實(shí)體添加編碼操作[12]。若用戶想要查詢某個(gè)實(shí)體的編碼，根據(jù)系統(tǒng)提示選定需要查詢的實(shí)體，從而掌握該實(shí)體的編碼信息。查詢坐標(biāo)的部分代碼如下：輸出：

如果用戶想要修改實(shí)體編碼信息，選定需要修改編碼的實(shí)體，選擇某一個(gè)實(shí)體，若該實(shí)體并沒有編碼信息，系統(tǒng)提示編碼不存在，并執(zhí)行返回操作[13]。否則，會(huì)提示用戶輸入設(shè)定的編碼信息，按下回車鍵，新編寫的編碼會(huì)替代原有的編碼，從而完成修改實(shí)體編碼的操作。

3.3土地利用模塊的實(shí)現(xiàn)

土地利用模塊主要借助圖斑屬性對(duì)相應(yīng)信息進(jìn)行管理，主要包括添加、查詢、修改圖斑屬性的操作[14]。添加圖斑屬性是根據(jù)用戶輸入的各項(xiàng)信息，隨之選擇相對(duì)應(yīng)的圖斑實(shí)施添加操作。修改圖斑是指選定相應(yīng)的位置后，系統(tǒng)會(huì)彈出修改界面，用戶根據(jù)提示進(jìn)行修改操作，修改完成后直接保存。刪除圖斑屬性是指用戶選定需要?jiǎng)h除的圖斑，點(diǎn)擊刪除即可。

建筑物屬性管理主要包括添加、查詢、修改建筑物屬性等功能，添加建筑物屬性通過用戶輸入的建筑物層數(shù)、面積、邊長等信息，在圖上選定建筑物的位置即可完成添加操作[15]。修改建筑物屬性根據(jù)用戶選定的建筑物位置，系統(tǒng)自行彈出修改建筑物屬性的界面，用戶修改相應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行存儲(chǔ)即可。

4　結(jié)束語

總之，在信息化、數(shù)字化時(shí)代，測(cè)繪資料能否有效利用與測(cè)繪各行業(yè)的發(fā)展有著必然的聯(lián)系。文中基于GIS技術(shù)設(shè)計(jì)的數(shù)值地質(zhì)測(cè)繪管理系統(tǒng)，具有GIS空間分析功能和數(shù)據(jù)管理功能，設(shè)計(jì)合理的土地利用、工程應(yīng)用、地籍管理等模塊，提升系統(tǒng)的安全性和管理效率。

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Design and implementation of digital geological mapping management system based on GIS

ZHENG Wei-kuan，AN Hua-yu，ZHAO Hai-xia
（Qinghai Institute of Geological Survey，Xining 810012，China）

the digital surveying and mapping system is based on the computer aided software，the mapping system of the input，management and output operation of GIS and spatial data.In this paper，the GIS technology is the core of the design of geological mapping management system，the system of cadastral management，land use，engineering application，underground pipeline management module functions，follow the principle of practical，convenient，easy to promote，the system database design scheme and Engineering Application module database E-R chart，further elaborated the design of geological mapping system to improve the management level and work efficiency has good application value.

GIS；digital geological mapping；management system；design and Implementation

TN99

A

1674－6236（2016）21-0153-03

2015-12-08稿件編號(hào)：201512090

張維寬（1969—），男，青海湟中人，高級(jí)工程師。研究方向：地質(zhì)工程測(cè)量。