基于GIS在礦產(chǎn)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)中的應(yīng)用——以甘孜州為例

姜 巖，劉玉紅，黃 騰

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基于GIS在礦產(chǎn)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)中的應(yīng)用——以甘孜州為例

姜 巖，劉玉紅，黃 騰

（四川冶金地質(zhì)勘查局六〇五地質(zhì)隊，成都 610000）

自七、八十年代以來，我國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)飛速發(fā)展，積累了許多寶貴的地質(zhì)礦產(chǎn)資料成果。但是，我國傳統(tǒng)的地質(zhì)礦產(chǎn)資料主要通過紙質(zhì)地圖和文檔對數(shù)據(jù)資料進(jìn)行存儲和管理。在信息技術(shù)和空間數(shù)據(jù)庫高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和存儲方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工作發(fā)展的需要。因此，目前地質(zhì)礦產(chǎn)信息化的重要任務(wù)是怎樣對礦產(chǎn)資源信息進(jìn)行科學(xué)、高效的利用和管理。利用GIS技術(shù)，結(jié)合甘孜州第三輪礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建立，以規(guī)劃編制工作為出發(fā)點(diǎn)，對礦產(chǎn)資源規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)進(jìn)行了探討和實踐。

數(shù)據(jù)庫；地理信息系統(tǒng)；礦產(chǎn)規(guī)劃；應(yīng)用

1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計依據(jù)和原則

1.1 設(shè)計依據(jù)

本文中的數(shù)據(jù)庫建設(shè)主要依據(jù)下列相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn):

GB/T2260 中華人民共和國行政區(qū)劃代碼

GB/T17766-1999 固體礦產(chǎn)資源/儲量分類

GB/2010 土地利用現(xiàn)狀分類

GB/T9649 地質(zhì)礦產(chǎn)術(shù)語分類代碼

GB/T17695-1999 地圖用公共信息圖形符號通用符號

GB958-1999 區(qū)域地質(zhì)圖圖例

GB6390-86 地質(zhì)圖用色標(biāo)準(zhǔn)比例尺 1∶500000~1∶1000000

DZ/T0159-95 1∶500000 1∶1000000省（市、區(qū)）地質(zhì)圖地理底圖編繪規(guī)范

DZ/T0191-1997 1∶25萬地質(zhì)圖地理底圖編繪規(guī)范

DZ/T0160-1995 1∶20萬地質(zhì)圖地理底圖編繪規(guī)范及圖式

DZ/T0157-95 1∶5萬地質(zhì)圖地理底圖編繪規(guī)范

TD/T1016-2003 國土資源信息核心元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

DD2006-07 地質(zhì)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與評價

《礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制實施辦法》國土資源部令（第55號）

《國土資源部關(guān)于開展第三輪礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制工作的通知》（國土資發(fā)2014）

《省級礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃編制技術(shù)規(guī)程》（2015）

《市縣級礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃編制指導(dǎo)意見》（2015）

《礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）

《礦產(chǎn)資源儲量規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)》

《關(guān)于調(diào)整部分礦種礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)的通知》國土資發(fā)﹝2004﹞208號

《關(guān)于開展省級礦山環(huán)境保護(hù)與治理規(guī)劃編制工作的通知》國土資發(fā)﹝2005﹞119號

《探礦權(quán)登記數(shù)據(jù)交換文件技術(shù)說明》（2015年）

《采礦權(quán)登記數(shù)據(jù)交換文件技術(shù)說明》（2015年）

1.2 設(shè)計原則

該礦產(chǎn)資源規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫由空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)構(gòu)成，最終以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和不同專題數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，想要讓用戶高效、便捷的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫并對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，該數(shù)據(jù)庫的設(shè)計需要滿足以下原則：

1）科學(xué)性原則，必須以規(guī)劃編制工作形成的成果內(nèi)容為建庫依據(jù)，以確保數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的有效性和準(zhǔn)確性。同時，由于數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)繁雜，所以，建庫時一定要對數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分層和分類。從而，達(dá)到科學(xué)建庫的目的。

2）規(guī)范性原則，為了滿足數(shù)據(jù)共享和跨平臺調(diào)用，數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作必須按照建庫依據(jù)和規(guī)范文件，遵從流程有序、方法得當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行建庫。

3）共享性原則，將數(shù)據(jù)面向整個系統(tǒng)，從而使其為廣大用戶所用。數(shù)據(jù)共享也能避免數(shù)據(jù)間的不一致性以及減小數(shù)據(jù)冗余，從而節(jié)省了存儲空間。

