基于MapGIS的礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建庫輔助軟件設(shè)計(jì)及應(yīng)用

劉鐵標(biāo)+趙龍

摘 要 針對目前礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫傳統(tǒng)純手工建庫的工作現(xiàn)狀，基于MapGIS制圖平臺設(shè)計(jì)了一套礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建庫輔助軟件，該軟件采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)成圖、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換替代投影變換、成果數(shù)據(jù)交換等幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，大大減少礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的手工編輯，自動(dòng)完成屬性處理、圖形處理、參數(shù)處理及成果整理等方面的工作，應(yīng)用該軟件已完成湖南省多個(gè)縣的礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制及其數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作。

關(guān)鍵詞 MAPGIS；礦產(chǎn)資源規(guī)劃；數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編圖；數(shù)據(jù)交換

中圖分類號：TP311.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

Abstract： Aiming at the current situation of the traditional pure hand-built database of mineral resources planning database， a set of mineral resources planning database construction auxiliary software was designed base on MapGIS mapping platform. Several key technologies such as data-driven mapping， coordinate transformation instead of projection transformation， and the results of data exchange were used by the software. Manual editing process of mineral resource planning database could be greatly reduced. Attribute processing， graphics processing， parameter processing and applying and other aspects of work could be automatic completed through the software. The work of mineral resources planning and database construction in several counties in Hunan have been completed through the software.

Keywords： MAPGIS； mineral resources planning； database； data-driven mapping； data exchange

0 引言

為加強(qiáng)和規(guī)范礦產(chǎn)資源規(guī)劃管理，統(tǒng)籌安排地質(zhì)勘查、礦產(chǎn)資源開發(fā)利用和保護(hù)，促進(jìn)我國礦業(yè)科學(xué)發(fā)展，全國開展了新一輪礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃編制，將建成統(tǒng)一的礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫建庫任務(wù)大、時(shí)間緊的情況下，提高建庫工作效率顯得尤為重要。很多學(xué)者通過實(shí)際建庫經(jīng)驗(yàn)對第二輪或本輪礦規(guī)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建立方法與流程進(jìn)行了研究，馬惠萍、李海洋、李亮等人研究了建庫中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)拐點(diǎn)坐標(biāo)內(nèi)容自動(dòng)矢量化問題[1-3]，高小紅等探討了SECTION輔助軟件用于礦產(chǎn)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)[4]，以上研究為數(shù)據(jù)庫建庫工作效率提高起到了一定的作用。

然而，現(xiàn)有的建庫方法依舊是純手工的建庫方法，數(shù)據(jù)庫建立過程中，經(jīng)常會遇到一些關(guān)于數(shù)據(jù)表達(dá)、制圖約束及成果資料組織等成果資料的編制問題，該類問題直接影響到工作的效率及成果的質(zhì)量，大大制約著礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)及發(fā)展。

為此，本文根據(jù)數(shù)據(jù)庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和要求，在利用MapGIS6.7制圖平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基礎(chǔ)上，對MapGIS進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)并開發(fā)一套可提高工作效率及成果質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫建庫輔助軟件。

1 總體架構(gòu)

礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建庫輔助軟件是依據(jù)礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建庫規(guī)范與要求，基于MapGIS制圖平臺，結(jié)合Office辦公軟件，對MapGIS進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)屬性處理、輔助制圖及成果文件數(shù)據(jù)組織與管理等功能于一體的應(yīng)用軟件。

該應(yīng)用軟件以規(guī)劃數(shù)據(jù)表為原始輸入文件，減少數(shù)據(jù)表在各種成果資料中的冗余轉(zhuǎn)換，并能實(shí)現(xiàn)特定數(shù)據(jù)文件自動(dòng)生成圖件內(nèi)容，利用MapGIS的組件進(jìn)行開發(fā)，以提高附圖編制工作中對MapGIS的屬性數(shù)據(jù)處理及圖元編輯等的工作效率。該應(yīng)用軟件的體系結(jié)構(gòu)由基礎(chǔ)設(shè)施、規(guī)劃數(shù)據(jù)中心、GIS支撐平臺、礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建庫輔助軟件構(gòu)成。

