礦產資源儲量數據庫管理系統需求分析與設計

陳 敏，孟 剛，苗 琦，王天元，陳 雪，曲俊利,姚 星

(自然資源部油氣資源戰略研究中心，北京 100860)

礦產資源儲量統計是一項重要的、年度性的地質礦產行政管理事項[1]，礦產資源儲量數據庫管理系統(1)由于油氣和放射性礦產的儲量統計管理方式和統計渠道與其他礦產資源不完全一致，均另庫管理，故本文中提及的礦產資源儲量數據庫管理系統及儲量統計相關內容不涉及油氣和放射性礦產。是自然資源部用于開展全國礦產資源儲量統計工作的數據庫軟件，也是國家存儲和管理全國礦產資源儲量數據的系統，對于保障礦產資源儲量統計工作的順利開展具有重要作用。

1 現有系統的現狀與問題

1.1 現有系統建設現狀及管理成果

1.1.1 建設歷程

2004年，為貫徹落實《礦產資源登記統計管理辦法》《關于開展礦產資源儲量登記工作的通知》《關于開展做好礦產資源統計工作的通知》等文件要求，原國土資源部部署開發了礦產資源儲量數據庫管理系統等信息系統。2007年，金土工程一期對國土資源相關系統進行了升級改造，升級后的礦產資源儲量數據庫管理系統一直沿用至今，具備基礎的輔助數據填報、數據檢查、報表輸出等功能。

1.1.2 儲量統計數據組織結構

現有系統中儲量統計數據以礦區為主要存儲和統計基本單元，礦區是指經自然資源主管部門審核同意的探礦權人查明礦產資源儲量登記的勘查許可證的范圍。一個礦區可能包含未利用、占用、殘留和壓覆四種狀態的資源，四類資源儲量相加即礦區的資源儲量。其中，壓覆的資源分為壓覆未利用和壓覆礦山的資源，而占用、殘留及壓覆礦山的資源可進一步根據各個礦山，即每個采礦權，進行細分。但是，對于礦區未利用和壓覆未利用的資源，系統設置的數據組織結構不再對未利用資源內包含的多個探礦權的情形進行區分，壓覆某礦山的資源也不再對多次或多個建設項目壓覆的情形進行區分，分別只保留和統計礦區未利用、壓覆未利用、壓覆某礦山的資源儲量總量[2]。

1.1.3 管理成果

現有礦產資源儲量數據庫管理系統已支撐儲量統計工作近20年，保障了全國儲量統計工作的平穩運行，其將儲量統計數據劃分為占用、殘留、壓覆等類型進行分類管理的模式，為對資源儲量數據進行分類管理進行了很好的探索；基礎的數據檢查功能保障了全國礦產資源儲量統計賬目的大體清晰可靠；自動輸出全國礦產資源儲量通報等報表的功能較好地滿足了自然資源主管部門便捷獲取儲量統計工作成果的需求，對支撐國家科學制定礦產資源總體規劃、工業布局、宏觀政策等發揮了重要作用，做出了巨大貢獻。

1.2 面臨的新形勢新要求

近年來，國家在統計工作和礦產資源儲量管理領域開展了系列改革，對儲量統計工作和礦產資源儲量數據庫管理系統都提出了更新、更高的要求。

1.2.1 國家對提高統計數據真實性的最新要求

2016—2021年，《關于深化統計管理體制改革提高統計數據真實性的意見》《統計違紀違法責任人處分處理建議辦法》《防范和懲治統計造假、弄虛作假督察工作規定》《關于更加有效發揮統計監督職能作用的意見》等文件先后印發，體現了國家對提高統計數據真實性的全面部署，其要求之高、尺度之嚴前所未有[3]，這對于儲量統計工作和儲量統計工作技術方法提出了更高的要求。

1.2.2 自然資源統計及礦產資源儲量統計對統計數據質量的最新要求

2020年，自然資源部印發《自然資源統計工作管理辦法》，要求提高自然資源統計數據真實性，加強源頭控制、嚴格審核、加強技術校核等[4]；2021年，《礦產資源儲量統計質量監控工作指南》印發實施，要求建立常態化的儲量統計質量監控機制，通過全面核查、重點檢查等措施對上一年度統計數據的及時性、全面性、準確性進行檢查，發現問題并督促完成問題數據整改，以實現綜合評估、控制、提升數據質量的目的[5]。這些都對礦產資源儲量數據庫管理系統的數據檢查、比對分析、數據質量評價等功能提出了更高要求。

