基于GIS 的地質測量數據處理系統設計與應用

姚益峰，路 佳，謝 丹

（湖州創新國土測繪規劃設計有限公司，浙江 湖州 313000）

由于地質測量數據具有基數大、類型不一的特點，對其進行數據處理具有很高的難度。傳統地質測量數據處理系統存在處理波特率低的缺陷，為此，基于GIS 設計地質測量數據處理系統，致力于提高地質測量數據處理波特率。

1 GIS

GIS 以其自身良好的空間數據基礎表現能力，能夠在計算機運營環境支持的情況下，實時采集地理信息[1]。并通過GIS 的運算、分類、存儲等功能執行對地理信息的管理操作。通過地理信息的坐標點位，展示其獨特的視覺化效果。除此之外，GIS 具備極強的空間分析能力，在對GIS 技術進行分析時，發現此項技術具有較強的空間分析能力，這項功能在實施過程中，需要由計算機網絡為其提供支撐。通常情況下，GIS 技術在對事物進行描述時，只能從簡單的角度進行表述。包括對空間事物發出疑問，由于事件的空間分析是一個相對動態化的過程，因此他無法正面的回答問題。利用GIS 技術分析事物的過程，也可被稱之為數據空間表達的過程，通過對空間事物的認知，掌握圖像、拓撲圖像、幾何數據等背景，并以此作為參照依據，對事件可能發生的行為進行預測，最終達到對事件的分析功能。因此，有必要將GIS應用在地質測量數據處理系統中，展開優化設計，其具體內容如下。

2 基于GIS的地質測量數據處理系統硬件設計

2.1 微控制器集成電路

在系統服務器硬件中，本文采用了一種具有嵌入式-微控制器的集成電路對其進行優化設計，微控制器集成電路接口線路，如下圖1 所示。

結合圖1 所示，其中RTH 和CHAN 容量為48K、56 K的硬件平臺，該平臺可以更好的完成系統中對地質測量數據處理功能的要求。本文主要對微控制器兩部分的電路進行設計，一是本系統中的最小系統電路，二是系統中針對地質測量數據處理解析電路。通過轉換芯片將模擬的信號信息轉換為空間上的數字化信號，采用具有HS 處理技術的芯片，實現更加優質的信噪比、量子效率等，且地質測量數據處理速度較快，可以高效處理地質測量數據。

圖1 微控制器集成電路接口線路

2.2 通信鏈路

在設計微控制器集成電路的基礎上，為確保系統中的地質測量數據處理指令的傳輸能夠高效進行，設計通信鏈路，表格化傳感器接收端的有效信號。基于通信鏈路的聯動功能，將多個系統硬件有效的串聯在一起，本文設計的通信鏈路亮點之處在于能夠通過運營商基站傳輸地質測量數據處理指令，以此減小信源信號的冗余度，將出現傳輸錯誤的幾率降至最低，提高地質測量數據處理指令的傳輸效率。

2.3 顯示器

設計顯示器作為系統的展示界面，將地質測量數據處理結果在顯示器上顯示[2]。本文設計的顯示器，型號為AWrty96525400，尺寸為64 寸，共有24 路，通過串口通訊能夠直接獲得的處理后的地質測量數據。通過Sucount K網絡與下層控制主機相聯。顯示器的硬件環境配置，包括：2Mbpspc 端各類型瀏覽器及移動端各類型瀏覽器，類型為帶寬可支持瀏覽器。利用顯示器中的雙核多路，提高顯示速率。以此，完成系統硬件部分設計。