2 軟件功能

礦產(chǎn)資源規(guī)劃成果數(shù)據(jù)庫的建立包括空間數(shù)據(jù)庫與非空間數(shù)據(jù)庫的建立。數(shù)據(jù)庫建庫輔助軟件功能主要包括屬性處理、圖形處理、參數(shù)處理和成果整理等四個(gè)模塊（圖1）。

2.1 屬性處理

自動(dòng)創(chuàng)建和修改屬性結(jié)構(gòu)，提供圖層屬性導(dǎo)入導(dǎo)出和自動(dòng)填寫屬性內(nèi)容等功能。

（1）圖層屬性結(jié)構(gòu)建立：按建庫規(guī)范要求對入庫圖層自動(dòng)建立完整的屬性結(jié)構(gòu)，減少手工建立圖層結(jié)構(gòu)工作量。

（2）圖層屬性錄入：提供圖層屬性錄入窗口，加載要處理的圖層后，使圖層屬性編輯如同操作Excel表，并能提供字段屬性固定值的整列填入、序號字段的序列屬性生成、帶有下屬詞的字段提供屬性可選項(xiàng)和利用Excel文件進(jìn)行導(dǎo)出導(dǎo)入來編輯屬性數(shù)據(jù)等多圖元屬性的快速錄入。

（3）屬性表互導(dǎo)：利用規(guī)劃附表MDB文件自動(dòng)導(dǎo)出相應(yīng)圖層要素的屬性數(shù)據(jù)表，在MapGIS中處理該類圖層的屬性時(shí)，只需錄入關(guān)鍵字段的屬性值，利用屬性表的導(dǎo)入功能實(shí)現(xiàn)屬性表與圖層屬性的掛接。

（4）注釋屬性處理：利用注釋圖元的文本內(nèi)容和圖元參數(shù)自動(dòng)填寫該圖元的屬性值。

2.2 圖形處理

（1）礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)處理：利用規(guī)劃附表中采礦權(quán)和探礦權(quán)數(shù)據(jù)表中區(qū)域坐標(biāo)數(shù)據(jù)，自動(dòng)完成圖形繪制，并建立了簡要的屬性字段，方便后期該圖層屬性數(shù)據(jù)的掛接。

（2）圖形文件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：針對制圖軟件中對圖形文件進(jìn)行地圖投影操作繁瑣、易出錯(cuò)、數(shù)據(jù)格式要求受限等問題，輔助軟件利用圖形文件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能替代傳統(tǒng)的地圖投影，簡化圖形文件的坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作。可實(shí)現(xiàn)不同投影帶圖形文件的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、同一投影參數(shù)下的圖形數(shù)據(jù)高斯反算、圖形換帶計(jì)算、多種數(shù)據(jù)格式輸出、文件批處理等。

（3）范圍線坐標(biāo)提?。豪镁€文件或區(qū)文件的弧段作為數(shù)據(jù)輸入，提取圖元對象的拐點(diǎn)坐標(biāo)，自動(dòng)生成按礦業(yè)權(quán)交換數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式組織的區(qū)域坐標(biāo)文本數(shù)據(jù)。

2.3 參數(shù)處理

針對圖元對象的屬性值完成圖元參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)修改。

（1）子圖參數(shù)處理：在規(guī)劃制圖時(shí)，某些圖層的字段值直接與圖形參數(shù)相關(guān)。如礦山點(diǎn)圖元屬性字段中“礦種代碼”和“礦山規(guī)?！奔s束該圖元的子圖號及子圖大小。子圖參數(shù)處理能夠?qū)δ承┨囟ㄒ匕雌鋵傩灾底詣?dòng)批處理修改子圖元參數(shù)。

（2）點(diǎn)圖元注記生成：自動(dòng)提取點(diǎn)圖元屬性值自動(dòng)生成的注記文件，依據(jù)屬性設(shè)定生成的注釋圖元圖形參數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化制圖。

2.4 成果整理

（1）成果目錄生成：自動(dòng)創(chuàng)建規(guī)劃數(shù)據(jù)庫目錄結(jié)構(gòu)，避免手工目錄結(jié)構(gòu)創(chuàng)建不完整。

