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  地质通报  2018, Vol. 37 Issue (12): 2138-2143  
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何芳, 刘昌鹏, 徐友宁, 刘瑞平, 乔冈. 青藏高原矿山地质环境影响调查信息系统开发与应用[J]. 地质通报, 2018, 37(12): 2138-2143.
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He F, Liu C P, Xu Y N, Liu R P, Qiao G. The development and application of the information system of mining geological environment in the Tibetan Plateau[J]. Geological Bulletin of China, 2018, 37(12): 2138-2143.
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基金项目

中国地质调查局项目《青海矿业开发地质环境效应调查》(编号:1212011220224)、《秦岭及宁东矿产资源集中开采区地质环境调查》(编号:DD20160336)和自然资源部行业科研专项《矿集区地球化学环境累积效应及预警研究》(编号:20111020)

作者简介

何芳(1965-), 女, 教授级高工, 从事矿山地质环境调查与研究工作。E-mail:247884774@qq.com

文章历史

收稿日期: 2018-03-10
修订日期: 2018-06-20
青藏高原矿山地质环境影响调查信息系统开发与应用
何芳1 , 刘昌鹏2 , 徐友宁1 , 刘瑞平1 , 乔冈1     
1. 中国地质调查局西安地质调查中心, 陕西 西安 710054;
2. 北京巴格信息科技有限公司, 北京 100089
摘要: 为实现青藏高原矿山地质环境影响调查项目从论证-设计-调查-成果4个阶段全过程的数据标准化、规范化录入、使用和管理,基于Microsoft Windows XP、Windows7操作系统开发了"青藏高原矿产资源开发地质环境影响调查信息系统",系统包括数据录入、数据集成、评价管理3个模块。数据录入模块实现了各阶段数据的规范录入,数据集成模块实现了将各个工作项目录入数据进行集成的功能,评价管理模块实现了对调查数据、测试数据进行自动评价并将调查矿山信息在GIS图上进行定位、查询及分析的功能,系统的研发和应用为矿山地质环境调查全流程实现信息化管理服务提供了平台。
关键词: 信息系统    数据库    矿山地质环境    青藏高原    
The development and application of the information system of mining geological environment in the Tibetan Plateau
HE Fang1, LIU Changpeng2, XU Youning1, LIU Ruiping1, QIAO Gang1     
1. Xi'an Center of Geological Survey, CGS, Xi'an 710054, Shaanxi, China;
2. Beijing Bug Information Technology Co., Ltd., Beijing 100089, China
Abstract: In order to realize the mine geological environment impact survey of the subordinate working item, demonstration, design, research, standardization of demonstration data, standardization of the whole course of four stages entry as well as the use and management, the authors developed "investigation information system on the geological environment impact of mineral resources exploitation on the Tibetan Plateau". The system includes data entry, data integration and evaluation management. The data entry module realizes the specification of each phase data entry. The data integration module realizes the integration of all work items into data integration. The data evaluation management module implements automatic evaluation of the survey data and test data, and will investigate the function of mining information in the GIS graph to locating, querying and analyzing. The study and application of the system provide a platform for the realization of the information management service of the whole process of mine geological environment survey.
Key words: system of information    database    mine geological environment    Tibetan Plateau    

中国矿山地质环境调查与研究工作始于2001年,信息系统的研发和建设是项目主要成果之一。最早开发的矿山信息系统是“西北地区不同类型矿山开发环境地质研究数据库及其管理系统”,属于信息系统开发的初级阶段,数据信息以图件为主,将其相关的属性与其关联,进行查询、统计、打印等基本功能的操作[1]。2003年中国地质环境监测院开发了“全国矿山地质环境调查信息系统”,系统注重对野外调查数据的录入、存储、编辑、查询、统计、分析、报表输出、图形数据生成与显示、多媒体链接等[2-3]。2012年开发了“全国矿山地质环境集中开采区调查信息系统”,主要对调查矿山基本信息和各类野外调查表进行录入、查询和统计。各项目开发的信息系统是依据项目需求进行设计和开发的。近年随着中国地质调查局对信息化建设工作的高度重视,矿山地质环境调查工作的信息化管理水平急需提高,以满足调查成果信息化的需求。矿山地质环境调查从立项阶段开始收集资料,编写可行性报告、总体设计;野外调查阶段需利用地形图、遥感影像图、记录本、调查表、照相机、手持GPS、测距仪等资料和仪器开展工作,会形成各种原始图件、实际材料图、记录资料、原始调查记录表、照片、录像、样品采集记录表、分析测试报告等;成果提交阶段会绘制各种图件、编写成果报告及专题报告、编制图集和画册、建立数据库等,而以往开发的软件平台都无法实现将这些信息集成到一个平台上进行管理的功能[4-8],需要开发贯穿于项目从立项到成果提交整个过程的信息化软件平台,将所有数据都纳入该平台,以便于管理和应用。“青藏高原矿产资源开发地质环境影响调查信息系统”的开发,实现了项目从立项到成果提交各个阶段全部资料录入的目标,包括数据录入、数据集成、评价管理3个模块(图 1)。数据录入模块实现了项目基本信息、设计阶段、调查阶段、成果提交4个阶段各类数据的录入、编辑、浏览、导入、导出等功能;数据集成模块实现了对各个工作项目录入的数据库进行导入、检查、合并,最终集成计划项目信息系统的功能;评价管理模块实现了对各种野外调查数据、测试数据进行自动分析和评价,调查矿山点能在GIS图上进行定位、查询信息及分析的管理功能。软件系统的开发为矿山地质环境调查实现全流程信息化管理提供了平台。