1.2.3 礦產資源儲量管理改革的最新需求

2020—2021年，自然資源部將《礦產資源登記統計辦法》修訂為《礦產資源統計管理辦法》，并印發實施《關于做好礦產資源儲量統計工作的通知》等系列文件，初步完成了儲量統計制度的改革，要求經評審備案和壓覆審批的資源儲量數據由自然資源主管部門更新入礦產資源儲量數據庫管理系統[6]，提出了按照礦業權類型等不同參數指標分別統計資源儲量和實現資源儲量數據的全生命周期管理等需求，以逐步促進礦產資源儲量的精細化管理。這些對礦產資源儲量數據庫管理系統的數據組織管理、統計分析及與評審備案、壓覆審批等數據庫的關聯管理等功能提出了最新要求。

面對當前國家統計和儲量統計管理的新形勢新要求，現有系統已在支撐儲量統計的工作中凸顯不足，存在一些不適應當前管理需求的問題。

1.3 現有系統存在的主要問題

1.3.1 未與其他礦政管理數據庫進行關聯

現有系統與礦業權管理、評審備案、壓覆審批、礦業權人勘查開采信息公示等數據庫存在關聯字段，但并未與這些數據庫進行數據互通共享[7-8]，利用其他數據庫同步更新、導入、掛接信息的功能不足，未能有效發揮信息化技術幫助減輕儲量統計工作人員和礦業權人填報數據的工作負擔的作用。

1.3.2 數據采集模式落后

鑒于礦業權人勘查開采信息公示系統、新版的非油氣礦產資源開發利用統計數據庫管理系統等均已在互聯網上運行，現有系統已排除放射性、油氣等敏感數據，當前國家并未將單個礦業權人及市縣級儲量統計數據確定為保密數據等實際情況，現有系統下仍要求礦業權人通過單機版系統填寫數據后導出，以刻盤形式報送儲量統計數據的方式，已與當前互聯網時代嚴重脫節，也加重了礦業權人工作負擔。

1.3.3 數據組織結構已不適用

首先，以礦區為基本統計和存儲單元的數據組織結構，與資源儲量的礦業權屬性銜接不足，無法單獨統計探礦權查明資源儲量數據，不能很好地滿足礦政管理需求。其次，礦區范圍內數據結構粗獷，許多重要的具體信息無法通過系統體現或查詢、統計，如無法反映被多次壓覆的礦區未利用或礦業權范圍內單個壓覆項目的資源儲量情況等[9]，已無法適應管理機關對儲量統計數據開展精細化地查詢、統計、分析的需求。此外，現有系統中礦區概念與《礦產資源開采登記管理辦法》及煤田規劃工作中“礦區”含義均不完全一致，而且由于在實際工作中其概念易混淆、缺少實際應用價值、在系統中進行調整等操作復雜且容易引發數據重復計算等問題，已不被眾多儲量管理者理解和接受。

1.3.4 支撐儲量統計質量監控工作乏力

現有系統雖然也有數據漏填、邏輯關系、錯誤分析等數據檢查功能，但是由于已使用近20年，新技術更新滯后，設置的檢查指標項少，導航界面不簡潔，功能操作不簡便，缺乏空間圖形管理、數據質量全面核查和評分等功能的原因，整體上對于支撐自然資源主管部門開展儲量統計質量監控工作表現乏力。

1.3.5 無法滿足資源儲量全生命周期管理的需求

現有系統對各年度儲量統計數據作為狀態庫進行管理，未對不同統計單元的關聯關系進行關聯管理，無法幫助管理者掌握資源儲量的演變歷史及變化原因，因而也無法滿足當前儲量管理對礦產資源儲量全生命周期數據可追溯、可對比分析的管理需求。

1.3.6 數據質量不高

由于上述各種原因，現有系統中儲量統計數據質量不高，存在錯、漏、不全、邏輯性差等問題，如部分統計單元的資源儲量估算范圍坐標和礦業權權屬等關鍵信息缺失[10]、部分礦山儲量統計數據未入庫或重復入庫[11]、部分空間范圍交叉重疊等。

綜上，已無法通過簡單的升級完善系統來解決現有問題和滿足當前儲量管理的最新需求。因此，有必要基于當前儲量統計工作需求，對現有系統進行重構。

2 新系統的需求分析

2.1 儲量統計工作的目的任務

2.1.1 儲量統計工作的目的

儲量統計主要是通過全面系統掌握國家礦產資源家底，為有效保護與合理利用礦產資源、維護礦產資源國家所有者權益、國家制定礦產資源總體規劃、工業布局、宏觀政策等提供基礎支撐，為社會公眾提供礦產資源儲量信息服務，為國家高質量發展提供堅強的礦產資源保障。

