河北省三维矿产资源网络管理系统建设.pdf

第4期 2 0 1 4年 8月 矿 山 测 量 MI NE S URVEYI NG No 4 Au g 2 0l 4 d o i： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 013 5 8 X 2 0 1 4 0 4 0 7 河北省三维矿产资源 网络管理 系统建设 丁建伟 。 ， 孟 亚宾 ， L + - 凌 ( 1 河北省第二测绘院 ， 河北 石 家庄0 5 0 0 3 1 ； 2 河北省国土 资源厅 ， 河北 石 家庄0 5 0 0 5 6 ) 摘要 ： 为 了实现全 省 范围 内矿 山信 息化 管 理 ， 以矿业 权 实地 核 查数 据成 果为基 础 ， 运 用先进 的科技 信 息手段 ， 提 高矿业权核查数据的综合处理 与应 用能力， 加强矿业资源管理 工作 ， 实现全省矿政管理 “ 一 张 图” 建设 。 河北省 国土资 源厅利 用移 动测 量等 先进 的地 理信 息技 术手 段 ， 融合 河北 省 D O M 与 D E M 数据 ， 集成全 省矿 业权 核 查的属 性 与 空 间数 据 ， 建 设 河 北省 三 维矿 产 资源 网络 管理 系统 ， 以满 足矿 业权 管理 的需要 ， 为全 省矿 业 资源 管理提供 有 力的技 术 支撑 。文 中论述 了 系统 建设 的 思路 与 过 程 。 关键 词 ：数据 融合 ；三 雏矿产 ； 地 下 扫描 ；系统建 设 中图分 类号 ： P 2 0 8 文献标 识 码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 1 3 5 8 X( 2 0 1 4 ) 0 4 0 0 1 6 0 3 1 系统 建设 目标 及 内容 1 1 系统建 设 目标 ( 1 ) 实现 河北 省矿 业权 的虚 拟现 实 三维 管 理 ， 为 河 北省 矿产 资源 管理 提供 先进 的全 新技 术手 段 。 ( 2 ) 整合各类信息 ， 实现对全省国土资源及其开 发利用状况的全面掌握 。建立综合监管平 台， 改进 执 法 和管理 方式 ， 推 进管 理业 务 网上运 行 ， 规 范 审 批 管理。为国土资源管理相关业务部 门提供方便快捷 的技术 支撑 。 ( 3 ) 加 强 矿 业 科 学 管 理 、 维 护 矿 业 权 人 合 法 权 益 ， 推进矿管 政务公开 、 规范矿产 资源勘查 开发秩 序、 优化矿业结构、 打击 非法探矿采矿 ， 为确保矿业 健康 发展 提供 强有 力 的技术 支 撑 。 ( 4 ) 全面 提 升 矿产 资 源 管 理 和 应 急 数据 的处 理 能力， 提高矿产 资源管理 的水平 和应对 突发事件 的 响应速度 ， 为我省矿产 资源的管理提供及 时可靠 的 保 障 。 ( 5 ) 可与 各矿 山管 理 系统相 连接 ， 及 时 定期 更 新 数据 ， 实现矿山开采的动态监管。 1 2 系统 建设 内容 ( 1 ) 以矿 业 权 实 地 核 查 数 据 为 基 础 ( 全 省 探 矿 权、 采矿权数共计 6 0 0 0多个 ) ， 整理采矿权、 探矿权 数据， 提出矿政管理综合信息系统基本框架 ， 开发建 设三维矿产资源信息系统 ， 并形成相关维护与运行 机 制 。 ( 2 ) 搜集省 内矿产资源管理专业数据 ， 以河北省 16 三维地理信息公共平 台为依托 ， 集成全省矿业权核 查 的属性与空间数据 ， 建设河北省三维矿产资源 网 络管 理 系 统 ， 满 足 矿 业 权 管 理 的 基 本 数 据 统 计 、 分 析 、 查询检 索 、 绘 图等需 要 直 观分 析 、 显 示 全 省 矿业 权的现状及分布规律 ， 结合年度矿产资源储量报告 数据 进 行动态 变更 。 ( 3 ) 地下 三维 建设 ， 基础 数据 采集 采 用工 程 测 量 技 术 、 三维激 光 扫 描技 术 及 3 6 0 。 虚 拟 全 景技 术 相 结 合的方式进行， 互补不足 ， 达到实用和方便快捷观察 的效果 。通 过 对 三 维 激 光 扫 描 数 据 的 处 理 、 全 景 照 片合成等加工来完成模 型制作 。 ( 4 ) 采 用地理 编码 与 匹配技 术 、 金字 塔 图 片引 擎 与 g i s 服 务 引擎 等 关 键 技 术 ， 利 用 C # 编 程 语 言 进 行 系统开发 ， 基于 A D O N E T 、 A r e G I S平 台进行空 间数 据管 理 和分 析计 算 的 二 次 开发 ， 并 采 用 空 间 数 据 引 擎进 行统 一 的数据 访 问。 实现 空 间 分 析 、 属性 查 询 、 浏览 漫 游 、 统 计 汇 总 、 输 出等 相 关 管理 功 能 ， 实 现 管 理 系统 的局域 网发 布 。 ( 5 ) 系统主要包括矿政信息管理、 矿业权三维动 态 监测 管理 、 矿 政 业 务 管 理 、 矿 区 数 据 管 理 与 维 护 、 权限管理 5个子系统 ， 以及数据 中心和外部接 口管 理 ， 共 7个 部分 。 2技 术 路线及 三维 建模 与导 入 2 1 技 术路 线 从整体看 ， 三维矿产资源 网络 管理系统主要分 为 四个 部分 ： 数据 的 获 取 与处 理 、 数 据 组 织 管 理 、 数 第4期 丁建伟 等 ： 河北省 三维矿 产资源 网络管理 系统建设 2 O l 4年 8月 篓 库 接 、 系 统 功 能 开 发 实 现 。 具 体 技 术 路 线 如 3 系 统 建 设 及 数 据 管 理 图 1 所 示 。 。 图 1 系 统 技 术 路 线 2 2三 维建模 与 导入 采用 3 D MA X 9软件和激光扫描数 据构建三维 模 型 。数 字地 形模 型制 作及 三 维资 源 网络 系统 开 发 建设 、 系统内网发布使用三维空间地理信息技术平 台 U n is c o p e软件 ， 承担 G I S数据 管理的计算分析工 作。数据存储管理服务支持 ： O R A C L E 1 0 g 。 2 2 1 三维建 模技 术要 求如 下 ： ( 1 ) 编码采用 1 3位矿业权许可证号作为建模单 元 编码 。每 个 三 维模 型 的 编码 应 唯 一 ， 属 性 内容 应 正 确 、 完整 。 ( 2 ) 三 维模 型 在 满 足各 级 别 模 型 细 节 层 次 要 求 的情况下 ， 应尽量减 少几何模 型的面数 ， 不存在 共 面、 废点、 缝 隙等。对 重复利用 的模 型应建 立模 型 库 。 ( 3 ) 模型纹理应真实反映模型物体的颜色、 质地 图案。相同区域 同类物体的纹理应协调一致 ， 纹理 应清晰可辨。对重复利用 的纹理应建立纹理库。 ( 4 ) 属 性应 包 含 矿 业 权 核查 数 据 库 中所 包 含 的 属性 ， 如发证时间、 拐点坐标、 矿种等基本信息。 ( 5 ) 建筑三维建模采用 3 D M A X软件 ； 地下巷道 利用 三 维激光 扫 描数据 ， 通 过对 点 云 数 据 的拼 接 、 坐 标转换及数据利用来进行模型制作。 ( 6 ) 纹理数据 的采集、 编辑 、 映射。纹理 映射完 成后 ， 对 模 型进行 烘 焙和 渲染 ， 按照 U n is c o p e软 件要 求的格式按照模型编号要求将模型导出以县为单位 进 行发 布 。 2 2 2三维模 型 导人 发布完成地形模型文件导入 U n is c o p e软件后 ， 在 地形 模 型 的基 础 上 ， 导人 各 矿 业 权 发 布后 的地 面 建筑模型及工矿设施模型， 模型导人 时， 以县为单位 将每个 县 发布后 的矿业权 模 型导人 。 3 1 系统 技 术 框 架 本 系统 是一个 网络应 用 系 统 ， 采用 浏 览 端 服务 端( B S ) 和客户端 服务端 ( C S ) 混合架构 ， 充分发 挥 两种架 构 在 不 同应 用 中 的优 势 ； 实 现 框 架 共 分 数 据库层、 数据访问层、 业务处理层 、 网络传输层、 客户 应用层等五层。系统技术框架如图 2所示。 wi n F 0 r m A P P l l We b F o r mA P P l l B r o w s e r I I O t h e r s I 客户应用层 I n t r a n e t I n t e me e t 网络传输层 臣 量 臣 三 国匡 亘 围业 务 处 理 层 田 圄 圄一 层 图 2系 统 的 逻 辑 框 架 面向服务 的体系结构将应用程序 的不 同应用构 建成服务 ， 通过不 同服务定义 的接 口和契约互相关 联 。