基于GIS的贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

摘要：贛州是有色金屬礦產(chǎn)資源較豐富的地區(qū)之一，但其有色金屬礦產(chǎn)資源管理方式還是傳統(tǒng)上的屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)相互分離，無法直觀地了解贛州有色金屬礦產(chǎn)資源空間分布狀況、開發(fā)與保護現(xiàn)狀、調(diào)查評價和勘查規(guī)劃等信息。為了提高贛州有色金屬礦產(chǎn)資源行政管理水平，實現(xiàn)有色金屬礦產(chǎn)資源管理工作制度化、規(guī)范化、現(xiàn)代化，促進有色金屬礦產(chǎn)資源經(jīng)濟健康、平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展，有必要設(shè)計與開發(fā)基于GIS的贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)。文中對其開展了有效研究，獲得了良好效果。

關(guān)鍵詞：贛州； 有色金屬； 礦產(chǎn)資源； 管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A文章編號：2095-2163（2013）02-0089-04

0引言

江西省是有色金屬礦產(chǎn)資源儲備量的重要省份，并以其出產(chǎn)的銅、鎢、鈾、鉭鈮和稀土，俗稱“五朵金花”而最負盛名，有色金屬礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)支撐成為江西工業(yè)發(fā)展的最強大支柱力量[1-2]。2010年，江西省劃分了四大重點礦業(yè)經(jīng)濟發(fā)展區(qū)，位居首位的贛州市隸屬贛南地區(qū)，鎢礦儲量全國第一，稀土儲量則居全國第二，除此之外的銅、錫、鉛、鉬有色金屬礦產(chǎn)資源優(yōu)勢也十分顯著[3-4]。有色金屬礦產(chǎn)資源是不可再生資源，如何對其進行有效的開發(fā)與管理始終是亟獲解決的重要課題[5]。贛州有色金屬礦產(chǎn)資源具有信息量大、類型多樣、來源分散、變化頻繁等特點，傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)只能實現(xiàn)贛州有色金屬礦產(chǎn)資源的屬性數(shù)據(jù)管理，而無法直觀了解贛州有色金屬礦產(chǎn)資源的空間分布狀況、開發(fā)與保護現(xiàn)狀、調(diào)查評價、以及勘查規(guī)劃等信息，這給科學(xué)、正確的決策帶來了困難。

基于GIS的贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)，是一種集數(shù)據(jù)管理、資源規(guī)劃、環(huán)境保護、業(yè)務(wù)辦公、信息發(fā)布于一體的多功能系統(tǒng)軟件，而且能把有色金屬管理、業(yè)務(wù)辦公以及有色金屬規(guī)劃這三項重點職能做以整合與集成，實現(xiàn)有色金屬業(yè)務(wù)處理的全面自動化。

1系統(tǒng)需求分析

11數(shù)據(jù)需求分析

贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析如下：

（1）基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)：贛州行政駐地、贛州各縣行政駐地、贛州行政區(qū)劃、贛州各縣行政區(qū)劃、公路、鐵路、礦山道路、河流、湖泊、贛州各縣經(jīng)濟、工礦企業(yè)、交通服務(wù)。

（2）基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)：等高線地形圖、地層、巖型、構(gòu)造、地貌、地探、化探、遙感異常。

（3）有色金屬評價數(shù)據(jù)：有色金屬礦山、有色金屬礦山基礎(chǔ)設(shè)施、有色金屬預(yù)測評價、有色金屬礦山經(jīng)濟、有色金屬礦山儲量、有色金屬價格、許可證管理、企業(yè)狀況。

（4）有色金屬廢棄礦山治理數(shù)據(jù)：土地利用類型、植被覆蓋、有色金屬廢棄礦山、廢棄礦山治理。

12用戶需求分析

贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)在運行過程中需要涉及三類不同用戶，分別為：系統(tǒng)操作員、系統(tǒng)管理員和領(lǐng)導(dǎo)用戶。每類用戶在系統(tǒng)中實現(xiàn)不同的功能、承擔(dān)不同的工作，具有不同的權(quán)限、滿足不同的需求。對這三類用戶的功能需求分析如下。

