基于GIS在礦產規劃數據庫建設中的應用——以甘孜州為例

姜 巖，劉玉紅，黃 騰

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基于GIS在礦產規劃數據庫建設中的應用——以甘孜州為例

姜 巖，劉玉紅，黃 騰

（四川冶金地質勘查局六〇五地質隊，成都 610000）

自七、八十年代以來，我國地質礦產行業飛速發展，積累了許多寶貴的地質礦產資料成果。但是，我國傳統的地質礦產資料主要通過紙質地圖和文檔對數據資料進行存儲和管理。在信息技術和空間數據庫高速發展的今天，傳統的數據管理和存儲方式已遠遠不能滿足工作發展的需要。因此，目前地質礦產信息化的重要任務是怎樣對礦產資源信息進行科學、高效的利用和管理。利用GIS技術，結合甘孜州第三輪礦產資源規劃數據庫的建立，以規劃編制工作為出發點，對礦產資源規劃空間數據庫的建設進行了探討和實踐。

數據庫；地理信息系統；礦產規劃；應用

1 數據庫設計依據和原則

1.1 設計依據

本文中的數據庫建設主要依據下列相關規范和標準:

GB/T2260 中華人民共和國行政區劃代碼

GB/T17766-1999 固體礦產資源/儲量分類

GB/2010 土地利用現狀分類

GB/T9649 地質礦產術語分類代碼

GB/T17695-1999 地圖用公共信息圖形符號通用符號

GB958-1999 區域地質圖圖例

GB6390-86 地質圖用色標準比例尺 1∶500000~1∶1000000

DZ/T0159-95 1∶500000 1∶1000000省（市、區）地質圖地理底圖編繪規范

DZ/T0191-1997 1∶25萬地質圖地理底圖編繪規范

DZ/T0160-1995 1∶20萬地質圖地理底圖編繪規范及圖式

DZ/T0157-95 1∶5萬地質圖地理底圖編繪規范

TD/T1016-2003 國土資源信息核心元數據標準

DD2006-07 地質數據質量檢查與評價

《礦產資源規劃編制實施辦法》國土資源部令（第55號）

《國土資源部關于開展第三輪礦產資源規劃編制工作的通知》（國土資發2014）

《省級礦產資源總體規劃編制技術規程》（2015）

《市縣級礦產資源總體規劃編制指導意見》（2015）

《礦產資源規劃數據庫標準》（征求意見稿）

《礦產資源儲量規模劃分標準》

《關于調整部分礦種礦山生產建設規模標準的通知》國土資發﹝2004﹞208號

《關于開展省級礦山環境保護與治理規劃編制工作的通知》國土資發﹝2005﹞119號

《探礦權登記數據交換文件技術說明》（2015年）

《采礦權登記數據交換文件技術說明》（2015年）

1.2 設計原則

該礦產資源規劃空間數據庫由空間數據、屬性數據、文檔數據及元數據構成，最終以基礎數據和不同專題數據的形式呈現。數據庫中數據類型和結構復雜多樣，想要讓用戶高效、便捷的應用數據庫并對數據進行查詢，該數據庫的設計需要滿足以下原則：

1）科學性原則，必須以規劃編制工作形成的成果內容為建庫依據，以確保數據庫內容的有效性和準確性。同時，由于數據類型和結構繁雜，所以，建庫時一定要對數據進行合理的分層和分類。從而，達到科學建庫的目的。

2）規范性原則，為了滿足數據共享和跨平臺調用，數據庫建設工作必須按照建庫依據和規范文件，遵從流程有序、方法得當的方式進行建庫。

3）共享性原則，將數據面向整個系統，從而使其為廣大用戶所用。數據共享也能避免數據間的不一致性以及減小數據冗余，從而節省了存儲空間。

4）安全性原則，是指數據庫系統為防止數據泄露和破壞，從而對數據進行保護的能力。

5）實用性原則，數據庫應具備動態、實時的更新能力，以確保用戶能夠進行新的圖形或屬性的錄入及對現有數據的更新[1]。數據庫的設計還應滿足彈性大、易擴充、較強的適應性，從而使數據庫擁有較強的實用性。

2 數據庫需求分析

需求分析是通過詳細調查要處理的對象，充分了解其工作概況及工作流程，明確用戶需求,產生數據流圖和數據字典，然后在此基礎上確定新系統的功能，該系統必須考慮未來的可擴充和改變。

需求分析的重點是調查、收集和分析用戶數據管理中的信息要求、處理需求、安全性和完整性等要求，并在此基礎上通過整理分析相關工作中的數據使用情況、明確數據庫建立的目的[2]。