图 1 信息系统主界面 Fig.1 The main interface of the information system
1 系统开发

软件系统基于Mapgis6.7的平台进行专题图形的数据管理与展现,开发技术使用C#高级计算机编程语言,并结合了Office组件进行智能化研发,实现属性数据及空间图形数据的录入管理及编辑。平台利用MVC框架进行软件结构设计,实现接口功能模块化,提高了系统应用效率和后期扩展的便捷性。软件程序可运行在Microsoft Windows XP,Vista,Windows7(32/64位)等通用型操作系统上。

系统增加了先进的插件式、模块化及数据多源集成技术,满足了信息化管理需求、后期系统的更新升级等扩展需要,其主要特点如下。

(1)MVC设计模式

MVC(Model-View-Control),即将软件系统的输入、处理、输出流程按照Model、View、Control的方式进行分离,一个应用被分成3个部件——模型、视图、控制。

模型、视图与控制器的分离,使一个模型可以具有多个显示视图。使用者在利用软件进行数据管理应用时不再关注数据库是如何存储数据的,只需关注界面操作流程中的数据是如何体现的即可。这种模式提高了操作的工作效率。

(2)GIS专业平台应用

系统基于“MapGIS 6X”系列组件作为GIS二次开发平台,该平台在单机应用模式下不仅速度快,而且极方便,并且该平台支持msi影像数据的加载和浏览。系统利用集成windows应用程序功能实现跨域编辑Mapgis系列图件功能,可在录入系统中直接调用Mapgis程序访问图件信息并进行编辑操作,实现了嵌入式GIS软件开发集成,方便了数据与图形快速录入、处理与展示的工作需要。

(3)Office智能应用

系统平台从国外引进了专业的Office系列组件开发接口,该接口实现了将调查评价属性数据快速输出到Excel格式中的功能,并且对数据格式进行了规范化处理。此外,系统平台经过不断创新,目前实现了Word模版化输出技术,可将数据库中录入的属性数据以野外调查应用的规范化填表格式进行原样输出,也可以转化为Excel表进行输出,实现了表格规范化输出操作,为野外调查人员的数据校验及核实工作提供了极大的便利。

(4)文件存储及影像数据浏览

因调查数据中图件、文档、调查表、多媒体等资料众多,图件表现为各种实际材料图、遥感图件、成果图件。遥感图件过大,不易存于数据库,且不易管理和维护,因此以文件夹目录方式进行存储。该存储方式优势在于简化数据库,存储方便快捷。系统集成了Photoshop编辑器功能,可实现在未安装Photoshop软件的电脑中实现Tif图件的打开与浏览。

(5)数据集成

在实际调查工作中为了提高工作效率,会存在多人同时进行数据的采集操作,并形成多套数据库成果,为了满足不同数据库成果归并的需求,系统中实现了多个数据库成果合并的功能,从而形成一套完整的数据库成果。此外,为了提高数据录入的效率,系统中扩展了数据导入模块,实现了各种调查数据的自动化检验导入操作,为使用者节省了数据处理时间,极大地提高了工作效率。

(6)评价管理

系统平台中集成了多套调查评价算法模型,针对因采矿引起的生态环境污染及破坏进行了数据分析与评价。为了方便快速地查询调查的矿山点信息及在图上的分布情况,管理模块将集成后的数据结果进行投影设定,并生成点位数据图层,叠加显示在系统平台设定的地理底图中,直观地体现了点位数据的地理位置分布情况、自动定位,详情查看,为评价、管理和应用提供了方便快捷的技术支持。

