礦產(chǎn)資源規(guī)劃中的信息處理技術(shù)研究

劉光孟，汪云甲，李永峰

(1.中國礦業(yè)大學(xué)國土環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測國家測繪局重點實驗室，江蘇 徐州 221116；2.中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

國土資源部于2006年11月發(fā)布了《關(guān)于開展第二輪礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制工作的通知》，全國31個省(區(qū)、市)也相應(yīng)地結(jié)合本地自身的礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀展開了第二輪規(guī)劃，在大力強調(diào)科學(xué)發(fā)展觀、循環(huán)經(jīng)濟、低碳經(jīng)濟和構(gòu)建和諧社會的政策背景下，為了深入研究我國礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[1]，使此輪規(guī)劃站在高起點、具有高科技含量并能采用先進的科技手段保證規(guī)劃的快速、高效實施，根據(jù)國土資源部制定的規(guī)劃要求，通過利用自身的資源和技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源規(guī)劃信息化建設(shè)與管理。

為了能夠按照統(tǒng)一的信息化標準、規(guī)范和要求做好礦產(chǎn)資源規(guī)劃，針對規(guī)劃中涉及到的數(shù)據(jù)源獲取、圖形轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)庫建設(shè)、管理與統(tǒng)一等信息處理技術(shù)，本文結(jié)合承擔(dān)的礦產(chǎn)資源規(guī)劃項目，將CAD制圖技術(shù)和地理信息系統(tǒng)(GIS)管理技術(shù)有機結(jié)合起來，探索出一條行之有效的礦產(chǎn)資源規(guī)劃信息處理技術(shù)，取得較好的應(yīng)用效果。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

在國內(nèi)，國土資源部先后兩次發(fā)布了礦產(chǎn)資源規(guī)劃的通知，對全國范圍內(nèi)的礦產(chǎn)資源進行系統(tǒng)全面的統(tǒng)計、規(guī)劃和管理，相關(guān)的專家學(xué)者也不斷加強規(guī)劃中的技術(shù)探索，提高礦產(chǎn)資源規(guī)劃技術(shù)水平。任效穎對首輪全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃管理信息化建設(shè)進行了系統(tǒng)的研究與總結(jié)，并對發(fā)現(xiàn)的問題提出了解決意見[3]；劉金平等基于GIS組件MapX開發(fā)了礦產(chǎn)資源規(guī)劃信息系統(tǒng)實現(xiàn)礦產(chǎn)資源規(guī)劃的科學(xué)化自動化管理[4]；閆金梅等利用MAPGIS和SQL Server對礦產(chǎn)資源規(guī)劃進行了數(shù)據(jù)庫建庫，實現(xiàn)了礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)的共享和互操作[5]。

但現(xiàn)有研究絕大多數(shù)都集中在對最終圖形與數(shù)據(jù)的管理和維護上，很少從數(shù)據(jù)源的獲取到信息處理后形成最終規(guī)劃成果的過程和細節(jié)層次入手。文章將從這個角度對礦產(chǎn)資源規(guī)劃中信息處理中涉及到的圖形信息處理和圖形屬性建庫技術(shù)進行研究和探討，為礦產(chǎn)資源規(guī)劃提供支特。

2 圖形與屬性數(shù)據(jù)獲取及預(yù)處理

根據(jù)目前已經(jīng)實施的礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃編制指南及成果要求，規(guī)劃中所涉及到的信息處理主要有圖形信息的獲取與處理、屬性信息的編輯建庫和文本的編制說明。本節(jié)將結(jié)合承擔(dān)的礦產(chǎn)資源規(guī)劃項目對圖形屬性建庫技術(shù)進行研究探討。

