基于WebGIS的煤矿地理信息数据共享技术的设计与实现.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 2 年第3 期 总第1 0 8 期 基于 We b G I S的煤矿地理信息数据共享技术的设计与实现 张 轶 中煤科工集团 重庆研 究院 中国 重庆 4 0 0 0 3 7 摘要 目前国内绝大多数煤矿的信息化建设都达到了较高水平 尤其是 G I S技术在 煤矿安全生产领域得到了 广泛应用 如何充分利用现有的条件使煤矿生产的相关数据尤其 是 G I S空间数据更加安全 高效 低成本的实现共享是煤矿信息化水平提升的一个关键问 题 本文以A r cG i s S e r v e r 为平台 结合 G I S 计算机网络 空间数据库 空间数据引擎等技术 对煤矿地理信息数据的共享进行了深入研究 探索出了一套基于We b G i s 的空间数据共享 解决方案 关键词we b G I S 空间数据 矿 图 数据共享 中图分类号 T P 3 1 1 5 2 1 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 2 0 3 0 0 3 1 0 3 l 引言 G I S技术实现了矿井空间数据和属性数据的统 一 管理 提供 了分析和处理海量地理数据的有效机 制 为煤矿井下作业提供了强大的分析功能 对煤 矿安全生产 矿井救援的监控和调度提供了有效的 辅助决策功能 但是传统的G I S 平台无法很好的解 决空间数据和操作系统存在的异构和互操作问题 地理空间数据的跨域共享 管理 互操作等问题成 为制约 G I S发展 的瓶颈 针对上述问题本文提 出了 一 种基于 We b G I S技术的分布式应用方案 构建了 一 套企业级 的地理空间数据管理和共享平台 2 研究的目的 地理信息系统是以采集 存储 管理 分析和描 述地理相关信息的计算机信息系统 传统的 G I S 应 用系统将地理信息数据的生产 分析 发布集成在一 起 导致整个系统功能繁多 结构复杂 安装和维护不 便 随着 We b G I S技术的兴起 新型的 G I S应用 系统 将在部署上更加灵活 将地理信息数据的共享以更方 便 更低成本 更大普及程度等优势为煤矿安全生产 起到重要辅助作用 本文的主要研究 目的如下 1 探索一种面向用户的瘦客户端 G I S应用 将地 图要素 的生成 渲染 格式 转换等步骤集 成在 服务器端 2 提供煤矿地理信息数据通用接口 降低煤 矿信息化技术引用成本 3 根据煤矿或集 团公 司各个部 门的职能划分 对不同需求层次的用户提供不同的服务 4 将地理信息数据的发布从独立应用系统分 离 出来 降低维护成本 并使更多用户受用 基金 资助 十一五 国家科技 支撑计划 2 0 0 6 B AK 0 3 B 0 2 3l 5 为集团公 司甚至地 区煤监部 门对所属各个 矿区的安全生产进行集 中统一的监控调度提供基 础性研究 3 技 术路线 本研究按照前期设计 数据生产 功能开发 数 据发布为流程 每个环节都紧紧围绕数据为核心 对 数据进行了严格分析和整理 力求用 G I S的图形方式 表现最完整 最有用的信息 开发流程详见图 1 图 1 系统开 发流程 图 4 关键技术 本文以美 国 E S R I 公 司的 A r cG I S S e n r e r 9 2为平 台 采用 c 编程语言 I D E使用的是 V i s i o S t u d i o 2 0 0 5 同时客户端编程采用 了 A J A X技术实现客户 端与服务器的异步交互功能 4 1 分布式 G I S数据共享结构研 究 本研究 的重点和难点 是寻求 在 网络环境下 实 现地理信息数据的分布式处理和应用的解决方案 系统在逻辑结构上对 B S 模式 的体系架构进行 了扩 煤矿现代化 2 0 1 2 年第3 期 总第1 0 8 期 展 构建了企业级 G I S应用的分布式平 台 它 由地 图服务器 We b应用服务器 客户端 数据服务器几 个部分组成 可以将数据的管理 地图的分析处理 功能部署 在不 同的服务器上 满足 异构 网络 下 的 G I S 数据的共享 系统体系结构如图2所示 客户螭 客户端 客户端 l 用 0 I 地 图 服 务 嚣 管 理 对 象l 地 图 服 务 器 l 地 圈 服 务 署 对 象 I I 地 睡 服 务 器 对 象l 士 士 士 可 可 可 数 务 