4）安全性原則，是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為防止數(shù)據(jù)泄露和破壞，從而對數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)的能力。

5）實用性原則，數(shù)據(jù)庫應(yīng)具備動態(tài)、實時的更新能力，以確保用戶能夠進(jìn)行新的圖形或?qū)傩缘匿浫爰皩ΜF(xiàn)有數(shù)據(jù)的更新[1]。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計還應(yīng)滿足彈性大、易擴(kuò)充、較強(qiáng)的適應(yīng)性，從而使數(shù)據(jù)庫擁有較強(qiáng)的實用性。

2 數(shù)據(jù)庫需求分析

需求分析是通過詳細(xì)調(diào)查要處理的對象，充分了解其工作概況及工作流程，明確用戶需求,產(chǎn)生數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典，然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能，該系統(tǒng)必須考慮未來的可擴(kuò)充和改變。

需求分析的重點(diǎn)是調(diào)查、收集和分析用戶數(shù)據(jù)管理中的信息要求、處理需求、安全性和完整性等要求，并在此基礎(chǔ)上通過整理分析相關(guān)工作中的數(shù)據(jù)使用情況、明確數(shù)據(jù)庫建立的目的[2]。

礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)需求表

序號主要內(nèi)容所包括的成果數(shù)據(jù)資料 1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)行政區(qū)劃界限 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)（水系、居民地、交通、文化保護(hù)區(qū)等） 基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù) 2礦產(chǎn)資源勘查、開發(fā)利用現(xiàn)狀研究區(qū)內(nèi)礦區(qū)編號、名稱，礦產(chǎn)名稱，規(guī)模及資源儲量等 研究區(qū)內(nèi)礦山開發(fā)利用狀態(tài)，開采規(guī)模，儲量等 研究區(qū)內(nèi)依法勘查和開采的礦權(quán)人，勘查許可證號，項目名稱，礦種名稱，登記面積及擁有該礦權(quán)起止時間等 3礦產(chǎn)資源勘查規(guī)劃區(qū)塊明確研究區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)資源分布區(qū) 劃定礦產(chǎn)資源勘查、開發(fā)利用和保護(hù)區(qū)

此次礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作的主要內(nèi)容為：①收集資料階段，首先要收集該目標(biāo)區(qū)域的自然條件、交通狀況、居民地等基礎(chǔ)資料；再對礦產(chǎn)資源勘查現(xiàn)狀、礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與保護(hù)現(xiàn)狀、礦產(chǎn)資源勘查規(guī)劃區(qū)塊等專題資料進(jìn)行收集，并對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實地調(diào)查，以確保資料數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性；②規(guī)劃編寫階段，根據(jù)國土資源部發(fā)布的礦產(chǎn)資源規(guī)劃《標(biāo)準(zhǔn)》和《指南》，確定編制目標(biāo)，劃出礦產(chǎn)資源勘查、開發(fā)利用規(guī)劃區(qū)塊，制定出礦產(chǎn)資源規(guī)劃管理辦法，合理優(yōu)化調(diào)整礦業(yè)結(jié)構(gòu)，擬定規(guī)劃具體實施措施。

通過國土資源部下發(fā)的《技術(shù)規(guī)程》和《指導(dǎo)意見》，結(jié)合該研究區(qū)的實際情況，總結(jié)出了此次礦產(chǎn)資源規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)所需資料（表）。

3 概念模型設(shè)計

概念模型[3]是面向用戶、面向現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)模型，也就是把現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象為某一種信息結(jié)構(gòu)，這種信息結(jié)構(gòu)并不依賴于具體的計算機(jī)系統(tǒng)，不是某一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型，而是概念級的模型。主要用來描述一個單位的概念化結(jié)構(gòu)。

根據(jù)需求分析并綜合了研究區(qū)礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀和數(shù)據(jù)類型，本文采用了設(shè)計工具Visio對該數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行設(shè)計。通過對該礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的分析，最終將數(shù)據(jù)抽象為五個要素集，分別為：基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)及注記。

1） 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，在建設(shè)礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫過程中，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)起到一定的輔助作用。通過同各專題要素的疊加分析，提高規(guī)劃專題數(shù)據(jù)的可讀性及可理解性[4]。基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)包括水系、居民地、交通、境界與政區(qū)、保護(hù)區(qū)五個要素類。其中，面狀要素為面狀水系、政區(qū)和保護(hù)區(qū)；線狀要素為線狀水系、公路、境界及保護(hù)區(qū)界線；點(diǎn)狀要素為居民地。