2.1 圖形信息獲取及預(yù)處理

2.1.1 多種圖形數(shù)據(jù)源獲取

由于礦產(chǎn)資源規(guī)劃要求時間較短，規(guī)劃內(nèi)容涉及該地區(qū)的旅游、交通、河流水系、礦產(chǎn)資源分布等多方面因素，而在短時間內(nèi)完成這些因素的實地現(xiàn)場調(diào)查是不可能的，因此只能在已有的最新資料基礎(chǔ)上進行規(guī)劃，圖形數(shù)據(jù)源必然是多種多樣的。其中柵格圖形是最重要的一種圖形數(shù)據(jù)來源，主要為地形和地質(zhì)掃描圖、通過購買或網(wǎng)上下載的衛(wèi)星影像圖，其他則為矢量形式的MapGIS和Arcinfor格式的電子地圖。為了實現(xiàn)這些圖形的統(tǒng)一性，需要使用CAD和ArcGIS制圖軟件進行重新矢量化和編輯轉(zhuǎn)換。

2.1.2 圖形配準、矢量化與轉(zhuǎn)換

通過實地購買和網(wǎng)絡(luò)共享等方式獲取的柵格影像一般在地圖精度、空間坐標系統(tǒng)和數(shù)據(jù)格式上都有所不同，要使用地圖配準[6]將這些柵格影像的空間坐標統(tǒng)一起來，以便進行編輯轉(zhuǎn)換。不同軟件平臺提供的配準方法雖不一樣，但基本原理一致。在AutoCAD中裝載柵格圖像，使用CASS環(huán)境下的圖像糾正工具，選取或輸入四個控制點坐標，經(jīng)過運算后便可得到糾正后圖形。若達不到精度要求，可以采用旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等方式調(diào)整，經(jīng)調(diào)整后的圖形基本上能滿足礦產(chǎn)資源規(guī)劃所需的精度要求。數(shù)據(jù)源充足的話，還可以使用其他數(shù)據(jù)進行補充和調(diào)整。

矢量化方法比較簡單，但工作量較大，為了后面的圖形管理方便，應(yīng)建立多個圖層對相關(guān)的地形要素進行矢量化分層和分類管理，使用的工具主要是多段線，在矢量化過程中應(yīng)當盡量保持圖形的連續(xù)性，編輯完成存檔后，再將柵格底圖去除，便可以得到所需要的標準矢量圖。

由于不同軟件平臺下圖形存儲的格式不同，因此要對不同格式的圖形進行轉(zhuǎn)換。AutoCAD矢量化得到的圖形主要為.dwg和.dxf格式，圖形操作簡單、快捷；ArcGIS存儲使用的主要為shape格式(.shp)、coverage的交換文件(E00)和數(shù)據(jù)庫Geodatabase文件(.mdb)或(.gdb)，支持CAD文件向gis格式文件轉(zhuǎn)換；MapGIS使用的主要是點文件(.wt)、線文件(.wl)、面文件(.wp)，支持MapGIS格式文件與CAD文件互轉(zhuǎn)及MapGIS格式文件與ArcGIS格式文件互轉(zhuǎn)，功能強大且有豐富的圖形編輯和屬性數(shù)據(jù)庫管理操作。這三個軟件的結(jié)合使用，讓礦產(chǎn)資源規(guī)劃的信息轉(zhuǎn)換處理更加準確、方便、快捷。

2.1.3 特殊圖形符號庫設(shè)計

特殊圖形符號庫設(shè)計包括：基本地形、地層巖層、采礦權(quán)范圍、探礦權(quán)范圍、開采礦種、礦山、礦點、規(guī)劃區(qū)中的鼓勵開采區(qū)、重點開采區(qū)、限制開采區(qū)、禁止開采區(qū)、鼓勵勘查區(qū)、重點勘查區(qū)、限制勘查區(qū)、禁止勘查區(qū)等符號。

綜上所述，HIV/AIDS患者一旦CD4+T細胞計數(shù)＜200個/mm3，不管有無臨床表現(xiàn)，都要警惕IFI的發(fā)生。G試驗和GM試驗聯(lián)合檢測可進一步提高IFI診斷的靈敏度和特異性，降低IFI的漏診率和誤診率，避免延誤治療或過度治療，從而改善患者預(yù)后、降低病死率。