3 基于GIS的地質測量數據處理系統軟件設計

3.1 基于GIS 迭代分析地質測量空間矢量數據

為進一步處理地質測量數據，還需要基于GIS 的空間分析能力，迭代分析地質測量空間矢量數據。通過GIS 根據地質測量數據的空間特性，聯系計算機網絡的表達方式，對地質測量數據進行客觀性空間描述。集合地質測量數據屬性要素（包括：地質測量勘查區名稱、地質測量勘查區編號、地質測量勘查區面積及地質測量重點工作區等），生成支持系統迭代分析的數據格式。并在此基礎上，轉換數據格式，將基于GIS 的地理信息數據轉換成可支持地質測量數據格式數據，動態化表述地質測量數據的變化過程。分析地質測量數據屬性，制作相應的電子信息表。以此，作為地質測量數據的模糊轉化過程及表達，基于GIS 空間描述對地質測量數據的認知，掌握圖像、拓撲圖像、幾何數據等背景，為分析地質測量數據提出基礎數據，最終達到對地質測量空間矢量數據的分析功能。

3.2 可視化地質測量數據

基于GIS 迭代分析地質測量空間矢量數據的基礎上，基于GIS 建立地質測量數據3D 繪圖協議，實現地質測量的空間數據可視化。具體流程為：首先，通過HTML 腳本制作Web 交互式三維動畫，以3D 圖形的形式渲染地質測量數據。而后，利用OpenGL ES 2.0 制作地質測量數據API，允許文檔對象模型接口。最后，利用部分Javascript 實現地質測量數據3D 繪圖自動存儲器管理。完成上述操作后，將地質測量數據屬性作為參照數據，通過調用數據，運用GIS，對地質測量數據進行成像，直觀的檢索地質測量數據，并使用系統提供的專家處理技術，使地質測量數據呈現一種可視化狀態，以此實現地質測量數據可視化。基于GIS 能夠得到可視化的地質測量數據，為下文實現地質測量數據處理提供可視化數據。

3.3 實現地質測量數據處理

在完成可視化地質測量數據后，還需要基于GIS 處理地質測量數據，統一地質測量數據格式。本文通過GIS 中對數據的處理功能，首先，針對地質測量數據進行自校驗，通過GIS 的二維影像自動恢復功能，形成區域場景三維點云模型。而后，利用GIS 技術中SIFT 特征提取算子提取地質測量數據特征點，刪除相對較低區域的數據[3]。而后，利用GIS 進行地質測量數據特征粗匹配，提取出有價值的地質測量數據信息。在此基礎上，剔除誤匹配點。最后，在完成地質測量數據處理步驟的基礎上，運用GIS 的高程模型功能，正向映射校正地質測量數據后，在多次對比達成一致后，實施地質測量數據成像，并去除邊緣模糊的地質測量數據，提煉地質測量數據的空間信息特征，實現地質測量數據處理。至此，完成系統設計。

4 實例應用分析

4.1 實驗準備

設計實例分析，選擇某礦山LOPertyl 地質測量數據集作為實驗對象，對LOPertyl 地質測量數據集執行處理行為。忽略其它對系統運行造成影響的外界因素，首先，使用本文基于GIS 設計的處理系統，處理LOPertyl 地質測量數據，使用matalb 軟件測得其處理波特率，定義該組為實驗組。再使用傳統的處理系統實施相同步驟的操作，同樣使用matalb 軟件測得其處理波特率，定義該組為對照組。為了避免突發事件對結果的影響，將多種變量參數控制一致，共設置10 次實驗，記錄測得的處理波特率。處理波特率越高表示該分析系統對于LOPertyl 地質測量數據的處理效率越高。

4.2 實驗結果分析與結論

整理實驗結果，處理波特率對比結果，如下表1 所示。

表1 處理波特率對比表

通過表1 可知，本文設計的系統處理波特率明顯高于對照組，對地質測量數據處理效率更高。

5 結語

本文通過實例分析的方式，證明了設計處理系統在實際應用中的適用性，以此為依據，證明此次優化設計的必要性。因此，有理由相信通過本文設計，能夠解決傳統地質測量數據處理中存在的效率低的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現為未對本次地質測量數據處理波特率測定結果的精密度與準確度進行檢驗，進一步提高地質測量數據處理波特率測定結果的可信度。這一點，在未來針對此方面的研究中可以加以補足。與此同時，還需要對地質測量數據處理系統的優化設計提出深入研究，以此為地質測量提供更好質量的基礎數據。