图 2 系统体 系结构 4 2 A J A X技术应用 we b G I S系统 的应用有一个技术瓶颈就是在 网 络环境下地图的刷新 同时 G I S数据有着海量性特 点 虽然 A r cG I S S e r v e r 平台提供 了地图缓存的功能 但是庞大的矿图数据对于客户端来说还是有着不小 的负担 A J A X A s y n ch r o n o u s J a v a S cr i p t a n d X ML 技 术是多种技术的综合 它使用 X H T M L和 C S S 标准化 呈现 使用 D O M实现动态显示和交互 使用 X M L 和X S T L进行数据交换与处理 使用 X M L H tt p R e q u e s t 对象进行异步数据读取 在客户端与服务器进行交互 操作过程中不仅涉及到地图控件 的操作 还涉及到其 它关联控 件 的操作 使用 A J A X技 术配 合 A r cG I S S e r v e r 提供 的地图交互接 口能根据特定的需求对不 同的控件进行异步执行 降低了客户端的负担 使 系统在公共网络上访 问更加快捷 稳定 4 3 空间数据库技术 地理信息数据具有空间位置特征 属性特征 时态特征等特性 这类数据非常有利于井下安全监 控 井下救援 生产调度等工作的开展 对于该类数 据 的管理 目前最有效 的方式就是使用空间数据库 技术 该技术是数据库技术在地理学领域应用 的产 物 是地理信息 系统在计算机物理存储介 质上存储 和应用的相关地理空间数据的综合 2 本研究选择 S Q L S E R V E R 2 0 0 5 作为空间数据库平台 5 系统主要功能 本文的主要研究 目的在于深度挖掘煤矿 G I S数 据 建立起煤炭领域 G I S应用 的中间环节 满足上级 部 门对于煤矿生产过程中的井下空间更直观的了解 同时得保证数据的安全性和保密性 因此系统在保证 数据安全的前提下 除了基本的地图操作功能外 还 具备个性化 的定制浏览 通过不 同图层的叠加实现个 性化的应用 目的 对于不同矿区之间的信息交流提供 一 个交互共享功能 同时上一级主管部门也能够在线 获取地面 井下实时的空间数据 系统界面见图 3 1 一 点 量 霪 I 譬等 粤 糍 S 一 麟 a 煤层采掘工程平面图 b 传感器布置图 c 煤 层瓦斯地质 图 图 3系统界 面 5 1 G I S数据输入输 出 数据的采集输入功能分为空间数据和属性数 据 的输入 数据输出则分 为文件输 出 打印输 出 以 及 H T r P数据流输 出等 涉及的信息有井下巷道布 置 传感 器分布 瓦斯地质情 况 人员位 置信息 避 灾路线等 系统提供专业的 G I S 数据生产工具 实 现空间数据和属性数据的完美结合 5 2 矿 图信息的管理 矿图信息的管理主要针对矿输 出矿图的设 置 包括 以下部分 1 图形样式 的设置 包括颜色 线性 3 2 t 煤矿 现代化 2 0 1 2 年第3 期 总第1 0 8 期 多边形填充 图层叠加设置等 2 矿 图编辑 功能 包 括矿图要素的修改 删除 复制 拖拽等功能 3 矿图 显示操作 包括矿图的放大 旋转 缩小 漫游 鹰眼 等功能 5 3 专业查询和模型分析 专业查询包括矿图要素的属性检索 属性是否 全面是根据数据生产过程添加的信息而定 可以根 据关键字对 矿 图要 素进行模糊查 询 实现快速定 位 比如要查询某个传感器当前位置 只需要输入 传感器的编号或部分名称即可 可以对矿图要素与 要素之间的空间位置关系进行初步的计算 5 4 数据安全控制 系统的权 限分 为面向地图服务管理权 限和面向 用户服务权限 前者保证系统的正常运转 地图服务 的正常和正确发布 包括地图服务的建立 开始 停止 等操作 后者保证不同用户拥有不同的访问权限和操 作权限 包括系统使用权限 图层浏览权限 矿图数据 格式转换权限 获取矿图某些属性信息等 6 结论 本 文研究 的 目的是 实现煤矿 生产 的相关数 据 尤其是 G I S 空间数据更加安全 高效 低成本的共 享 最大程度的将煤矿安全相关的专题矿图集中统 一 管理 提高了地方煤矿企业信息化管理水平 为 管理部门的宏观调度提供了可靠的决策支持 随着 煤矿开采的深入 本研究应用起来还需要 严格的配 套管理制 度 保证数据 的准确 及 时的录入 以及服 务器的正常维护 保证系统数据的时效性 使统计 数据更为真实 让决策更加准确 参考文献 1 吴开兴 韩曦 刘丽 