接 口是 采 用 中立 的 方 式进 行 定 义 的 ， 独 立 于实 现 服务 的硬 件 平 台、 操 作 系 统 和 编程 语 言 。这 使 得 构 建在 各种 这样 的 系统 中 的服务 可 以以一 种 统 一 和 通 用 的方式 进行 交互 。 这 种架 构 的 WE B应 用 系统 对 于 分 布 广 而 且 因 业务的变动经 常更新 的系统很适合 ， 让 系统变得更 加灵活， 以适应不断变化的环境。 3 2数 据 库 结 构 数 据 中心 建设 的数 据 库 主 要 包 括 ： 基 础 地 理 数 据、 区域地质数据、 矿产资源规划数据、 影像 栅格数 据、 矿业权数据 、 地质勘查单位数据、 点云数据、 全景 照 片数据 、 专 题 图形 数 据 、 三 维 模 型 数 据 库 、 文 档 资 料数据库以及元数据库 。 3 3数 据库 挂接 利用 U n is c o p e软件 平 台 的 接 口通 过 A r c G I S的 A r c S D E实现 系统与河北省矿业权核查数据库 的挂 接 ， 以河北省 矿业权核查数据库属性为基础为本 系 统添加属性 ， 实现二维属性数据库 和三维 系统 的有 机 结合 。 1 7 第 4期 矿 山 测 量 2 01 4年 8月 3 4 系统 功能 开发 系统开发采用 c # 编程语言使用 V is u a l S t u d io 编 程 软件 ， 通 过 U n is c o p e软件 提 供 的 开 发 接 口进 行 了 系统功能的开发 。系统开发建设实现了权 限内与系 统 的互 动 和场 景 控 制 。系 统 开 发 实 现 ： 空 间分 析 功 能、 属性查询功能、 统计汇总功能、 输出功能等。 3 5 系统 的 网络发 布 系统建 设完 成并形 成管 理制度 后， 利 用 U n is 。 c o p e 基 于 We b S e r v ic e的面 向服务 的建 构体 系对 系 统 进行网络发布 ， 网络发布的范 围为河北省 国土 资源 厅 内部局域 网， 发布范围内的计算 机应 与互联 网进 行 物理 隔离 。 3 6权 限管理 为 了保障本 系统操作使 用的信息安全 ， 系统登 录认证体系由三个要素组成 ： 用户、 角色、 权限， 三者 相辅 相 成 ， 共 同组成 系统 的安 全运 行屏 障 。 3 7 系统 测试 内容 系统建设完成并发 布后 ， 由专业测试单位对 系 统 的运行稳 定性、 功能实现 等进行全面、 专业 的测 试 ， 测 试完 成后 应编 写系 统测 试报 告 。 4系统成 果应 用 河北省三维资源网络管理系统建设采用 了先进 的计算机技术、 虚拟现实技术、 计算机 网络技术 、 影 像处理 、 数据融合技术等先进技术手段 ， 实现 了河北 省矿业权的虚拟现 实三维管理 ， 为河北省矿产 资源 管理提供了先进 的全新技术手段。其典型应用包含 以下内容。 4 1三 维动 态监 管 动 态 监管管 理 子系统 主要 实现 利 用 实 时更 新 的 D O M 及 D E M 数 据 对 露 天 开 采 进 行 动 态 监 管 ； 利 用 矿 山生产系统测量数据和地质勘探数据建立 的三维 激 光 扫描 点云模 型 和三 维地 质模 型 对 矿 山采 掘 情 况 进行监督 ， 同时为矿 山抢险救灾提供灾害定位 与事 故处理提供信息服务。 4 2越层 越界 检 查 根据 D O M和 D E M数据结合 ， 显示露天的采场、 采坑范围和三维状态。清晰直观地得到越界开采信 息 。 结合 矿业 权 核 查 数 据 库 中核 查 结 果 ， 利 用 采 掘 工程 图 和三 维 地 质 模 型 ， 进 行 矿 山开 采 现 状 与 矿 业 权 审批 范 围进行 对 比 ( 地 下 采 掘 空 间如 图 3所 示 ) ， 1 8 计算采掘工程空间位 置与矿业权边界 坐标 ， 报告越 层越 界情 况 。 