湖北省黃石市城區地質資料管理服務系統的基本特征與功能

劉忠明, 徐　波, 韓培光, 張　婭, 花衛華, 顧麗影

(1.湖北省富硒產業研究院,湖北 武漢　430034; 2.武漢中地數碼科技有限公司,湖北 武漢　430074)

0　引言

國土資源部關于《推進地質資料信息服務集群化產業化工作方案》的通知指出:提高地質資料數字化信息化水平,不斷擴大服務領域、提高服務功能是國外地質工作強國的普遍做法。

2009年—2012年湖北省地質科學研究所與武漢中地數碼科技有限公司開展了湖北省黃石市城區地質資料信息服務集群化產業試點研究工作,根據黃石市城區地質需求,探索出了一套適合黃石市地質資料信息服務集群化產業化工作的技術路線和技術方法[1-3],初步建立了黃石市城區地質資料管理服務系統。

1　國內外現狀

在美國、加拿大、日本、澳大利亞、英國等發達國家,建立了不同類型的地質資料管理服務系統,將地質資料集群化,鉆孔數字化,實現了三維地質可視化,開發了一系列地質信息產品,已形成了地質信息產品產業鏈。

自2004年起,上海市政府與國土資源部合作,投資4 000萬元,建成上海市三維可視化城市地質信息服務和管理系統,對地質資料信息服務集群化和產業化進行了軟件開發。目前,全國600多個城市正在應用這套系統開展了城市地質調查和城市地質資料的集成,為城市建設和城市發展提供了三維可視化服務。

2009年—2012年,山東省開展了山東省焦家式金礦地質資料信息服務集群化與產業化工作,應用了礦山儲量計算軟件管理服務系統對礦山儲量進行了計算,為礦山增儲和遠景勘查提供了技術服務。目前全國許多礦山都應用了這類系統對礦山儲量進行了動態管理。

近幾年,湖北省建立了礦政管理一張圖系統平臺,實現了儲量、礦業權、地質災害的實時平臺管理,使礦業權審批、儲量動態監管等工作方便、快捷和可視化,這套系統在全國具有示范作用。湖北省地質環境總站建立了全省地質災害預警系統,已成功應用于減災防災上。湖北省地質資料館已初步建立電子瀏覽借閱系統。通過全國地質資料匯交監管平臺,更好地促進了地質資料匯交。湖北省地質調查院應用了全國礦產資源潛力評價系統,對全省主要礦區地質資料進行了系統集群。全國地質資料目錄查詢系統為廣大地質工作者提供了地質資料信息。

2　　　　地級市地質資料管理服務系統建立的意義

地質資料是地質工作中形成的重要基礎信息,是國家的寶貴信息財富。地質資料信息蘊藏著巨大的利用價值:一是地質資料的科學價值,對于教學、生產、科研、科普等有重要的指導作用;二是地質資料信息蘊藏著巨大的經濟價值,通過綜合研究和開發,可廣泛應用于國民經濟建設的多個領域,促進區域性經濟可持續發展。

黃石市是中國重要的鐵、銅、水泥生產基地,礦產資源豐富。依托礦產資源開發利用,黃石市從一個江邊小鎮,逐步發展成為生機勃勃的區域中心城市,城市建設速度不斷加快。多年的地質勘查、礦產開發和城市建設,形成了豐富的地質、礦產、物化探、水文、工程、環境、市政建設、科研等地質資料,形成了海量的數據。但這些資料、數據和信息分散、數字化程度極低,只有通過地質資料管理服務系統的集成、建庫,才能更好快捷地實現地質資料三維可視化服務。

黃石市城區地質資料管理服務系統的初步建立,是地質資料數據中心建設的基本要求,對于實現地質資料信息化建設提供了一個寬廣的平臺,也是地質資料信息服務集群化產業化的重要任務之一。通過系統對資料、數據與信息的集成,可減少地質工作的重復投入,降低地質工作投入的風險。城市地質鉆孔的集成與可視化,為城市地下空間的利用提供決策依據。

湖北省黃石市是一個礦業城市,在全國具有代表性,通過地質資料管理服務系統的建設與完善,更好更快地實現對地質資料的平臺管理,也更好更快地為社會提供地質資料信息的優質服務,對于全國地級市和礦業城市的地質資料管理服務系統建設具有一定的指導意義,也是地質資料管理向市縣延伸的有效管理辦法之一。