2.1.2 儲量統計范圍

儲量統計范圍總體包括勘查開采查明的資源儲量、采礦權人占用的資源儲量、建設項目壓覆的資源儲量和關閉礦山殘留的資源儲量及其變動情況。其中，勘查開采查明的資源儲量具體又包含探礦權人查明且經評審備案和探礦權人查明但未經評審備案兩種情形的資源儲量。

2.1.3 數據報送流程與統計業務流程

儲量統計工作采用自下而上逐級上報統計數據的數據報送工作模式，在礦業權人將統計數據報送縣級自然資源主管部門后，縣級自然資源主管部門、市級自然資源主管部門、省級自然資源主管部門逐級對上報的數據進行審核、匯總和上報，最終報送至自然資源部進行全國礦產資源儲量統計數據的匯總分析，儲量統計數據報送流程如圖1所示。2021年，為促進儲量統計數據質量提高，自然資源部引入了儲量統計質量監控工作機制，建立了相對閉環的儲量統計質量監控業務流程，質量監控工作在儲量統計工作業務流程中的具體環節見圖2。

圖1 礦產資源儲量統計數據報送程序

圖2 礦產資源儲量統計業務流程圖

2.2 新系統的功能需求

2.2.1 便捷的數據采集及頁面瀏覽的功能需求

首先，便捷的數據采集功能需求包括簡單清晰、易填報、填報說明可隨時調用的表單設計；礦業權人及市縣級自然資源主管部門通過互聯網填報儲量統計數據的數據采集方式；將自然資源主管部門已掌握的信息，如礦業權權屬、評審備案的資源儲量等，直接從其他礦政管理數據庫進行抓取、調用和更新，并將礦業權權屬信息下發給相應礦業權人作為填報底數；多樣化的數據填報路徑，如線上填報、表格導入、文件上傳等功能需求。其次，便捷的頁面瀏覽功能需求包括簡潔明了、“傻瓜式”的頁面導航；人性化的統計、查詢、下載、打印等功能鍵排列布置；簡單大方、符合閱讀習慣的儲量統計數據信息展示等功能需求。

2.2.2 精細化的數據統計分析與管理的功能需求

1)按礦業權類型(探礦權、采礦權)或礦產資源狀態(如壓覆、關閉等)統計、查詢儲量統計數據的功能需求。包括分別統計出某年度某行政區劃內探礦權人查明且經評審備案的、采礦權人占用的、建設項目壓覆的、關閉礦山殘留的、探礦權人查明但未經評審備案的、已查明但未配置礦權人等不同情形的資源儲量數據；查詢出被多次壓覆的探礦權或采礦權范圍內歷次的壓覆資源儲量相關信息等功能。

2)礦產資源儲量全生命周期管理的功能需求。需要系統對每個儲量統計基本單元進行關聯管理，實現清晰記錄各個基本單元內的資源儲量由經探礦權人勘查工作查明，到經自然資源主管部門完成評審備案，再到被采礦權人占用、建設項目壓覆等，最后到關閉礦山殘留的歷史演變歷程，理清每個基本單元及其資源儲量數據變化的來龍去脈，以便為開展精細化的礦產資源儲量管理及能源資源安全保障等提供更加扎實的數據支撐。

3)可視化圖形分析的功能需求。包括根據礦業權范圍、礦產資源儲量估算范圍等拐點坐標及標高數據信息，自動生成相應范圍的三維柱狀空間圖形并進行可視化展示的功能；將各三維空間圖形進行疊加分析、展示，查看不同空間范圍的疊合關系、檢查各類空間范圍是否存在不正常的交叉、重疊功能；對相互孤立的空間圖形數據進行加和或扣減處理功能，滿足系統對礦業權已滅失情形資源儲量數據的圖形管理需求。

4)智能化管理無礦業權情形資源儲量數據的功能需求。主要包括對探礦權部分轉采礦權、剩余探礦權范圍有查明資源儲量但原探礦權已滅失等情形導致的無礦業權的資源儲量數據信息的自動管理，需要系統具備依據原探礦權查明資源儲量的數據和資源儲量估算范圍，自動扣減、扣除新立采礦權范圍所占用原探礦權的資源儲量和資源儲量估算范圍，從而獲取剩余無礦業權部分資源儲量數據及估算范圍，并對剩余無礦業權部分資源儲量數據及估算范圍進行另立儲量統計基本單元進行管理的功能，以更好地輔助管理部門對這部分資源儲量數據進行管理的需求。

