基于MapGIS的礦產資源規(guī)劃數據庫建庫輔助軟件設計及應用

劉鐵標+趙龍

摘 要 針對目前礦產資源規(guī)劃數據庫傳統純手工建庫的工作現狀，基于MapGIS制圖平臺設計了一套礦產資源規(guī)劃數據庫建庫輔助軟件，該軟件采用數據驅動成圖、坐標轉換替代投影變換、成果數據交換等幾個關鍵技術，大大減少礦產資源規(guī)劃數據庫的手工編輯，自動完成屬性處理、圖形處理、參數處理及成果整理等方面的工作，應用該軟件已完成湖南省多個縣的礦產資源規(guī)劃編制及其數據庫建設工作。

關鍵詞 MAPGIS；礦產資源規(guī)劃；數據庫；數據驅動編圖；數據交換

中圖分類號：TP311.1 文獻標識碼：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

為加強和規(guī)范礦產資源規(guī)劃管理，統籌安排地質勘查、礦產資源開發(fā)利用和保護，促進我國礦業(yè)科學發(fā)展，全國開展了新一輪礦產資源總體規(guī)劃編制，將建成統一的礦產資源規(guī)劃數據庫。在數據庫建庫任務大、時間緊的情況下，提高建庫工作效率顯得尤為重要。很多學者通過實際建庫經驗對第二輪或本輪礦規(guī)規(guī)劃數據庫建立方法與流程進行了研究，馬惠萍、李海洋、李亮等人研究了建庫中的數據轉拐點坐標內容自動矢量化問題[1-3]，高小紅等探討了SECTION輔助軟件用于礦產規(guī)劃數據庫建設[4]，以上研究為數據庫建庫工作效率提高起到了一定的作用。

然而，現有的建庫方法依舊是純手工的建庫方法，數據庫建立過程中，經常會遇到一些關于數據表達、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量，大大制約著礦產資源規(guī)劃數據庫的建設及發(fā)展。

為此，本文根據數據庫建設標準和要求，在利用MapGIS6.7制圖平臺進行數據庫建設的基礎上，對MapGIS進行改進，設計并開發(fā)一套可提高工作效率及成果質量的數據庫建庫輔助軟件。

1 總體架構

礦產資源規(guī)劃數據庫建庫輔助軟件是依據礦產資源規(guī)劃數據庫建庫規(guī)范與要求，基于MapGIS制圖平臺，結合Office辦公軟件，對MapGIS進行二次開發(fā)，實現對數據屬性處理、輔助制圖及成果文件數據組織與管理等功能于一體的應用軟件。

該應用軟件以規(guī)劃數據表為原始輸入文件，減少數據表在各種成果資料中的冗余轉換，并能實現特定數據文件自動生成圖件內容，利用MapGIS的組件進行開發(fā)，以提高附圖編制工作中對MapGIS的屬性數據處理及圖元編輯等的工作效率。該應用軟件的體系結構由基礎設施、規(guī)劃數據中心、GIS支撐平臺、礦產資源規(guī)劃數據庫建庫輔助軟件構成。

2 軟件功能

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

2.1 屬性處理

自動創(chuàng)建和修改屬性結構，提供圖層屬性導入導出和自動填寫屬性內容等功能。

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

（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和利用Excel文件進行導出導入來編輯屬性數據等多圖元屬性的快速錄入。

（3）屬性表互導：利用規(guī)劃附表MDB文件自動導出相應圖層要素的屬性數據表，在MapGIS中處理該類圖層的屬性時，只需錄入關鍵字段的屬性值，利用屬性表的導入功能實現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容和圖元參數自動填寫該圖元的屬性值。

2.2 圖形處理

（1）礦業(yè)權數據處理：利用規(guī)劃附表中采礦權和探礦權數據表中區(qū)域坐標數據，自動完成圖形繪制，并建立了簡要的屬性字段，方便后期該圖層屬性數據的掛接。

（2）圖形文件坐標轉換：針對制圖軟件中對圖形文件進行地圖投影操作繁瑣、易出錯、數據格式要求受限等問題，輔助軟件利用圖形文件坐標轉換功能替代傳統的地圖投影，簡化圖形文件的坐標數據轉換操作。可實現不同投影帶圖形文件的坐標轉換、同一投影參數下的圖形數據高斯反算、圖形換帶計算、多種數據格式輸出、文件批處理等。