3　系統設計

3.1　設計思路

系統總體體現了地質資料信息服務集群化產業化的基本理念,突出了地質資料數據中心地質資料匯交、管理和服務的三大功能。

3.2　設計原則

系統應具有單易操作、實用快捷、安全可靠、兼容擴容等特征。

(1) 整個系統初步將工程地質三維建模體系和礦山地質三維建模體系整合到了一個統一的系統中。

(2) 系統基本滿足黃石市城區各方面的需要。這些需要主要有:城市規劃與發展需求、城市地下空間開發利用需求、礦產資源勘查開發需求、礦山環境恢復治理與環境監測需求、礦政管理服務需求、城市轉型需求等。

根據市地質資料數據中心建設目標和任務,設計、建設好地級市地質資料管理服務系統。地級市地質資料管理服務系統由功能系統、分類系統和支撐系統三部分組成。

4　系統構成與功能

4.1　系統構成

黃石市城區地質資料管理服務系統主要分為資料服務、礦政服務、城市建設服務和系統維護四個子系統(圖1),體現出市地質資料數據中心的主要工作和職能,每個部分都具有數據組織、數據錄入、數據檢查、數據維護、信息查詢、統計分析、編輯等功能[4]。

圖1　黃石市城區地質資料管理服務系統構架Fig.1　Service system architecture of geological data management in Huangshi City

4.2　系統功能

系統主要有數據錄入、導出、儲存等功能。

4.2.1數據錄入導入

用戶可根據系統提供的數據庫、數據表格式,進行數據錄入。通過系統功能可將錄入好的數據導入到系統中自動建庫。也可將標準數據庫中的數據進行三維建模,建立地質三維模型。

4.2.2數據儲存

在地質資料、地質數據、圖形、數據庫分類的基礎上,系統對它們實現有序管理。對這些海量的地質資料和地質數據進行分類儲存和有序管理。提供檢索與瀏覽服務。

4.2.3數據更新功能

用戶根據需要,可進行數據增加和數據刪除。系統可對數據進行及時更新,保證數據的時效性、實用性。

4.2.4圖形編輯管理

系統對各種地質圖實現分類分層管理。用戶可對地質圖進行矢量化編輯。

4.2.5自動生成

通過對數據庫進行操作,系統可自動生成數據表、矢量化圖、新的數據庫、三維地質模型等。

4.2.6糾錯

系統對錄入的數據和導入的數據可進行自動質量檢查與對錯檢查,可進行數據間邏輯檢查,在一定的條件下刪除錯誤的數據,自動糾正錯誤數據。也可顯示錯誤數據信息,提示信息化管理人員糾正錯誤數據。

4.2.7輸出功能

對資料、數據、圖表等可進行打印、復制。

4.2.8兼容功能

系統可兼容其他的地質資料信息化系統與數據庫。還具有二次開發功能,用戶可以根據需要,增加功能設置。

4.2.9顯示

顯示系統、功能、數據庫、模型、地質資料信息服務產品等。模型是在一個統一的平臺上,利用軟件對標準數據庫進行操作而成,實際上是對標準數據庫的三維動態集成。模型主要由地質鉆孔生成。通過對標準數據庫的集成,形成一張三維可視化的綜合地質圖,集成所有的地質資料信息與成果,這是地質資料信息服務集群化的最重要成果。

4.3　數據庫

4.3.1原始數據庫

是收集到的各種地質資料與數據。不加任何修改,保持其原有性質。

4.3.2標準數據庫

是指系統進行常規分析評價、三維建模所使用的基礎數據的集合,包括地理信息數據、區域地質數據、水文地質數據、工程地質數據、礦產資源數據、地質災害數據、地球物理數據、地球化學數據、礦產勘查數據、礦產開發數據等,按數據類型分有矢量圖形、屬性數據表、柵格數據、影像數據、文本數據。

4.3.3成果數據庫

是指系統生成的各類成果資料的數據集合,包括有關專業的成果圖件、三維模型分析結果,按數據類型分有矢量圖形、三維空間數據、數據表、圖片數據、視頻數據等。該層次的數據允許進行編輯修改。