5)開展統計數據分析、圖表制作的功能需求。包括根據統計數據制作柱狀圖、餅狀圖、散點圖等圖表數據的功能；根據內嵌函數、線性回歸模型等進一步挖掘統計數據信息的功能等。

2.2.3 豐富的技術校核與質量監控輔助的功能需求

1)豐富的技術校核功能需求。包括在填報環節對明顯存在問題的數據不予完成提交的功能，如未填報資源儲量或估算范圍坐標、采礦權人未填報儲量等關鍵信息、資源儲量估算范圍與礦業權權屬范圍的空間關系存在明細異常等情形，系統拒絕相關數據完成填報提交。填報時自動將指標數據與上年度進行對比，并顯示變化百分比，對疑似異常的進一步作出提醒的功能，如對累計查明資源量數據變化量超過30%或達到中型規模及以上、儲量與資源量的比例不太合理等情形的，系統能給出建議礦業權人復核的警示，并在礦業權人作出文字說明或與相關評審備案證明文件關聯后解除警示。在數據逐級審核和儲量統計質量監控檢查環節，系統對疑似問題數據進行提醒標注，提醒主管部門予以重點關注、檢查，同時提供一鍵查詢、統計、定位疑似問題數據和以多種維度羅列疑似問題數據清單的功能等，以幫助主管部門更好地對填報數據質量進行把關、審核和監控檢查，借助信息化技術手段提高儲量統計數據質量。

2)輔助儲量統計質量監控的功能需求。包括在每個統計單元中設計或掛接報送的資源儲量數據所依據的文件資料的功能，方便自然資源主管部門開展統計數據審核、數據質量監控檢查時對照使用；在儲量統計質量監控工作中輔助開展全面核查的功能，如根據儲量統計數據全面性、準確性和及時性的評分標準，自動對每份填報數據質量進行打分、排序的功能，并在此基礎上對各級自然資源主管部門上報的統計數據質量進行綜合評估、打分等；輔助儲量統計質量監控開展重點檢查的功能，如通過一定比例的搖號或特定條件篩選出年度重點檢查的采礦權人名單等；存儲、統計分析和管理各級自然資源主管部門通過儲量質量監控工作發現問題的整改臺賬的功能等。

2.2.4 多樣化的報表輸出功能需求

主要包括自動輸出定制及半定制化的報表功能，如定制化的全國礦產資源儲量統計表、各省份礦產資源儲量統計表、全國礦產資源儲量統計質量監控發現問題整改臺賬，半定制化的全國礦產資源儲量統計分析報告、長江流域及戰略性礦產資源儲量情況報告等，幫助減輕行政工作負擔；根據數據查詢、分析、統計結果，導出相關數據表格的功能。

2.2.5 嚴格的權限管理與日志管理的功能需求

嚴格的權限管理主要包括對儲量統計數據進行分級配置管理權限的功能[12]，即根據部、省、市、縣四級自然資源主管部門及礦業權人不同的用戶身份及使用需求，分配不同的數據管理及使用權限。嚴格的日志管理主要包括系統對下發統計底數、確認，填報數據、逐級審核數據、來回修改數據等全過程進行記錄留痕管理的功能，促進落實數據報送主體的責任和自然資源主管部門的逐級審核責任，做到對統計數據質量守土有責、守土擔責、守土盡責[13]，間接性地促進數據質量的提高。

3 新系統的設計

3.1 儲量統計數據組織結構

為了更好地與礦業權管理進行銜接和實現精細查詢統計各類資源儲量數據的需求，建議新系統的儲量統計數據以礦業權為儲量統計基本單元，并在將儲量統計數據組劃分為有礦業權和無礦業權兩大類情形后進一步細分，建議儲量統計數據組織結構如圖3所示進行設計。其中，“待進一步核實的量”用以存儲和管理新老系統銜接過程現有系統中存在的缺失關鍵信息、無法進行準確歸類、有待進一步組織工作查清的資源儲量數據；待查清后，可將其納入相應類別數據中進行管理。此數據組織結構實現了對各種現狀清晰的數據與“存疑”數據進行分類管理，保障了探礦權查明、采礦權占用及建設項目壓覆、關閉殘留這4類重點數據的準確性。