為了統(tǒng)一并滿足規(guī)劃中符號規(guī)定，需要對ArcMap中的點、線、面圖形符號進行重新設(shè)計與管理，除ArcMap自帶的可選圖形符號外，其他符號則需要根據(jù)規(guī)程和國標重新設(shè)計。主要方法有：一，網(wǎng)上下載新的符號庫進行更新；二，根據(jù)已有的符號庫進行組合式設(shè)計；三，重新編輯和設(shè)計新的style符號庫文件。

2.1.4 圖表排版輸出

礦產(chǎn)資源規(guī)劃的重要內(nèi)容需要以圖、表和相關(guān)文字描述的方式對評價結(jié)果進行闡述。為了能夠在規(guī)劃圖上插入相應(yīng)的表格進行說明，一個簡單的方法就是在CAD中安裝excel插件，將在excel中統(tǒng)計編排好的表格用插件獲取并將其插入CAD中進行編輯，然后轉(zhuǎn)換成shape格式，添加到ArcMap中進行調(diào)整，為了保證輸出的精度能取得較好的效果，最好是安裝PDF插件，將圖形輸出成PDF格式進行打印。

2.2 資料收集與預(yù)處理過程

圖形屬性建庫所需的資料分為空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)(即屬性數(shù)據(jù))，空間數(shù)據(jù)是指表征地理實體空間的位置、大小、形狀、方向以及幾何拓撲關(guān)系的數(shù)據(jù)，其表達形式可以采用柵格和矢量兩種形式；非空間數(shù)據(jù)則是一些與空間實體密切相關(guān)的地理特性信息和描述信息，采用文本和表格來描述，但多采用表格來儲存[5]。

資料的收集與預(yù)處理是一個繁瑣的過程，針對要求規(guī)劃的單位提供的各種文字、表格、圖件甚至圖像、音像等資料，要根據(jù)規(guī)劃內(nèi)容和目標成果的需要，進行去粗存精、去偽存真、總結(jié)、歸納等數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，形成統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)進行存儲管理和編輯入庫。

3 圖形數(shù)據(jù)庫建庫

3.1 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計

依據(jù)國土資源部《省級礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建庫指南》，按照要求收集元數(shù)據(jù)信息后，為了結(jié)合ArcGIS平臺的使用，采用E-R模型結(jié)合指南進行數(shù)據(jù)庫建模，進行數(shù)據(jù)表模式管理，這些數(shù)據(jù)表包括礦山、礦區(qū)、礦種、采礦權(quán)和探礦權(quán)許可證、規(guī)劃區(qū)、治理區(qū)等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)與實體聯(lián)系起來。

3.2 圖形與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

GIS是集數(shù)據(jù)和圖形于一體的軟件平臺，對于規(guī)劃中涉及到的屬性數(shù)據(jù)，采用GIS組織和管理數(shù)據(jù)的方式重新進行編碼分類、圖形編輯、屬性編輯，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可以把excel數(shù)據(jù)表導(dǎo)入ArcMap圖形屬性庫中并將其輸出保存為新的矢量圖形格式，通過后臺屬性數(shù)據(jù)庫中的唯一標識碼“FID”號可以將圖形和相應(yīng)的圖形屬性一對一的關(guān)聯(lián)起來。

在layer工具欄打開屬性表，可以瀏覽每個圖形的屬性數(shù)據(jù)格式和內(nèi)容，通過editor命令編輯、修改和更新其中的屬性數(shù)據(jù)，做到圖形與屬性數(shù)據(jù)的同步更新化。選擇select菜單按照屬性查圖形或圖形查屬性等方式，將地圖數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來，讓用戶對礦產(chǎn)資源規(guī)劃的要素更加明確，此外還可以進行疊加分析、緩沖區(qū)分析和統(tǒng)計分析等深層次的運用，為規(guī)劃、管理和領(lǐng)導(dǎo)決策提供幫助。

4 非空間數(shù)據(jù)處理

非空間數(shù)據(jù)是對圖形數(shù)據(jù)的說明，主要規(guī)劃表格和說明文本，除了為政府部門或企事業(yè)單位的決策者提供紙質(zhì)文本形式的規(guī)劃說明外，也可以根據(jù)規(guī)劃的需要通過圖形和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)技術(shù)將其作為圖形屬性數(shù)據(jù)進入后臺管理。