（1）系統(tǒng)操作員。進行系統(tǒng)的操作工作，功能包括：信息查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、空間分析、圖表輸出、有色金屬成礦預(yù)測、有色金屬礦山經(jīng)濟評估和有色金屬廢棄礦山治理等。

（2）系統(tǒng)管理員。進行系統(tǒng)維護和數(shù)據(jù)編輯工作，功能包括：數(shù)據(jù)入庫、圖形編輯、日志管理、用戶管理、錯誤信息處理等，同時也要行使系統(tǒng)操作員的各類權(quán)限。

（3）領(lǐng)導(dǎo)用戶。對系統(tǒng)操作員提供的各類數(shù)據(jù)進行審核，這些數(shù)據(jù)包括了有色金屬圖表統(tǒng)計數(shù)據(jù)、有色金屬成礦預(yù)測數(shù)據(jù)、有色金屬礦山經(jīng)濟評估數(shù)據(jù)和有色金屬廢棄礦山治理數(shù)據(jù)等。

13功能需求分析

通過與贛州市礦管局進行長期調(diào)研工作，確定贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)需實現(xiàn)的功能如下：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理。包括數(shù)據(jù)庫建立、圖層管理、地圖操作、系統(tǒng)管理。

（2）信息查詢?？焖凫`活圖文并茂地可對有色金屬礦山、有色金屬廢棄礦山、水系、交通、贛州各縣經(jīng)濟等數(shù)據(jù)進行全面的信息查詢。

（3）數(shù)據(jù)統(tǒng)計。對查詢結(jié)果、空間分析結(jié)果和有色金屬礦山、道路、河流、社會經(jīng)濟等數(shù)據(jù)進行全面統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果可以氣泡圖、堆積圖、柱狀圖和面積圖等形式進行生動顯示。

（4）空間分析。對有色金屬廢棄礦山分布范圍進行地形分析，確定地形類型，再對有色金屬廢棄礦山分布范圍進行緩沖區(qū)分析，確定治理影響范圍，并且將分析結(jié)果同贛州各縣經(jīng)濟進行疊置分析，確定廢棄礦山治理方案。

（5）圖表輸出。對信息查詢結(jié)果進行TXT、Excel、Html、Xml、PDF格式輸出，對空間分析結(jié)果進行地圖導(dǎo)出和打印輸出，對水系、交通、贛州各縣經(jīng)濟等數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果圖進行圖像導(dǎo)出和打印輸出。

（6）有色金屬評價。進行有色金屬儲量估算，并根據(jù)該儲量估算有色金屬潛在經(jīng)濟價值，再估算有色金屬保證度，同時還要進一步估算有色金屬年需求量。

（7）地理信息發(fā)布?？h市兩級有色金屬查詢與公眾對有色金屬不合理開采利用的投訴、舉報等信息的收集和統(tǒng)計。第2期劉小生，等：基于GIS的贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)智能計算機與應(yīng)用第3卷

2系統(tǒng)總統(tǒng)設(shè)計

21系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境需要充分考慮數(shù)據(jù)處理速度、存儲空間容量以及系統(tǒng)調(diào)試運行等各方面要求，確定其開發(fā)環(huán)境具體配置如下：

操作系統(tǒng)：Windows XP、 Windows7 、Windows Server；

開發(fā)工具：Visual Studio 2010；

GIS平臺：ArcGIS10.0；

數(shù)據(jù)庫平臺：Oracle10g（或者Oracle10g以上版本）；

第三方插件：Janus System；

22系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)采用C/S和B/S混合結(jié)構(gòu)。該框架一方面充分發(fā)揮了C/S結(jié)構(gòu)的響應(yīng)速度快、系統(tǒng)交互性好、空間數(shù)據(jù)處理能力強、存儲效率高等優(yōu)勢，另一方面也完整集結(jié)了B/S結(jié)構(gòu)共享性強、多用戶瀏覽、零程序安裝和維護簡單等優(yōu)點，系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.3系統(tǒng)設(shè)計模式