礦產資源規劃數據庫數據需求表

序號主要內容所包括的成果數據資料 1基礎數據行政區劃界限 基礎地理數據（水系、居民地、交通、文化保護區等） 基礎地質數據 2礦產資源勘查、開發利用現狀研究區內礦區編號、名稱，礦產名稱，規模及資源儲量等 研究區內礦山開發利用狀態，開采規模，儲量等 研究區內依法勘查和開采的礦權人，勘查許可證號，項目名稱，礦種名稱，登記面積及擁有該礦權起止時間等 3礦產資源勘查規劃區塊明確研究區內的礦產資源分布區 劃定礦產資源勘查、開發利用和保護區

此次礦產資源規劃數據庫建設工作的主要內容為：①收集資料階段，首先要收集該目標區域的自然條件、交通狀況、居民地等基礎資料；再對礦產資源勘查現狀、礦產資源開發利用與保護現狀、礦產資源勘查規劃區塊等專題資料進行收集，并對收集到的數據進行實地調查，以確保資料數據的完整性和準確性；②規劃編寫階段，根據國土資源部發布的礦產資源規劃《標準》和《指南》，確定編制目標，劃出礦產資源勘查、開發利用規劃區塊，制定出礦產資源規劃管理辦法，合理優化調整礦業結構，擬定規劃具體實施措施。

通過國土資源部下發的《技術規程》和《指導意見》，結合該研究區的實際情況，總結出了此次礦產資源規劃空間數據庫建設所需資料（表）。

3 概念模型設計

概念模型[3]是面向用戶、面向現實世界的數據模型，也就是把現實世界中的客觀對象抽象為某一種信息結構，這種信息結構并不依賴于具體的計算機系統，不是某一個數據庫管理系統支持的數據模型，而是概念級的模型。主要用來描述一個單位的概念化結構。

根據需求分析并綜合了研究區礦產資源現狀和數據類型，本文采用了設計工具Visio對該數據庫的數據模型進行設計。通過對該礦產資源規劃數據庫的分析，最終將數據抽象為五個要素集，分別為：基礎地理數據、基礎地質數據、礦產資源現狀數據、礦產資源規劃數據及注記。

1） 基礎地理數據，在建設礦產資源規劃數據庫過程中，基礎地理數據起到一定的輔助作用。通過同各專題要素的疊加分析，提高規劃專題數據的可讀性及可理解性[4]。基礎地理數據包括水系、居民地、交通、境界與政區、保護區五個要素類。其中，面狀要素為面狀水系、政區和保護區；線狀要素為線狀水系、公路、境界及保護區界線；點狀要素為居民地。

圖1 礦產資源規劃數據庫邏輯結構總設計圖

2）基礎地質數據，基礎地質數據主要由地質界線、主要構造構成。其中，線狀要素為地質界線和主要構造（斷層）。基礎地質數據通過與基礎數據相疊加分析，可以更清楚的呈現出礦產資源的形成和遠景成礦信息。

3）礦產資源現狀數據，主要由礦產資源勘查現狀和礦產資源開發利用與保護現狀構成。礦產資源現狀數據包括探礦權范圍、礦區（床）、礦山、采礦權范圍。其中，面狀要素為探礦權范圍和采礦權范圍，點狀要素為礦區（床）和礦山。

4）礦產資源規劃數據，由礦產資源勘查規劃和礦產資源開發利用與保護規劃構成。礦產資源規劃數據為專題數據，并將其定義為規劃區塊。該規劃區塊屬于礦產資源勘查和開采規劃區范圍，同時，也將礦業經濟區納為該規劃區塊范疇。根據一系列相關規程，通過對規劃區的進一步劃分，從而更加有效的了解礦業權的合理設置。數據庫將該規劃區塊具體劃分為礦產資源開采規劃區塊和勘查規劃區塊。在此基礎上，又將這兩個區塊分別細化為礦產資源限制開采區、礦產資源禁止開采區和礦產資源限制勘查區、礦產資源重點勘查區。

5）礦產資源調查評價規劃數據，礦產資源調查評價規劃數據主要內容包括地理要素和規劃要素。其中規劃要素為重點成礦區帶和礦產資源重點調查評價區。

6）礦產地質環境重點治理區數據，主要包括礦山地質環境重點治理區和綠色礦業發展示范區。

7）注記數據，注記數據屬于數據庫輔助數據。用來表達數據庫中較難體現的圖面信息，從而增強數據的可讀性，包括22個注記類。

圖2 基礎地理數據邏輯模型

4 數據集邏輯構架

通過應用了Microsoft Office Visio軟件對礦產資源規劃數據庫邏輯結構模型進行了設計，數據集的整體邏輯結構模型如圖1所示。數據模型主要有：

1）基礎地理數據模型，共有八個子類，分別為：水系（面狀）、水系（線狀）、公路、行政區、行政界線、保護區（面狀）、保護區（線狀）、居民地（點狀）（圖2）。

2）基礎地質數據模型，有地質界線和主要構造2個（圖3）。

圖3 基礎地質數據邏輯模型

3）礦產資源現狀數據模型，主要有探礦權范圍、礦區、采礦權范圍、礦山（圖4）。

4）礦產資源規劃區塊數據模型，包括：礦產資源勘查規劃區塊、礦產資源開采規劃區塊、礦產資源限制勘查區、礦產資源重點勘查區、礦產資源限制開采區、礦產資源禁止開采區和礦業經濟區(圖5)。