圖1 礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)總設(shè)計圖

2）基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)主要由地質(zhì)界線、主要構(gòu)造構(gòu)成。其中，線狀要素為地質(zhì)界線和主要構(gòu)造（斷層）?；A(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)通過與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相疊加分析，可以更清楚的呈現(xiàn)出礦產(chǎn)資源的形成和遠(yuǎn)景成礦信息。

3）礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，主要由礦產(chǎn)資源勘查現(xiàn)狀和礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與保護(hù)現(xiàn)狀構(gòu)成。礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀數(shù)據(jù)包括探礦權(quán)范圍、礦區(qū)（床）、礦山、采礦權(quán)范圍。其中，面狀要素為探礦權(quán)范圍和采礦權(quán)范圍，點(diǎn)狀要素為礦區(qū)（床）和礦山。

4）礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)，由礦產(chǎn)資源勘查規(guī)劃和礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與保護(hù)規(guī)劃構(gòu)成。礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)為專題數(shù)據(jù)，并將其定義為規(guī)劃區(qū)塊。該規(guī)劃區(qū)塊屬于礦產(chǎn)資源勘查和開采規(guī)劃區(qū)范圍，同時，也將礦業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)納為該規(guī)劃區(qū)塊范疇。根據(jù)一系列相關(guān)規(guī)程，通過對規(guī)劃區(qū)的進(jìn)一步劃分，從而更加有效的了解礦業(yè)權(quán)的合理設(shè)置。數(shù)據(jù)庫將該規(guī)劃區(qū)塊具體劃分為礦產(chǎn)資源開采規(guī)劃區(qū)塊和勘查規(guī)劃區(qū)塊。在此基礎(chǔ)上，又將這兩個區(qū)塊分別細(xì)化為礦產(chǎn)資源限制開采區(qū)、礦產(chǎn)資源禁止開采區(qū)和礦產(chǎn)資源限制勘查區(qū)、礦產(chǎn)資源重點(diǎn)勘查區(qū)。

5）礦產(chǎn)資源調(diào)查評價規(guī)劃數(shù)據(jù)，礦產(chǎn)資源調(diào)查評價規(guī)劃數(shù)據(jù)主要內(nèi)容包括地理要素和規(guī)劃要素。其中規(guī)劃要素為重點(diǎn)成礦區(qū)帶和礦產(chǎn)資源重點(diǎn)調(diào)查評價區(qū)。

6）礦產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境重點(diǎn)治理區(qū)數(shù)據(jù)，主要包括礦山地質(zhì)環(huán)境重點(diǎn)治理區(qū)和綠色礦業(yè)發(fā)展示范區(qū)。

7）注記數(shù)據(jù)，注記數(shù)據(jù)屬于數(shù)據(jù)庫輔助數(shù)據(jù)。用來表達(dá)數(shù)據(jù)庫中較難體現(xiàn)的圖面信息，從而增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可讀性，包括22個注記類。

圖2 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)邏輯模型

4 數(shù)據(jù)集邏輯構(gòu)架

通過應(yīng)用了Microsoft Office Visio軟件對礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了設(shè)計，數(shù)據(jù)集的整體邏輯結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。數(shù)據(jù)模型主要有：

1）基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)模型，共有八個子類，分別為：水系（面狀）、水系（線狀）、公路、行政區(qū)、行政界線、保護(hù)區(qū)（面狀）、保護(hù)區(qū)（線狀）、居民地（點(diǎn)狀）（圖2）。

2）基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)模型，有地質(zhì)界線和主要構(gòu)造2個（圖3）。

圖3 基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)邏輯模型

3）礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀數(shù)據(jù)模型，主要有探礦權(quán)范圍、礦區(qū)、采礦權(quán)范圍、礦山（圖4）。

4）礦產(chǎn)資源規(guī)劃區(qū)塊數(shù)據(jù)模型，包括：礦產(chǎn)資源勘查規(guī)劃區(qū)塊、礦產(chǎn)資源開采規(guī)劃區(qū)塊、礦產(chǎn)資源限制勘查區(qū)、礦產(chǎn)資源重點(diǎn)勘查區(qū)、礦產(chǎn)資源限制開采區(qū)、礦產(chǎn)資源禁止開采區(qū)和礦業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)(圖5)。