（3）范圍線坐標提取：利用線文件或區(qū)文件的弧段作為數據輸入，提取圖元對象的拐點坐標，自動生成按礦業(yè)權交換數據標準格式組織的區(qū)域坐標文本數據。

2.3 參數處理

針對圖元對象的屬性值完成圖元參數進行自動修改。

（1）子圖參數處理：在規(guī)劃制圖時，某些圖層的字段值直接與圖形參數相關。如礦山點圖元屬性字段中“礦種代碼”和“礦山規(guī)模”約束該圖元的子圖號及子圖大小。子圖參數處理能夠對某些特定要素按其屬性值自動批處理修改子圖元參數。

（2）點圖元注記生成：自動提取點圖元屬性值自動生成的注記文件，依據屬性設定生成的注釋圖元圖形參數，實現數據自動化制圖。

2.4 成果整理

（1）成果目錄生成：自動創(chuàng)建規(guī)劃數據庫目錄結構，避免手工目錄結構創(chuàng)建不完整。

（2）入庫圖層文件導出：數據庫中圖層命名都是按編碼方式進行命名，而制圖時一般使用漢字進行命名。入庫圖層文件導出能夠自動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)劃中的成果文件復制后重命名存放于數據庫相應的子目錄下，實現對建庫組成文件的自動復制和重命名處理。

（4）成果附表導出：利用規(guī)劃附表.mdb文件自動導出規(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文件在內容的一致。

3 關鍵技術

3.1 數據驅動編圖技術

以礦產資源規(guī)劃數據庫成果數據附表為數據源，提取相關專題要素的坐標及屬性數據，建立數據到圖面要素之間的數據映射關系，完成圖件專題要素的制圖表達、符號化、自動注記。數據驅動編圖工作模式如圖2。

在數據驅動的礦規(guī)編圖模式下，礦規(guī)編制人員負責專題要素數據的收集與整理，計算機處理重復性、規(guī)律性的工作，實現依據數據驅動工作過程的自動或者人機交互地編圖及更新數據表。專題要素處理流程如圖3。

3.2 圖件坐標轉換技術

礦規(guī)圖件編制中，通常會使用多種不同投影、不同地圖參數的數據及圖件，對于該類數據及圖件的利用則需進行相應坐標轉換。目前圖件坐標轉換在制圖平臺中提供的投影變換功能進行，該類轉換中對圖件數據要求非常嚴格，轉換設置參數甚多，常常因參數設置不符而引起轉換錯誤，缺乏轉換靈活性與數據格式的自由性。圖件坐標轉換是替代制圖軟件中的地圖投影，實現對圖件各圖元坐標數據的大地坐標與高斯平面直角坐標相互轉換，減少坐標轉換參數的設置，避免參數設置錯誤引起的坐標轉換問題，滿足圖件成果在不同存儲格式下的數據要求。

3.3 數據庫成果數據交換技術

數據庫成果數據包含同一內容的多種不同存儲格式數據，如規(guī)劃附表、圖件空間屬性數據等。對于數據表的轉換，通常情況下均是編制人員進行手工轉換整理，轉換內容包括字段名、字段值的中英轉換。而空間數據圖層通常借助相關軟件進行轉換，盡管用軟件自動轉換，但在轉換中還存在數據或屬性丟失情況，導致數據成果的不一致且增加后期數據需檢查的工作量。本技術以規(guī)劃附表為數據源，自動完成規(guī)劃附表向成果附表的自動轉換，并能使圖元相關的屬性數據保持一致。

4 應用實踐

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

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

4.1 手工編輯與程序處理效果對比

（1）礦業(yè)權數據處理對比：礦業(yè)權數據分為采礦權和探礦權兩種類數據，手工制圖時一般先把區(qū)域坐標整理成純坐標數據的文本格式，在制圖軟件中通過用戶數據投影完成線圖形的繪制，再進行區(qū)圖形文件的編繪，手工創(chuàng)建屬性結構和圖層屬性掛接，每一個數據處理都需較長的時間。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圖形文件坐標轉換；③屬性結構創(chuàng)建；④附表屬性導出；⑤圖層屬性導入。處理過程均為即時自動操作完成，快捷準確。