5 空間數據庫的建立

5.1 要素圖層的建立

該工作主要是依據國土資源部的建庫標準，對收集的數據資料進行篩選和生成，建立對應的要素圖層并對其進行規范化命名。本文中基礎地理數據以國家測繪局發布的1∶5萬、1∶25萬及1∶50萬空間數據作為基礎數據，基礎地質部分以中國地質調查局制作的1∶20萬和1∶50萬地質圖數據庫為基礎，并對其進行了適當的簡化。規劃專題數據使用圖像掃描并對其矢量化，經過點、線、面編輯、圖面檢查、圖形校正及建立拓撲等步驟完成。如果規劃資料中有拐點坐標則必須使用GIS軟件中的點位生成功能，嚴格按照坐標將多邊形投到圖上

圖4 礦產資源現狀數據邏輯模型

5.2 屬性數據的錄入

依據圖面內容和《標準》中相關表格的內容，對數據進行采集，主要通過兩種方式進行錄入：

1）使用Arcgis或Mapgis建立屬性字段并輸入屬性值。

2）使用Acess建立空間數據屬性表庫，再對各字段屬性進行掛接。

5.3 空間數據間格式轉換

圖5 礦產資源規劃數據邏輯模型

本文中的數據庫成果包括3種格式的數據：Mapgis格式、Arcgis的Geodatabase和shapefile格式。如果的建庫工作是以Mapgis為平臺，那么需將最終成果轉換為Arcgis格式，并將Mapgis格式與其一并提交；如果空間數據的建庫工作是以Arcgis為平臺，那么最終只需提交Arcgis格式的數據。

Mapgis數據轉換成Arcgis數據的步驟為：

其中，第一個Shapefile為過渡數據，Geodatabase和第二個Shapefile為成果數據。在數據轉換前要對Mapgis數據進行質量檢查，主要包括以下內容：①使用“文件轉換”中的“500點自動打斷”功能對單一線段進行檢查，使線段上的節點不超過500個；②微小圖元檢查；③對線、面涂層進行拓撲檢查，并對錯誤進行修改，直至無錯。成果圖層中不能包含“已刪除圖元”。

6 結語

為了實現礦產資源管理的高效性、科學性，此次工作以規劃任務為目標，以國土資源部的相關標準和規范為參照，從建設數據庫的需求分析入手，整理了數據庫建設所需數據。之后，就數據庫概念模型的設計進行了詳細的闡述，又應用了Microsoft office visio 工具進行了數據庫邏輯模型的設計，并通過圖、表的形式進行表達。由于GIS可以更好的對數據進行空間分析、專題圖制作及更好的實現數據共享，最后，應用了GIS軟件來實現礦產資源規劃數據庫的建設工作。

[1] 郭豫賓, 何政偉, 許輝熙. 應用MAPGIS和ARCGIS構建礦產規劃數據庫[J]. 測繪與空間地理信息, 2009, 32(5), 127-128.

[2] 王學杰, 高德政, 等. 基于GIS的礦產資源規劃管理信息系統的數據庫設計[J]. 資源. 產業, 2005, 7(5) ,43-44.

[3] 蘭小機, 胡川等. 基于petri網的面向對象型空間數據庫概念設計模型[J]. 大地測量與地球動力學, 2007, 27(6), 58-59.

[4] 周張琪. 基于Geodatabase的基礎地理空間數據庫設計[J]. 測繪信息與工程, 2009, 34(4), 48-49.

The Application of GIS to the Construction of Mineral Resources Planning Database——by the example the

JIANG Yan LIU Yu-hong HUANG Teng

(No. 605 Geological Party, Sichuan Bureau of Metallurgical Geological Exploration, Chengdu 610000)

Traditional management pattern of geological data no longer adapts to the new situation with the development of science and technology. The present paper makes an approach to the application of GIS to the construction of mineral resources planning database by the example of construction of mineral resources planning database of the Garzê Tibetan Autonomous Prefecture.

database; GIS; mineral resources planning; application

2017-08-25

姜巖（1989-），女，吉林通化人，碩士研究生，助理工程師，地理信息系統專業

P628

A

1006-0995（2018）02-0337-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.02.034