煤矿采掘衔接 We b G I S系统的 设 计与 实现 工矿 自动化 2 0 0 8 0 2 5 4 5 6 2 2万剑华 马张宝 刘娜 肖如林 一种基 于 O r a cl e S p a t ia l 的 We b G I S实现 方 案 工 程 勘 察 2 0 0 6 1 4 9 51 3 文东戈 于普溪 王旭 基于 We b G I S的地方煤矿管 理信息 系统的设计 工矿 自动化 2 0 0 8 6 8 3 8 6 4 柳俊 李伟波 基于 We b G I S的重大危险源信息系 统研 究与设计 计算机工程 2 0 0 6 1 0 3 2 2 5 4 2 5 9 5 任 宗宇 基 于 We b G I S的煤矿调度 图形信 息管理 系统 工矿 自动化 2 0 0 8 2 5 1 5 3 6 6 钱 贞国 杨崇俊 乐小虬 刘冬林 基于 we b服务 的 分布式 We b G I S设计与应用 物探化探计算技 术 2 0 0 5 O 4 2 7 3 4 3 3 4 8 7 魏磊 石必明 基于 w e b的地理信息 系统在煤矿安 全管理 中的应用研究 煤炭工程 2 0 0 6 3 8 3 8 5 8 赵春 宇 孟令奎 林志勇 一种面向并行 空间数据 库的数据划分算法研究 武汉大学学报 2 0 0 6 l 1 9 61 9 65 9 戴丽萍 基 于 A r cI MS的煤矿 地理信 息 系统 的设 计与研 究 煤炭工程 2 0 0 7 9 1 2 6 1 2 8 1 O 何满潮 李学元等 软岩煤矿网络地理信息系统 研 究 及 应 用中 国 矿 业 大 学 学 报2 0 0 4 1 h 6 2 5 63 0 作者简介 张轶 1 9 8 2 0 9一 男 湖北襄樊人 中煤科 工集 团重庆研究院工程师 主要从事煤与瓦斯突出灾害预 警方面的研究 收稿日期 2 0 1 1 1 2 1 5 The De s ig n And Fo und a ti o n Of Co a l M in e Ge o g r a ph ic I nf o r ma t io n Da t a S ha r ing Ba s e d 0n W e bGI S Zhan gYi C h o n g q in g R e s e a r ch I n s t i t u t e o f C h in a C o a l S cie n ce a n d I n d u s t r y G r o u p C h o n g q i n g 4 0 0 0 3 7 C h i n a Ab s t r a ct T h e in f o r ma t io n iz a t io n co n s t r u ct io n o f t h e mo s t co a l min e h a s a l l r e a ch e d t h e u p p e r l e v e l a t p r e s e n t in t h e h o me l a n d e s p e ciall y t h e GI S t e ch n o l o g y h as g o t e x t e n s iv e u s e in co al min e s a f e t y p r o d u ct io n f ie l d Ho w t o f u l l y u t il iz e the n o w a v a il a b l e co n d it io n t o ma k e t h e in t e r r e l a t e d d a t a e s p e ci a l l y t h e GI S s p a ce d a t a of t h e co al min e p rod u ct i o n s afe r h i g h e ff e ct t h e l o w co s t t o b e r e ali z e d s h a r in g i s a Ke y S p r o b l e m of l i f t in g t h e in f o r ma t io n iz a ti o n l e v e l of the co a l min e T h e ma in b o d y of t h is b o o k t a k e s Ar cGis S e r v e r a s a p