5 空間數(shù)據(jù)庫的建立

5.1 要素圖層的建立

該工作主要是依據(jù)國土資源部的建庫標(biāo)準(zhǔn)，對收集的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行篩選和生成，建立對應(yīng)的要素圖層并對其進(jìn)行規(guī)范化命名。本文中基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)以國家測繪局發(fā)布的1∶5萬、1∶25萬及1∶50萬空間數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)地質(zhì)部分以中國地質(zhì)調(diào)查局制作的1∶20萬和1∶50萬地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，并對其進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮喕?。?guī)劃專題數(shù)據(jù)使用圖像掃描并對其矢量化，經(jīng)過點(diǎn)、線、面編輯、圖面檢查、圖形校正及建立拓?fù)涞炔襟E完成。如果規(guī)劃資料中有拐點(diǎn)坐標(biāo)則必須使用GIS軟件中的點(diǎn)位生成功能，嚴(yán)格按照坐標(biāo)將多邊形投到圖上

圖4 礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀數(shù)據(jù)邏輯模型

5.2 屬性數(shù)據(jù)的錄入

依據(jù)圖面內(nèi)容和《標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)表格的內(nèi)容，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，主要通過兩種方式進(jìn)行錄入：

1）使用Arcgis或Mapgis建立屬性字段并輸入屬性值。

2）使用Acess建立空間數(shù)據(jù)屬性表庫，再對各字段屬性進(jìn)行掛接。

5.3 空間數(shù)據(jù)間格式轉(zhuǎn)換

圖5 礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)邏輯模型

本文中的數(shù)據(jù)庫成果包括3種格式的數(shù)據(jù)：Mapgis格式、Arcgis的Geodatabase和shapefile格式。如果的建庫工作是以Mapgis為平臺，那么需將最終成果轉(zhuǎn)換為Arcgis格式，并將Mapgis格式與其一并提交；如果空間數(shù)據(jù)的建庫工作是以Arcgis為平臺，那么最終只需提交Arcgis格式的數(shù)據(jù)。

Mapgis數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Arcgis數(shù)據(jù)的步驟為：

其中，第一個Shapefile為過渡數(shù)據(jù)，Geodatabase和第二個Shapefile為成果數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前要對Mapgis數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查，主要包括以下內(nèi)容：①使用“文件轉(zhuǎn)換”中的“500點(diǎn)自動打斷”功能對單一線段進(jìn)行檢查，使線段上的節(jié)點(diǎn)不超過500個；②微小圖元檢查；③對線、面涂層進(jìn)行拓?fù)錂z查，并對錯誤進(jìn)行修改，直至無錯。成果圖層中不能包含“已刪除圖元”。

6 結(jié)語

為了實現(xiàn)礦產(chǎn)資源管理的高效性、科學(xué)性，此次工作以規(guī)劃任務(wù)為目標(biāo)，以國土資源部的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范為參照，從建設(shè)數(shù)據(jù)庫的需求分析入手，整理了數(shù)據(jù)庫建設(shè)所需數(shù)據(jù)。之后，就數(shù)據(jù)庫概念模型的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，又應(yīng)用了Microsoft office visio 工具進(jìn)行了數(shù)據(jù)庫邏輯模型的設(shè)計，并通過圖、表的形式進(jìn)行表達(dá)。由于GIS可以更好的對數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析、專題圖制作及更好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，最后，應(yīng)用了GIS軟件來實現(xiàn)礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)工作。

[1] 郭豫賓, 何政偉, 許輝熙. 應(yīng)用MAPGIS和ARCGIS構(gòu)建礦產(chǎn)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫[J]. 測繪與空間地理信息, 2009, 32(5), 127-128.

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The Application of GIS to the Construction of Mineral Resources Planning Database——by the example the

JIANG Yan LIU Yu-hong HUANG Teng

(No. 605 Geological Party, Sichuan Bureau of Metallurgical Geological Exploration, Chengdu 610000)

Traditional management pattern of geological data no longer adapts to the new situation with the development of science and technology. The present paper makes an approach to the application of GIS to the construction of mineral resources planning database by the example of construction of mineral resources planning database of the Garzê Tibetan Autonomous Prefecture.

database; GIS; mineral resources planning; application

2017-08-25

姜巖（1989-），女，吉林通化人，碩士研究生，助理工程師，地理信息系統(tǒng)專業(yè)

P628

A

1006-0995（2018）02-0337-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.02.034