基于GIS的黑龍江資源信息管理系統的設計與實現

李文慧，孫書言，王翰琦，賀龍華，陳曉東，董麗昕，李繼紅

(東北林業大學 林學院，哈爾濱 150040)

黑龍江省的礦產資源不僅種類繁多，而且儲量豐富。目前我國發現各類礦產總計234種，其中黑龍江省就有132種，已查明儲量的礦產為81種。其中，礦產資源以石油、煤炭、黃金、石墨最為著名，除此之外，鐵礦和金礦等也比較豐富。僅就煤礦而言，黑龍江省擁有黑河、雞西、鶴崗、七臺河和雙鴨山五個礦區，是中國重要的煤炭產地之一。雖然擁有豐富的礦產資源，但是礦業發展不平衡，開發程度和市場程度明顯不足[1]。為科學管理、有效運營礦產資源，提高當地居民的生活水平，建立綜合性的礦產資源信息管理系統是非常有必要的。

國內的研究主要集中在礦產資源規劃管理。葉玉豐[2]、王繼瑩[3]、劉哲[4]、華曉燕[5]和閆金梅[6]等對GIS礦產資源系統的研究比較多。近年來，隨著GIS技術的不斷發展，在礦產資源管理、數字礦山的建立和礦產資源開發環境評價等方面的應用也不斷加強[7-10]。但是客觀地說，我國在應用GIS技術進行礦產資源管理方面的研究還相對落后[11-12]。本文基于GIS的黑龍江省礦產資源信息管理系統將應用于黑龍江省的礦產管理與分析，從而更好地進行安全生產管理工作。

1 系統的開發環境

本系統基于 ArcGIS Engine 組件開發技術，使用Visual Studio 2008開發環境下的C#作為開發語言，選擇C/S即客戶端/服務器作為運行模型。這種運行模型的優點在于，能夠提高對圖形數據的編輯處理能力，提高空間數據的存儲效率，實現更加穩定的保密性和安全性。由于礦產資源不僅包含空間數據又包含屬性數據，即各種地理數據、統計數據、專題數據、各種信息表、文字信息等，因此選擇關系型數據庫SQL Server 2008來存儲和管理基礎數據。該平臺主要由表現層、應用層和數據層組成。其中，表現層是以C#語言開發的桌面客戶端，包括菜單欄、工具欄、地圖顯示窗體、制圖窗體、狀態欄等。數據層作為一個實體層，用以存放該平臺的信息資源，一方面用于數據庫中數據的“讀”數據操作，另一方面用于對數據庫中數據的“寫”操作。應用層是使用ArcGIS Engine進行二次開發，幫助用戶實現數據訪問、地圖顯示、地圖分析等基本的服務。

2 系統需求分析

系統需求分析是系統優化設計、系統效能良好發揮的關鍵，明確系統的實現目的對于系統的應用具有重要意義。根據分析目前我國礦產資源的管理情況，結合礦產資源在黑龍江省的具體分布狀態，確定系統需求為：實現對黑龍江省礦產資源信息的顯示與更新、空間信息檢索、屬性信息統計以及其他的空間分析等內容。針對需求分析，確定了系統的基礎數據要求，基礎數據主要分為屬性數據和空間數據，同時選用數據流程圖分析系統數據需求模型，如圖1所示。

3 系統設計

3.1 總體設計

在目前的地理信息系統中，主要存在兩種運行模式，即C/S模式和B/S模式，雖然B/S模式操作相對簡單，但是在這種模式下，圖形編輯處理能力明顯不足，在資源信息管理系統的開發設計中，采用的是C/S模式，以此來滿足系統處理海量數據的要求。在該系統設計過程中，結合需求分析的內容，得到系統的總體設計框架結構，如圖2所示。

圖1 數據需求模型

圖2 系統總體體系結構圖

3.2 模塊設計

根據需求分析得到的結果，結合系統總體設計內容，在對系統功能模塊的設計中，礦產資源信息監測系統主要分為地圖瀏覽、空間分析、數據更新、查詢分析、數據編輯、數據統計和系統管理七大模塊，如圖3所示。項目實施的步驟包括資料收集與需求分析、系統分析與設計、系統環境配置、數據建庫與系統開發、系統集成與測試。