圈 3地 采 掘 空 间 4 3储 量动 态监 测 与储量核查数据、 矿 山储量监测数据进行连接 ， 实现示范矿山储量动态监测功能。 4 4 灾害 处理 预 案 综合矿体三维地质模型、 点 云实 体模型和井巷 快速建模构建精确矿山沙盘 ， 具备真实坐标 ， 准确反 映矿区地上地下位置、 采掘工程的精确空间位置 ， 地 下每个空间位置均具有三维坐标 ， 在发生突水 、 瓦斯 突出、 冒顶等事故需要抢 险救援时可准确确定 险情 位置 ， 空间定位掘进或钻探生命通道 ， 为抢险救灾提 供 灾害定 位 与事故 处 理提供 信 息服务 支 持 。 4 5 实现 了便 捷 的 系统扩展 服 务 系统通 过两 种 方 式 提 供 系统 扩 展 服 务 ， 外 部 链 接管理方式和数据服务方式。外部链接管理可将矿 区的生 产安 全 视 频 监 控 网 络 页 面 直 接 接 入 ； 数 据 服 务 包括矿 政 业 务 服 务 和 地 图 服 务 ， 矿 政 业 务 服 务 可 供外部系统和新开发功能直接调用业务流程 ， 地 图 服务可供外部系统直接使用 a r c g is s e r v e r 编制好的专 题图服务。 5 结 语 河北省三维矿产资源网络管理系统整合 了各类 信 息 ， 实现对 全省 国土 资 源及 其 开 发 利 用 状 况 的 全 面掌握 。建立 了综合监 管平台 ， 改进 了执法 和管理 方 式 。推 进 了管 理 业 务 网 上 运 行 ， 规 范 审 批 管 理 。 为 国土资源管理相关业务部门提供方便快捷 的技术 支 撑 。 同时 ， 河 北 省 三 维 矿 产 资 源 网络 管 理 系 统 可 以 加强矿业科学管理、 维护矿业权人合法权益 ， 推进矿 管 政务 公开 、 规 范矿 产资 源勘 查 开 发秩 序 、 优 化 矿 业 结 构 、 打击 非法探 矿 采矿 ， 为确 保 矿 业健 康 发展 提供 强有力的技术支撑。 ( 下 转 第 2 1页 ) 第 4期 王利军 ： 麦积 区 D L G空间数据入库应 用研 究 2 0 1 4年 8月 属性特征 ， 在数据入库过程中， 要把各 图幅中相 同图 层 的数据进行融合处理。经过 图层融合整理 ， 在空 间地理信息数据使用 中取消 图幅的概念 ， 结构 上只 保 留图层进 行 区分 。 ( 2 )图 幅接边 图幅接边是将相邻图幅的边缘要素进行相互衔 接的作业过程。由于数字化大多是分 幅进行 的 ， 数 字化 后相 邻 图幅接 边 的几何 位 置 与属 性 难 免会 出现 不吻合 ， 因而产生 图形接边 问题 。对于需要接边 的 要素 ， 系统会对 图幅边界属于 同一 图层 的实体逐一 进行 接 边检查 。 经过图层融合 和图幅接边之后 ， 当前 阶段数据 入库已基本完成 ， 基础测绘 D L G数据 已成功转换 为 空间地理信息数据库数据。 4质量 检 查 为保证得到最佳质量 的 1 ： 5 0 0地形 图数据 ， 最 后进行数据检查 ， 确保各 方面标准一 致， 完整精确 ； 主要包括以下内容 ：( 1 ) 数学基础检查 ： 检查数据的 平面坐标基准、 高程基准 、 投影 、 分幅和分带情况 是 否符合要求 。( 2 ) 数据完整性检查 ： 检查数据覆盖范 围、 要素、 数据层与 内部文件是否完整。( 3 ) 逻辑 一 致性检查 ： 检查数字 线划 图数据拓 扑关 系、 概念、 格 式是否一 致。( 3 ) 位 置精 度检查 ： 将 A r c G I S数据 库 图形节 点成 果表 与 D WG文件 图形 坐标 对 比 ， 分 析 图 ( 上 接 第 1 8页 ) 另外 ， 建设河北省三维矿产资源网络管理系统， 能够 全面 提 升 矿 产 资 源 管 理 和 应 急 数 据 的处 理 能 力 ， 提高矿产资源管理 的水平和应对突发事件 的响 应速度 ， 为我省矿产资源 的管理提供及时可靠 的保 障。 参考文献 1 耿铭 ， 卢国斌 数 字化三 维矿 山仿 真技 术的研 究 J 现 代 矿 业 ， 2 0 0 9( 8 ) 2 李春 民， 李仲学 数 字矿 山三维可视化研 究 J 系统仿 形坐标输入精度 ， 完成数据图形质量的检查。( 4 ) 属 性精度检查 ： 将 A r c G I