（2）入庫圖層文件導(dǎo)出：數(shù)據(jù)庫中圖層命名都是按編碼方式進(jìn)行命名，而制圖時(shí)一般使用漢字進(jìn)行命名。入庫圖層文件導(dǎo)出能夠自動(dòng)完成漢字命名的圖層改為編碼方式來命名。

（3）成果文檔歸類：把規(guī)劃中的成果文件復(fù)制后重命名存放于數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的子目錄下，實(shí)現(xiàn)對建庫組成文件的自動(dòng)復(fù)制和重命名處理。

（4）成果附表導(dǎo)出：利用規(guī)劃附表.mdb文件自動(dòng)導(dǎo)出規(guī)劃編制要求中所要求的成果附表Excel文件，保證規(guī)劃附表與成果附表Excel文件在內(nèi)容的一致。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編圖技術(shù)

以礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫成果數(shù)據(jù)附表為數(shù)據(jù)源，提取相關(guān)專題要素的坐標(biāo)及屬性數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)到圖面要素之間的數(shù)據(jù)映射關(guān)系，完成圖件專題要素的制圖表達(dá)、符號化、自動(dòng)注記。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編圖工作模式如圖2。

在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的礦規(guī)編圖模式下，礦規(guī)編制人員負(fù)責(zé)專題要素?cái)?shù)據(jù)的收集與整理，計(jì)算機(jī)處理重復(fù)性、規(guī)律性的工作，實(shí)現(xiàn)依據(jù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)工作過程的自動(dòng)或者人機(jī)交互地編圖及更新數(shù)據(jù)表。專題要素處理流程如圖3。

3.2 圖件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)

礦規(guī)圖件編制中，通常會使用多種不同投影、不同地圖參數(shù)的數(shù)據(jù)及圖件，對于該類數(shù)據(jù)及圖件的利用則需進(jìn)行相應(yīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。目前圖件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在制圖平臺中提供的投影變換功能進(jìn)行，該類轉(zhuǎn)換中對圖件數(shù)據(jù)要求非常嚴(yán)格，轉(zhuǎn)換設(shè)置參數(shù)甚多，常常因參數(shù)設(shè)置不符而引起轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤，缺乏轉(zhuǎn)換靈活性與數(shù)據(jù)格式的自由性。圖件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是替代制圖軟件中的地圖投影，實(shí)現(xiàn)對圖件各圖元坐標(biāo)數(shù)據(jù)的大地坐標(biāo)與高斯平面直角坐標(biāo)相互轉(zhuǎn)換，減少坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的設(shè)置，避免參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤引起的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題，滿足圖件成果在不同存儲格式下的數(shù)據(jù)要求。

3.3 數(shù)據(jù)庫成果數(shù)據(jù)交換技術(shù)

數(shù)據(jù)庫成果數(shù)據(jù)包含同一內(nèi)容的多種不同存儲格式數(shù)據(jù)，如規(guī)劃附表、圖件空間屬性數(shù)據(jù)等。對于數(shù)據(jù)表的轉(zhuǎn)換，通常情況下均是編制人員進(jìn)行手工轉(zhuǎn)換整理，轉(zhuǎn)換內(nèi)容包括字段名、字段值的中英轉(zhuǎn)換。而空間數(shù)據(jù)圖層通常借助相關(guān)軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，盡管用軟件自動(dòng)轉(zhuǎn)換，但在轉(zhuǎn)換中還存在數(shù)據(jù)或?qū)傩詠G失情況，導(dǎo)致數(shù)據(jù)成果的不一致且增加后期數(shù)據(jù)需檢查的工作量。本技術(shù)以規(guī)劃附表為數(shù)據(jù)源，自動(dòng)完成規(guī)劃附表向成果附表的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，并能使圖元相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)保持一致。

4 應(yīng)用實(shí)踐

湖南省第三輪礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制工作已經(jīng)進(jìn)入最終成果資料提交及數(shù)據(jù)庫檢查驗(yàn)收階段，筆者單位是《湖南省第三輪礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃（2016～2020年）》參與編制單位之一，承擔(dān)完成了湖南省芷江縣、邵陽縣、新化縣等多個(gè)縣的礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制及其數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作，下面以邵陽縣礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)成果為例演示此軟件的應(yīng)用效果。