系統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)采用插件式GIS應(yīng)用框架，并包含插件契約、插件容器、插件引擎和宿主程序四個部分。其整體實現(xiàn)原理是宿主程序（MainForm）通過插件引擎（PluginEngine）將指定文件夾（PluginFolder）中滿足插件契約的插件文件（.DLL）讀取至插件容器（PluginCollection）中，并按照插件文件的類型進行解析，再在宿主程序中實現(xiàn)與插件文件相應(yīng)的用戶界面層（Janus System）對象，同時也要進行事件委托關(guān)聯(lián)。

系統(tǒng)B/S結(jié)構(gòu)采用三層框架，分別是數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層和用戶界面層。三層框架代碼的編寫較為繁瑣，而代碼生成器則是針對此類問題的一個有效方案。目前生成三層框架的代碼生成器主要有中國的動軟和美國的CodeSmith。本文系統(tǒng)采用中國的動軟，因其更為適合中國人的開發(fā)習(xí)慣。三層框架的生成過程是：打開動軟代碼生成器，添加服務(wù)器，點擊新建項目，選擇簡單三層框架，再點擊生成，至此，三層框架即已設(shè)計完成。

3系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

31系統(tǒng)開發(fā)

贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)以Windows為操作環(huán)境，ArcGIS10.0為GIS平臺，Oracle10g為數(shù)據(jù)庫平臺，利用.NET平臺下的C#編程語言進行開發(fā)。系統(tǒng)采用C/S和B/S混合結(jié)構(gòu)，其中C/S采用插件式GIS應(yīng)用框架設(shè)計模式，利用ArcGIS Engine組件技術(shù)和第三方插件Janus System實現(xiàn)，主要功能包括有色金屬查詢與分析、有色金屬統(tǒng)計與輸出、有色金屬預(yù)測評價、有色金屬廢棄礦山治理；B/S采用三層框架，利用ArcGIS Server（ArcGIS API for Silverlight）技術(shù)和Asp.net技術(shù)實現(xiàn)，主要功能包括縣市兩級有色金屬查詢與關(guān)于公眾對有色金屬不合理開采利用的投訴、舉報等信息的收集和統(tǒng)計。

32系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)

程序運行后，啟動贛州市有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)登錄界面，正確鍵入用戶名和密碼后，即可登錄進入系統(tǒng)主界面。系統(tǒng)主界面由如下部分構(gòu)成，分別是：標題欄、菜單欄、工具欄、圖層管理、鷹眼地圖、主地圖顯示和狀態(tài)欄，主界面顯示如圖2所示。系統(tǒng)主界面啟動后，將默認加載系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)并進行地圖渲染。

點擊“主”工具欄上的“數(shù)據(jù)管理”命令，彈出數(shù)據(jù)編輯窗口如圖3所示。窗口左側(cè)列出了空間數(shù)據(jù)庫中的全部數(shù)據(jù)，鼠標點擊任一圖層，在右邊的顯示區(qū)域就會看到圖層的屬性值、圖層的范圍和圖層的元數(shù)據(jù)。鼠標右擊要素數(shù)據(jù)集彈出操作快捷菜單，菜單內(nèi)容包括有重命名、刪除、注冊為版本、新建要素類、導(dǎo)入和導(dǎo)出。

點擊“基礎(chǔ)工情管理”菜單上的“數(shù)據(jù)報表”命令，彈出數(shù)據(jù)報表窗口如圖4所示。在窗口左邊的圖層目錄中選擇一個圖層，就會在右邊的數(shù)據(jù)報表控件中顯示該圖層的屬性值，在數(shù)據(jù)報表工具欄上點擊“導(dǎo)出”命令，就能以Excel、PDF和Word方式進行數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

點擊“基礎(chǔ)工情管理”菜單上的“統(tǒng)計圖表”命令，彈出統(tǒng)計圖表窗口如圖5所示。在窗口中的操作流程為：首先選擇圖表類型（包括線狀圖、柱狀圖、餅狀圖），再選擇圖層，然后又選擇圖層的值字段和標注字段，若點擊“顏色”按鈕，可以改變圖表的顏色；而點擊“圖表三維視圖”復(fù)選框，可將圖表以三維立體形式顯示；當(dāng)點擊“生產(chǎn)圖表”按鈕，即可生成統(tǒng)計圖表；最后則點擊“圖表輸出”按鈕，可將圖表以圖片形式完整輸出。