5　系統管理

數據管理與維護主要涉及數據導(錄)入與顯示、數據編輯、數據管理、質量控制、數據轉換、元數據管

理和數據輸出。

5.1　系統進入

雙擊“黃石市城區地質資料管理服務系統”圖標,輸入用戶名和密碼,進入系統(圖2)。

圖2　系統輸入界面Fig.2　Input interface of System

5.2　數據錄入建庫

進入系統界面后,系統視窗左上方有地質資料管理、礦政管理服務、工程地質、環境地質、系統設置等欄目,第個欄目中有一些菜單和操作工具(圖3)。可打開錄入界面,按照錄入格式錄入數據。

系統視窗左邊有圖形數據樹,下設一些下拉菜單。打開欄目和數據樹,可查詢地質資料、數據和圖表,按條件可以進行搜索、統計列表和打印輸出。

圖3　系統視窗界面Fig.3　Windows interface of system

環境地質和工程地質是城市建設的兩大部分。可根據菜單欄中地災查詢工具對地質災害點進行查詢,可以查詢到點位坐標和各災害點的基本信息。操作菜單欄中三維建模工具,可建立地質鉆孔三維模型,實現模型的一系列功能。

系統支持對數據庫中所有數據表的錄入,實現了數據庫中數據的實時更新功能(圖4)。

圖4　數據錄入界面Fig.4　Interface of data entry

6　系統應用服務

系統服務主要有地質資料借閱與復制服務、礦政管理服務、城市建設服務、地質資料信息的共享等。下面以電子一體化服務為例說明系統的服務功能。

6.1　電子一體化服務

目錄菜單查詢:在資料檢索初始界面,所有的地質資料目錄信息會顯示在檢索結果中,用戶可以在這個界面查看所有地質資料的基本信息,如資料編號、地質資料名稱、作者和關鍵詞。根據需要打出地質資料借閱清單(圖5)。

圖5　目錄查詢Fig.5　Directory retrieval system

查詢地質資料摘要:若用戶想對地質資料信息進行更詳細的了解,在目錄清單中選擇一條記錄,可以通過雙擊鼠標的方式查詢資料的詳細信息,如查看資料編號為DZ093的地質資料信息,從地質資料編號到內容簡介和關鍵詞,內容清楚(圖6)。

圖6　目錄詳細信息查詢Fig.6　Detailed information of directory retrieval system

電子瀏覽:在目錄詳細信息查詢的基礎上,在電子瀏覽字段對應的信息中記錄了地質資料的存放路徑,用戶可以通過鼠標雙擊的方式打開相應的地質資料進行瀏覽(圖7)。

圖7　地質資料內容Fig.7　Geological data content

6.2　地下三維空間開發

選擇工程地質鉆孔和礦區地質鉆孔錄入、導入標準數據庫,建立鐵山礦區地質三維建型。選定一條路線,查看沿線地質體、地層、巖性等(圖8)。

此外系統還設計出了地級市地質資料借閱與復制管理流程、礦政服務等功能。

7　結語

黃石市地質資料管理服務系統主要分為資料服務、

圖8　 鐵山礦區地質三維模型空間漫游Fig.8　Space roaming of three-dimensional geological model in iron mountain mine

礦政服務、城市建設服務和系統維護四部分。建立了基礎地理信息數據庫、地質資料及目錄數據庫、專業數據庫和地質圖圖形庫。實現了地質資料及目錄檢索與電子瀏覽功能。實現了數據庫與圖形庫之間的關聯。

開發了地質資料借閱服務、礦政管理服務、地質勘查科研服務、城市建設服務等方面的試點產品。黃石市城區地質資料管理服務系統的建立,有力地推動了湖北省地質資料信息服務集群化產業化工作,也為全國地級市和礦業城市地質資料管理服務平臺系統建設提供了經驗和指導,意義深遠。

參考文獻：

[1]劉忠明,王建新.礦業城市地質資料信息服務集群化和產業化工作方法探討[J].資源環境與工程,2011,23(增刊):91-94.

[2]劉忠明,韓培光,李紅,等.黃石市城區地質資料信息服務集群化試點工作的初步探索[J].華南地質與礦產,2012,28(1):84-90.

[3]曾俊,劉忠明,韓培光.地質資料信息服務集群化中地質資料匯交管理和共享機制的初步探索:以黃石市為例[C]//全國第八屆地質資料學術研討會論文集.北京：地質出版社,2012.

[4]劉忠明,徐波,姚燕,等.地市級地質資料數據中心建設框架初步研究:以黃石市為例[C]//全國第八屆地質資料學術研討會論文集.北京：地質出版社,2012.