邵陽縣礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃成果包含文件文檔2個(gè)、附表15個(gè)，專題圖件7張。專題圖件中需入庫圖層45個(gè)，其中地理要素類圖層10個(gè)，注記類圖層19個(gè)，專題要素類圖層16個(gè)。

4.1 手工編輯與程序處理效果對比

（1）礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)處理對比：礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)分為采礦權(quán)和探礦權(quán)兩種類數(shù)據(jù)，手工制圖時(shí)一般先把區(qū)域坐標(biāo)整理成純坐標(biāo)數(shù)據(jù)的文本格式，在制圖軟件中通過用戶數(shù)據(jù)投影完成線圖形的繪制，再進(jìn)行區(qū)圖形文件的編繪，手工創(chuàng)建屬性結(jié)構(gòu)和圖層屬性掛接，每一個(gè)數(shù)據(jù)處理都需較長的時(shí)間。而在輔助軟件中的處理流程：①利用規(guī)劃附表繪制區(qū)圖形文件；②圖形文件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；③屬性結(jié)構(gòu)創(chuàng)建；④附表屬性導(dǎo)出；⑤圖層屬性導(dǎo)入。處理過程均為即時(shí)自動(dòng)操作完成，快捷準(zhǔn)確。

（2）圖層屬性結(jié)構(gòu)編輯對比：手工模式下對入庫圖層進(jìn)行屬性結(jié)構(gòu)編輯一般是在MapGIS編輯環(huán)境下參照建庫規(guī)范逐字段編輯，容易出錯(cuò)，效率低。而輔助軟件則自動(dòng)對圖層結(jié)構(gòu)自動(dòng)處理，并能檢測結(jié)構(gòu)的完整性，效率高。

（3）圖層屬性錄入對比：入庫圖層創(chuàng)建屬性結(jié)構(gòu)后，需進(jìn)行屬性錄入工作，手工模式下一般是單一圖元逐個(gè)編輯，即便利用外部數(shù)據(jù)表掛接屬性，其操作較為繁瑣。而輔助軟件的屬性錄入，允許整列多圖元處理、屬性自由復(fù)制與粘貼、屬性數(shù)據(jù)導(dǎo)出導(dǎo)入、注釋類屬性自動(dòng)錄入等操作，錄入極其方便。

（4）區(qū)域坐標(biāo)數(shù)據(jù)提取對比：某些專題要素圖層繪制完成后，需要按圖形位置整理得到該區(qū)域的坐標(biāo)數(shù)據(jù)并填寫在相應(yīng)的規(guī)劃附表中，手工處理方式是利用該區(qū)域的范圍線，逐圖元得到所有拐點(diǎn)的圖形坐標(biāo)文本數(shù)據(jù)，按最終的坐標(biāo)數(shù)據(jù)要求進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，經(jīng)手工格式編輯后得到該區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)文本數(shù)據(jù)，每一個(gè)圖元的區(qū)域坐標(biāo)數(shù)據(jù)的整理都需要經(jīng)過多個(gè)步驟，不僅費(fèi)時(shí)且易出錯(cuò)。輔助軟件中范圍線坐標(biāo)提取的操作步驟：①利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能把線或區(qū)圖形文件的圖形坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到目標(biāo)坐標(biāo)數(shù)據(jù)位置；②設(shè)置輸出坐標(biāo)格式類型；③圖形區(qū)域坐標(biāo)文本文件自動(dòng)生成。該功一次性處理整個(gè)圖形文件，坐標(biāo)文本文件瞬間生成，無需手工編輯，格式正確且數(shù)據(jù)完整。

4.2 建庫輔助軟件功能展示

（1）建庫輔助軟件主界面：包含屬性處理、圖形處理、參數(shù)處理、成果整理等菜單。

（2）圖層屬性錄入界面：由文件列表、圖形窗口及屬性窗口三部分組成（圖4）。

文件列表自動(dòng)例出當(dāng)前工作目錄下的圖層文件，雙擊列表項(xiàng)加載該圖層數(shù)據(jù)，在圖形窗口中進(jìn)行圖層顯示和屬性窗口中以二維表方式顯示屬性。屬性窗口提供了多種屬性編輯的右鍵菜單。