規(guī)劃表格包括礦產(chǎn)資源儲量、開發(fā)利用現(xiàn)狀、探礦權(quán)和采礦權(quán)現(xiàn)狀、產(chǎn)品(產(chǎn)量、需求量)及其預(yù)測、重點調(diào)查分區(qū)、基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查評價項目、資源勘查分區(qū)、規(guī)劃區(qū)及區(qū)塊、主要礦產(chǎn)“三率”規(guī)劃指標、礦山(整改、關(guān)閉、新建)規(guī)劃、(自然風(fēng)景、文物古跡、地質(zhì)遺跡)保護區(qū)、重點工程治理和土地復(fù)墾規(guī)劃區(qū)等二十多個表格，較為全面的統(tǒng)計和描述了該規(guī)劃區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)資源利用狀況。

說明文本要以規(guī)劃區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的總體規(guī)劃為指導(dǎo)，闡述當?shù)氐囊?guī)劃現(xiàn)狀和形勢、規(guī)劃的指導(dǎo)思想、原則和目標，結(jié)合當?shù)氐淖匀?、人文、社會和?jīng)濟情況，特別是現(xiàn)有的礦產(chǎn)資源狀況，對收集到的實地圖形和表格數(shù)據(jù)進行分析說明，提出今后5～10年礦產(chǎn)資源開發(fā)使用的規(guī)劃，并提供保證規(guī)劃實施所應(yīng)當具備的具體措施。

5 應(yīng)用實例

根據(jù)國土資源部的統(tǒng)一部署，各省(自治區(qū))市縣應(yīng)在上級規(guī)劃的基礎(chǔ)上，進一步根據(jù)實際情況編制所屬區(qū)域的礦產(chǎn)資源規(guī)劃。在編制的規(guī)劃方案中，特別強調(diào)要嚴格按照規(guī)定建立礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫，因此規(guī)劃中的信息處理工作非常重要。以某市礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制過程中的數(shù)據(jù)處理為例。

經(jīng)過多年開采，某市現(xiàn)已成為典型的煤炭資源枯竭型城市。針對這類資源枯竭型城市的特點，在實現(xiàn)礦產(chǎn)資源持續(xù)有序、綠色高效開采的同時，還要為未來城市后礦產(chǎn)資源時代的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。以礦產(chǎn)資源開發(fā)利用推動第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，并成為城市發(fā)展的支柱，實現(xiàn)資源枯竭型城市的發(fā)展轉(zhuǎn)變。

在深入了解以上地域情況的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)采集、圖形矢量化、圖形轉(zhuǎn)換、屬性編輯、符號庫設(shè)計等多種信息處理手段，最終形成規(guī)劃成果圖。

6 結(jié)束語

通過GIS和CAD技術(shù)的良好結(jié)合，通過最大限度的利用信息資源實現(xiàn)了礦產(chǎn)資源的數(shù)字化管理與規(guī)劃，提供了一種從礦產(chǎn)資源規(guī)劃的圖形和數(shù)據(jù)獲取、預(yù)處理、建庫到成果顯示一體化的技術(shù)流程方案，解決了傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源規(guī)劃中圖形數(shù)據(jù)獲取困難、數(shù)據(jù)管理難、處理過程繁瑣、實現(xiàn)精度不高、圖形與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等技術(shù)問題，縮短了規(guī)劃的時間，提高了規(guī)劃的效率，且使后續(xù)的規(guī)劃管理工作方便、高效、快捷，為礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制的數(shù)字化、信息化提供了技術(shù)支持與幫助。

隨著GIS開發(fā)技術(shù)的成熟，將會有更多更新的技術(shù)被引進入礦產(chǎn)資源規(guī)劃中，特別是GIS突出的空間數(shù)據(jù)處理、查詢、管理和空間分析能力，將會進一步提高和實現(xiàn)礦產(chǎn)資源規(guī)劃的過程自動化及規(guī)劃成果的應(yīng)用拓展。

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