3.3 數據庫設計

3.3.1 數據庫邏輯設計

礦產資源監測系統的數據建庫前提是要有基礎數據，這些數據包括基礎地質數據、基礎地理數據和規劃專題數據，數據實體之間存在著各種關系。其中，在基礎地質信息中，包括地質、成礦區、巖體。在基礎地理數據中，交通信息包括公路信息和鐵路信息；水系信息包括水庫、湖泊等面狀信息和水渠、河流等線狀信息；行政區域信息中包含省、市、縣、鄉四級信息等等。此外，行政界線是以黑龍江省行政區劃為準，高程信息由黑龍江省地形圖提取獲得。

圖3 系統功能模塊結構圖

3.3.2 空間數據庫的建立

空間數據庫，即圖形數據庫，記錄的是研究區域內圖元和矢量圖形的基本信息。建立空間數據庫的目的是實現對研究區域內圖形數據的組織和管理。在建庫之前，要明確數據庫中數據的類型。在本研究中，空間數據庫主要分為地形圖層、礦產資源專題圖層和地質信息層，而地形圖圖層中又有描述地形的各類地理要素，即居民點、交通線路、水系和地形地貌等。建庫的過程是將收集來的紙質數據通過地圖數字化，建立地理、地質等圖層，然后通過點編輯和線編輯建立拓撲，研究空間數據庫的圖形特征參數、圖層編碼與分類方式和數據格式，結合屬性數據庫的連接方式，將處理后的地圖數據檢查后建庫處理。

3.3.3 屬性數據庫的建立

屬性數據庫是用以存儲圖元要素的特征值、文本信息和相關調查統計數據的信息庫。屬性數據庫與屬性數據的存儲、統計、查詢和更新等操作密切相關，是通過將收集來的資料進行預處理，編輯圖元編號等字段后得到的。屬性數據庫和空間數據庫通過關鍵字連接，以實現系統查詢、統計等功能。屬性數據庫和空間數據庫建立之后通過數據轉換處理后的屬性連接，轉換數據格式得到礦產資源信息管理系統數據庫的核心部分。

4 系統實現

4.1 功能界面設計

在Visual Studio 2008集成開發環境中通常所使用的控件被封裝起來，當使用的時候只進行實例化調用即可。根據以上進行的系統功能框架結構的設計結果，使用Visual Studio 2008可視化開發功能完成系統功能界面的設計。即在窗體上添加MenuStrip、MapControl、TOCControl、Linsence、TextBox、Label和Button等控件，并為相應控件按照系統需要重新進行規范化命名。然后根據美觀對系統進行布局調整，并為系統窗體，以及相應的按鈕添加背景圖片。以上完成了系統界面設計。

4.2 系統的邏輯功能的實現

在系統功能模塊設計以及界面設計的基礎上，通過C#語言調用ArcGIS Engine的IMap、IFeature等接口實現地圖瀏覽、空間分析、數據更新等地圖操作。使用C#的ADO·NET對象完成數據庫的相關操作，實現對系統數據的增刪改查功能。使用相應的邏輯代碼實現每個系統控件的功能。

4.3 系統的測試與封裝

在實現系統的具體功能以后，要對系統進行測試并根據測試提交的漏洞進行代碼的修改。主要進行的系統測試有功能測試，兼容性測試、健壯性測試，性能測試，強度測試，用戶界面測試，安全測試、可靠性測試、安裝/卸載測試、恢復測試等。在系統測試完成后，將系統進行打包封裝成可安裝的EXE程序，完成系統的開發過程。

5 結束語

本文是在Visual Studio 2008集成開發環境下，使用SQL Server 2008作為系統的數據庫，C#語言作為開發語言，在ArcGIS Engine的基礎上進行的GIS二次開發的實例。旨在介紹設計和實現黑龍江省礦產資源信息管理系統的整體流程。該系統實現了對黑龍江省礦產資源專題圖的瀏覽、查詢、編輯、空間查詢和分析等功能，這些功能的實現能夠為礦產資源信息管理人員快速掌握所屬地區的礦產資源信息提供技術支持，可以通過該系統實現對礦產資源進行有效的管理，從而使礦產資源管理進入一個嶄新的數字化管理時代，同時也大大提高工作效率，在該領域具有重要的意義。

【參 考 文 獻】

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