圖3 儲量統計數據組織結構

3.2 總體框架

為實現儲量統計的目的任務和有關功能需求，建議新系統的總體框架如圖4所示進行設計，橫向連通本級自然資源主管部門其他礦政管理信息系統，實現相關數據的互聯互通；縱向貫通部省市縣四級自然資源主管部門和礦業權人，實現儲量統計打底數據的逐級下達、確認和儲量統計數據的逐級上報、審核、匯總等信息的上傳下達功能。綜合考慮礦業權人、基層管理部門填報數據的便捷性和全國儲量統計數據的敏感性，建議礦業權人和縣級自然資源主管部門、市級自然資源主管部門通過“Browser/Server在線系統”填報、審核和上傳下達數據，省級和部級自然資源主管部門通過“Client/Server客戶端系統”和利用自然資源主管部門主干網進行數據填報和上傳下達。

圖4 系統總體框架

3.3 技術架構

根據系統使用需求和應用特點，建議新系統的技術架構如圖5所示進行設計，具體包括支撐層、數據層、服務層、應用層、展示層以及運維管控體系和安全保密體系[14-16]。支撐層包括系統標準體系、數據庫管理系統、GIS系統等，打造系統的硬件和軟件環境基礎；數據層包括不同情形下的儲量統計數據及其依據的文件報告等信息資料，為存儲、索引和訪問系統中數據提供數據支撐；服務層包括大數據引擎、可視化工具、日志及權限管理等，是系統提供有針對性的、專業化應用的技術服務基礎；應用層是系統提供相關應用功能的集中體現，用以滿足用戶各方面的功能需求，包括數據填報、查詢統計、自查警示等；展示層為用戶提供操作界面，實現通過瀏覽器或Client/Server客戶端訪問系統完成數據填報、統計分析等。運維管控和安全保密體系主要是確保系統運行的安全性、保密性和高效性。

圖5 系統技術架構

3.4 系統組成

基于儲量統計工作的目的任務和功能需求，建議將礦產資源儲量數據庫管理系統內設模塊按照圖6進行設計，包括礦產資源儲量統計數據采集、數據管理、質量監控和成果輸出4個模塊。其中，數據采集模塊是年度統計底數下發、確認，而后再將儲量統計數據逐級上報、審核重點使用的模塊；數據管理模塊是用戶對各自權限范圍內、已納入儲量統計的相關數據信息進行查詢統計，進行三維及二維圖形展示分析及管理的模塊；質量監控模塊是輔助開展儲量統計數據質量工作的模塊；成果輸出模塊是系統輸出定制、半定制化的年度成果報告、圖表的模塊。

圖6 系統組成

3.5 設計實施要求

針對礦業權人和自然資源主管部門兩類不同用戶，給出了系統內各模塊的實施要點建議，如圖7所示。對于自然資源主管部門，數據采集模塊應重點具備從其他相關數據庫中提取、導入信息，輔助數據審核的技術校核，相關數據操作留痕的日志管理等功能；數據管理模塊應重點具備多維度的數據查詢、統計、分析及智能管理，地理空間坐標三維可視化等功能；質量監控模塊應重點具備對下級管理部門報送數據質量進行打分、管理整改臺賬等功能；成果輸出模塊應重點具備輸出儲量統計表和整改臺賬等功能。對于礦業權人，數據采集模塊應重點具備簡潔的表單設計、互聯網報送方式、自動顯示往年數據及疑似異常時等功能；數據管理模塊應重點具備查詢、瀏覽及統計分析礦業權范圍內歷年數據等功能；質量監控模塊應重點具備接受主管部門下發的重點檢查工作通知等功能；成果輸出模塊應重點具備導出統計分析結果數據的功能。

圖7 系統設計實施要點

4 結 語

現有礦產資源儲量數據庫管理系統已無法滿足當前統計工作有關提高數據質量及儲量統計有關增強質量監控、促進精細化的儲量管理的最新要求，迫切需要進行重構。為幫助儲量統計工作更好適應新形勢新要求，本文基于儲量統計工作的目的任務和管理需求，對研發新的系統提出了具體的功能需求、儲量統計數據組織結構、總體框架、技術架構、系統組成等系統建設方面的意見建議，以期為研發新的系統提供參考和支撐。預期通過運用本文提出的系統功能需求和設計的礦產資源儲量數據庫管理系統，能有效解決現有系統中存在的問題并更好地滿足當前儲量統計相關工作需求，促進礦產資源儲量的精細化管理。