2 系统功能

软件平台共开发了3个模块:数据录入模块、数据集成模块、评价管理模块。

(1)数据录入模块:主要对项目从立项到成果提交阶段全部数据资料进行录入,包括基本信息(图 2)、项目设计阶段(图 3)、项目调查阶段(图 4)、成果提交阶段(图 5)4个功能模块。基本信息模块包含的子菜单有调查项目基本情况表、调查矿山基本情况表、实物工作量汇总表、调查成果汇总表,分页面视图和网格视图两部分,页面视图表格保持原有的Word格式,网格视图以Excel形式展示。项目设计阶段模块包括的子菜单有收集资料、立项与设计资料、项目文件,收集资料菜单存放收集的不同矿山恢复治理阶段资料和其他资料;立项与设计资料菜单存放项目各年度的可行性报告、评估报告、设计和实施方案,包括图件和Powerpoint文件;项目文件菜单存放项目各年度任务书、评审、审查意见等。项目调查阶段模块包含的子菜单有遥感数据、调查数据、调查附件、检测报告、Excel数据导入。遥感数据菜单存放遥感影像图、遥感解译标志图、野外调查用遥感图、解译信息调查验证表,每个图件都有属性(如省、市、县、图件名称、比例尺、拍摄日期、卫星数据类型、图像分辨率、编制单位、编制日期等),图件打开时均与Photoshop软件连接,可进行编辑;调查数据菜单存放地质环境调查表、崩塌调查表、滑坡调查表、泥石流调查表、地面塌陷调查表、地裂缝调查表、含水层破坏调查表、地形地貌景观破坏调查表、土地资源破坏调查表、土壤污染调查表、恢复治理成效调查表及其他调查表共11种,表格以Word和Excel两种形式存放,均可以导出。也可将已在Excel表上录入的数据,通过字段关联配置及数据内容检查校验,导入到系统中,在Word表和Excel表中自动生成内容。调查附件菜单存放调查照片、录像,可任意导入、导出、删除;检测报告菜单存放水样检测报告、土壤样检测报告、其他样品检测报告、检测单位情况介绍。成果提交阶段模块包含的子菜单有成果报告、成果图件、成果附件, 成果报告菜单存放项目报告、专题报告;成果图件菜单存放实际材料图、遥感解译图、问题分布图、现状评价图、保护与治理区划图、其他图件等,有工程文件和jpg两种格式;成果附件菜单存放照片集、图集、多媒体、论文等内容。通过以上4个功能区(图 6),实现了从项目立项论证到成果提交不同阶段全部资料的规范化录入和管理。

图 2 调查矿山基本信息录入界面 Fig.2 The basic information entry interface of investigated mines
图 3 设计阶段收集资料录入界面 Fig.3 Design phase for collecting data entry interface
图 4 调查阶段遥感图像录入界面 Fig.4 Survey stage remote sensing image entry interface
图 5 成果提交阶段图件导入存储界面 Fig.5 The result submission phase atlas import storage interface
图 6 数据录入结构图 Fig.6 Map of data entry structure

数据录入模块特点:①任何格式的文档都已与相应的Word、Excel、PowerPoint、Photoshop、Mapgis、图片、照片、视频、pdf软件挂接,打开文件后直接连接到相应软件,实现了数据的任意导入、导出、编辑、保存、打印等功能。②对MapGIS和Office进行了二次开发,增加了在Mapgis中将msi影像数据能进行添加的功能;对录入到数据库中的调查表可按原有Word格式,输出到Word文档中和以Excel表格的形式转出,同时开发了将已录入到Excel表中的数据,通过字段关联的方式导入到系统中的功能。

(2)数据集成模块:实现了数据合并和集成功能。数据合并(图 7)将不同人在不同电脑上录入的数据,通过这个功能进行检查、修改、集成,大大提高了录入的工作效率。数据集成(图 8)用于不同数据库的集成,通过导入数据、检查数据、合并数据,实现项目数据的汇总,便于后期数据的管理和应用。

图 7 数据合并界面 Fig.7 Data merging interface
图 8 数据集成界面 Fig.8 Data integration interface

(3)评价管理模块:首次在矿山信息管理系统平台开发了对地质灾害调查数据、土壤、地表水及地下水测试数据进行自动分析、污染评价、数据管理的功能,模块主要由地质灾害评价分析、土壤污染评价分析、地下水污染评价分析、地表水污染评价分析及青藏高原矿产资源开发地质环境影响调查与评价项目信息系统(数据管理)5个部分组成(图 9)。实现了数据库中矿山点信息在GIS底图上进行展示、定位、查询及数据统计和分析的功能(图 10)。