點擊“主”工具欄上的“數(shù)據(jù)管理”和“數(shù)據(jù)編輯”命令，新建一個有色金屬預(yù)測研究區(qū)。再點擊“有色金屬評價”菜單上的“基于GIS和證據(jù)權(quán)重法的有色金屬預(yù)測模型”命令，將彈出格網(wǎng)單元劃分窗體，選擇“格網(wǎng)單元保存路徑”，又選擇“研究區(qū)要素圖層”，確定劃分的行數(shù)和列數(shù)，點擊“確定”按鈕。然后，將彈出選擇證據(jù)因子窗體，在“可選證據(jù)層”中選擇證據(jù)層到“已選證據(jù)層”中，再次點擊“確定”按鈕。其后，彈出“計算證據(jù)因子權(quán)重”窗口，可以看到各個證據(jù)因子的權(quán)重值，又一次點擊“確定”按鈕。將彈出“格網(wǎng)單元后驗概率”窗體，查看各個格網(wǎng)單元的后驗概率，此時點擊“統(tǒng)計圖”按鈕，將彈出統(tǒng)計圖表，查看后驗概率的統(tǒng)計情況，最后再點擊“確定”按鈕，生成崇義淘錫炕鎢礦預(yù)測評價遠景區(qū)如圖6所示。

點擊“主”工具欄上的“發(fā)布系統(tǒng)”命令，彈出贛州市有色金屬礦產(chǎn)資源地理信息發(fā)布系統(tǒng)主界面如圖7所示，B/S發(fā)布系統(tǒng)主界面包括了以下幾部分：標題欄、菜單欄、主地圖窗口、導(dǎo)航條、比例尺和投影尺。其中的菜單欄的條目則涵蓋了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理、基礎(chǔ)工情信息管理、有色金屬評價和廢棄礦山治理。

4 結(jié)束語

贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)是集諸多高新技術(shù)，如地理信息系統(tǒng)技術(shù)、遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)、計算機技術(shù)于一體的功能豐富、強大的實際應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)特點突出表現(xiàn)為以下兩個方面：

一方面，功能模塊齊整完備。主要包括，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理功能模塊、基礎(chǔ)工情信息管理功能模塊、有色金屬評價功能模塊、有色金屬廢棄礦山治理功能模塊和有色金屬礦產(chǎn)資源地理信息發(fā)布功能模塊。另一方面，創(chuàng)新點優(yōu)越獨到。一是將GIS技術(shù)引入有色金屬礦產(chǎn)資源管理中，開發(fā)了基于GIS的贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)；二是建立了贛州有色金屬礦產(chǎn)資源地理要素分類編碼體系，為信息共享、交換和分發(fā)提供了保證；三是針對贛州有色金屬礦山的實際情況，建立了基于GIS和證據(jù)權(quán)重法的有色金屬預(yù)測模型。

基于GIS的贛州有色金屬礦產(chǎn)資源管理系統(tǒng)已經(jīng)在贛州市礦管局得到了實際應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，并具有良好的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻：

[1]鄭四華，姜琴.江西工業(yè)企業(yè)在中國——東盟自由貿(mào)易區(qū)的競爭力研究.企業(yè)經(jīng)濟，2006（10）：113-115.

[2]張朝輝.基于ArcEngine的煤炭資源管理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].陜西：西安科技大學(xué)，2009.

[3]鄒國良，陳富生.贛州礦產(chǎn)資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及對策研究.山西冶金，2006（4）：50-52.

[4]胡艷慧.GIS在礦產(chǎn)資源管理信息化方面的研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2007.

[5]承達瑜，張海榮，顧和和等.基于ArcSDE的礦產(chǎn)資源信息管理方法與前瞻.礦業(yè)工程，2007（2）：4-5.