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

（3）圖層屬性錄入對比：入庫圖層創(chuàng)建屬性結構后，需進行屬性錄入工作，手工模式下一般是單一圖元逐個編輯，即便利用外部數據表掛接屬性，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、屬性自由復制與粘貼、屬性數據導出導入、注釋類屬性自動錄入等操作，錄入極其方便。

（4）區(qū)域坐標數據提取對比：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)域的坐標數據并填寫在相應的規(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的圖形坐標文本數據，按最終的坐標數據要求進行坐標轉換，經手工格式編輯后得到該區(qū)域標準的坐標文本數據，每一個圖元的區(qū)域坐標數據的整理都需要經過多個步驟，不僅費時且易出錯。輔助軟件中范圍線坐標提取的操作步驟：①利用坐標轉換功能把線或區(qū)圖形文件的圖形坐標轉換到目標坐標數據位置；②設置輸出坐標格式類型；③圖形區(qū)域坐標文本文件自動生成。該功一次性處理整個圖形文件，坐標文本文件瞬間生成，無需手工編輯，格式正確且數據完整。

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）。

文件列表自動例出當前工作目錄下的圖層文件，雙擊列表項加載該圖層數據，在圖形窗口中進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)權數據處理：輔助軟件操作方法：①選擇規(guī)劃附表數據庫文件；②讀表名并選擇要處理的數據表；③指定要生成的圖形區(qū)文件；④設定數據類型（采礦權或探礦權）；⑤點擊“生成區(qū)”完成圖形的自動繪制，操作界面如圖5。

自動繪制的區(qū)圖形文件后再進行圖形坐標轉換，圖形坐標轉換操作步驟：①設置圖形的當前地圖參數；②設置轉換后的地圖參數；③按目錄或文件方式進行圖形坐標轉換。

4.3 輔助軟件完成的專題圖件及空間數據庫

專題圖件包括：礦產資源分布圖、礦產資源調查評價和勘查現狀圖、礦產資源開發(fā)利用現狀圖、礦山地質環(huán)境保護與恢復治理現狀圖、礦產資源調查評價和勘查規(guī)劃圖、礦產資源開發(fā)利用與保護規(guī)劃圖、礦山地質環(huán)境保護與恢復治理規(guī)劃圖及重點礦區(qū)礦業(yè)權規(guī)劃設置圖。利用建庫輔助軟件對規(guī)劃專題要素類數據進行制圖處理，選取相應的專題要素圖層并疊加基礎地理要素、地質要素、圖件整飾要素等內容即可形成專題圖件。圖件中需入庫的空間要素經建庫輔助軟件坐標標轉換得到以地理坐標度為單位組織的圖形文件，利用文件轉換模塊或Map2shp等數據格式轉換軟件輸出入庫圖層的Shape格式文件，在ArcGIS中建立個人空間數據庫并導入圖層數據，經簡單刪除MapGIS自帶的屬性結構項和修改備注屬性字段等編輯工作，便完成了空間數據庫的建立，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完成，其圖件成果與空間數據庫在數據一致性等方面都得到了顯著提高。

5 結語

本文通過分析礦產資源規(guī)劃數據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包含屬性處理、圖形處理、參數處理及成果整理四個功能模塊，設計改進了建庫輔助軟件中運用的三個建庫關鍵技術：①采用數據驅動圖技術實現礦業(yè)權專題要素自動繪制；②圖形坐標轉換替代傳統的地圖投影，減化圖形數據的地圖投影變換工作；③利用數據交換技術，減少人工數據錄入，確保不同數據格式在內容的一致性。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應用對提高建庫工作效率和數據成果質量具有明顯效果。并為其它同類型數據庫的快速構建提供很好的參考價值。

參考文獻/References

[1]馬惠萍. 甘肅省第二輪礦產資源總體規(guī)劃數據庫建設與實踐[J]. 國土資源信息化， 2011， 02：21-24.

[2]李海洋，王麗英，孫貴博. MAPGIS圖形自動生成技術[J]. 礦山測量， 2009， 03： 4-7.

[3]李亮，李思發(fā)，趙偉立，閔艷艷. 基于MAPGIS二次開發(fā)的采礦權登記信息自動矢量化[J]. 貴州地質， 2010， 02：145-147.

[4]高小紅，林錦富，葉親毅，江泮雨晨. GIS輔助軟件在縣級礦產規(guī)劃數據庫建設中的應用[J]. 數字技術與應用， 2013， 04：116-117.