图 9 评价管理功能界面 Fig.9 Evaluation management function interface
图 10 矿山点信息在GIS底图上管理界面 Fig.10 The mine point information managed on the GIS base map
3 系统应用

系统已应用于“青海矿业开发地质环境效应调查”、“青海矿产资源开发地质环境影响调查评价”和“西藏矿产资源开发地质环境影响调查评价” 3个项目。在数据录入模块,录入各种资料4346件,其中立项-设计阶段301件,调查阶段3749件,成果提交阶段296件。录入资料的格式有Word文档、Word表、Excel表、Mapgis工程文件、jpg图件、jpg照片、录像、pdf文件、ppt,这些资料均可以通过添加和导入的方式存放于系统中,其中野外调查填写的Word表格,已在系统中进行了绘制,大大提高了表格内文字和数字的录入效率,在Excel表中录入的资料也可以通过导入的方式直接转化成Word表格中的内容。所有格式的资料进入系统后,打开时全部与相应的软件对接,实现了对文字和图件的任意编辑、修改、保存、输出和打印的功能。数据集成是将3个项目录入的资料进行合并,其中的一个为主数据库,将另外2个数据库进行导入,运行时要进行重复数据的检查、修改,最终集成一个数据库。评价管理中的评价部分主要是将分析测试报告导入系统,系统会对导入的表格进行格式化处理,形成规范的表格,通过对地质灾害规模、水环境和土壤环境质量标准值和评价公式进行选择,系统会通过各种公式自动计算出测试样品的污染物检出率、污染物超标率、单项污染指数、污染物分担率、综合污染指数、单项污染超标倍数,这些数据的结果可直接用于地质灾害和水土环境污染级别的评价,并为评价图件的编制提供依据。评价管理中的管理部分,以青藏高原地理底图为基本图件,可将某个省的调查矿山信息全部导入,矿山点的位置以符号的形式自动定位到图中的相应位置,通过点击符号,矿山点有关的属性全部以Excel表展示,并可将图件和Excel表导出系统,进行统计和分析。此系统的应用实现了数据资料的规范录入、操作简便、统一到一个平台进行管理的功能。

4 结语

“青藏高原矿产资源开发地质环境影响调查与评价信息系统”目前在全国矿山地质环境调查项目中,是集数据录入、评价、查询、管理等为一体的最完备的一套信息化管理平台,实现了项目从立项论证-设计-调查-成果提交4个阶段全过程数据的标准化、规范化录入、使用和管理,实现了对野外调查和测试数据自动分析和评价功能,实现了对矿山点信息进行定位、查询、数据统计和分析的管理功能,为矿山地质环境调查信息化提供了实用、可操作、规范化的管理平台,系统已应用于青海和西藏矿产资源地质环境影响调查项目,取得了良好的效果,为全国矿山地质环境调查管理实现全流程信息化打下了基础。

致谢: 文中部分图件的内容由四川省地质矿产勘查开发局九一五水文地质工程地质队杨与靖高级工程师提供,在此表示衷心的感谢。

参考文献
[1]
张江华, 徐友宁, 陈社斌, 等. 区域矿山地质环境信息系统的建设[J]. 西北地质, 2003, 36(增刊): 197-200.
[2]
张进德, 袁西龙. 全国矿山地质环境调查信息系统设计与实现[J]. 西北地质, 2003, 36(增刊): 201-205.
[3]
张进德, 袁西龙. 全国矿山地质环境调查信息系统及应用[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2006, 17(4): 134-137. DOI:10.3969/j.issn.1003-8035.2006.04.028
[4]
任涛, 丁鸿弼, 将凡, 等. 矿山地质环境监测预警信息系统中数据库的设计与功能分析[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2013, 24(2): 97-101.
[5]
李海平, 孟怀强, 李玉平. 基于GIS的矿山地质环境信息系统研究[J]. 矿山测量, 2014, 6: 1-5.
[6]
孙斌, 韩艳玲, 郑贵洲. 基于MFC的MDI矿山管理信息系统设计与实现[J]. 计算机应用与软件, 2017, 34(4): 82-86.
[7]
雷朝锋. 基于MAPGIS的地理信息系统在矿山中的应用[J]. 矿山测量, 2010, 5: 19-20.
[8]
王铁牛, 尚青战, 刘彦斌. 矿山信息系统的开发与应用[J]. 煤炭技术, 2009, 28(1): 164-166.