（3）礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)處理：輔助軟件操作方法：①選擇規(guī)劃附表數(shù)據(jù)庫文件；②讀表名并選擇要處理的數(shù)據(jù)表；③指定要生成的圖形區(qū)文件；④設(shè)定數(shù)據(jù)類型（采礦權(quán)或探礦權(quán)）；⑤點(diǎn)擊“生成區(qū)”完成圖形的自動(dòng)繪制，操作界面如圖5。

自動(dòng)繪制的區(qū)圖形文件后再進(jìn)行圖形坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，圖形坐標(biāo)轉(zhuǎn)換操作步驟：①設(shè)置圖形的當(dāng)前地圖參數(shù)；②設(shè)置轉(zhuǎn)換后的地圖參數(shù)；③按目錄或文件方式進(jìn)行圖形坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

4.3 輔助軟件完成的專題圖件及空間數(shù)據(jù)庫

專題圖件包括：礦產(chǎn)資源分布圖、礦產(chǎn)資源調(diào)查評價(jià)和勘查現(xiàn)狀圖、礦產(chǎn)資源開發(fā)利用現(xiàn)狀圖、礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理現(xiàn)狀圖、礦產(chǎn)資源調(diào)查評價(jià)和勘查規(guī)劃圖、礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與保護(hù)規(guī)劃圖、礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理規(guī)劃圖及重點(diǎn)礦區(qū)礦業(yè)權(quán)規(guī)劃設(shè)置圖。利用建庫輔助軟件對規(guī)劃專題要素類數(shù)據(jù)進(jìn)行制圖處理，選取相應(yīng)的專題要素圖層并疊加基礎(chǔ)地理要素、地質(zhì)要素、圖件整飾要素等內(nèi)容即可形成專題圖件。圖件中需入庫的空間要素經(jīng)建庫輔助軟件坐標(biāo)標(biāo)轉(zhuǎn)換得到以地理坐標(biāo)度為單位組織的圖形文件，利用文件轉(zhuǎn)換模塊或Map2shp等數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件輸出入庫圖層的Shape格式文件，在ArcGIS中建立個(gè)人空間數(shù)據(jù)庫并導(dǎo)入圖層數(shù)據(jù)，經(jīng)簡單刪除MapGIS自帶的屬性結(jié)構(gòu)項(xiàng)和修改備注屬性字段等編輯工作，便完成了空間數(shù)據(jù)庫的建立，相對于通常的手工編輯處理方法，利用建庫輔助軟件減少了手工處理工作量，大部分都由程序自動(dòng)完成，其圖件成果與空間數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)一致性等方面都得到了顯著提高。

5 結(jié)語

本文通過分析礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫純手工建庫的工作模式存在的問題，提出了建庫輔助軟件所應(yīng)包含屬性處理、圖形處理、參數(shù)處理及成果整理四個(gè)功能模塊，設(shè)計(jì)改進(jìn)了建庫輔助軟件中運(yùn)用的三個(gè)建庫關(guān)鍵技術(shù)：①采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)圖技術(shù)實(shí)現(xiàn)礦業(yè)權(quán)專題要素自動(dòng)繪制；②圖形坐標(biāo)轉(zhuǎn)換替代傳統(tǒng)的地圖投影，減化圖形數(shù)據(jù)的地圖投影變換工作；③利用數(shù)據(jù)交換技術(shù)，減少人工數(shù)據(jù)錄入，確保不同數(shù)據(jù)格式在內(nèi)容的一致性。最后利用MapGIS6.7平臺提供的組件式開發(fā)方式完成了輔助軟件的開發(fā)，建庫輔助軟件的生產(chǎn)應(yīng)用對提高建庫工作效率和數(shù)據(jù)成果質(zhì)量具有明顯效果。并為其它同類型數(shù)據(jù)庫的快速構(gòu)建提供很好的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)/References

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