1、煤礦地測(cè)量管理信息系統(tǒng)(簡(jiǎn)版)煤礦地測(cè)量管理信息系統(tǒng)山東泰山煤炭技術(shù)研究所泰安市華碩能源科技有限公司2013-1-22煤礦地測(cè)量管理信息系統(tǒng)(強(qiáng)化版)目錄1概要12項(xiàng)目的重要技術(shù)支持及其架構(gòu)32.1地理信息系統(tǒng)的概念和相關(guān)介紹32.1.1地理信息系統(tǒng)概念32.1.2地理信息系統(tǒng)的發(fā)展背景52.1.3地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)72.1.4地理信息系統(tǒng)的特征和優(yōu)勢(shì)82.2地理信息系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)92.3網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)112.4元映射GIS平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)142.5數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及其選擇192.5.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)功能202.5.2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的特征212.5.3數(shù)據(jù)庫(kù)選擇原則和定型223煤礦地測(cè)量管理信息系

2、統(tǒng)的功能劃分和設(shè)計(jì)253.1地檢數(shù)據(jù)庫(kù)管理253.2地質(zhì)儲(chǔ)量主題圖子系統(tǒng)263.2.1草圖圖自動(dòng)生成263.2.2煤層等值線、儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)計(jì)算等平面圖的生成283.2.3任意剖面圖描繪313.2.4直方圖繪制323.3測(cè)量主題圖子系統(tǒng)333.4水對(duì)策主題圖子系統(tǒng)363.5儲(chǔ)量三量管理子系統(tǒng)413.6地測(cè)文字遠(yuǎn)程在線管理45第四項(xiàng)實(shí)施方式514.1實(shí)施機(jī)構(gòu)514.2實(shí)施周期514.3訓(xùn)練系統(tǒng)52541概要煤礦地測(cè)量管理信息系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)、測(cè)量、水文和儲(chǔ)量的專業(yè)圖形、數(shù)據(jù)和文件管理。 地勘管理信息系統(tǒng)是為典型的AutoCAD平臺(tái)和煤礦地勘行業(yè)的特定需要而定制開發(fā)的專業(yè)軟件產(chǎn)品。 系統(tǒng)具有強(qiáng)大的繪

3、圖、編輯和修改功能，完全兼容AutoCAD的各種圖形形式，提供煤礦地質(zhì)測(cè)量行業(yè)的專業(yè)應(yīng)用(如煤礦地質(zhì)測(cè)量圖、開采工程平面圖自動(dòng)繪制、草圖自動(dòng)繪制、煤層底等高線自動(dòng)繪制等)。 產(chǎn)品為煤炭行業(yè)提供了基于定制地質(zhì)和測(cè)量一體化數(shù)據(jù)解決方案的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)生成主題模式的解決方案，主要適合煤炭行業(yè)應(yīng)用，包括煤層底板等高線和儲(chǔ)量計(jì)算圖、開采工程平面圖、巷道草圖、單孔柱狀圖、煤巖層對(duì)比圖等提供了全面的煤礦地質(zhì)測(cè)量圖例庫(kù)(參見煤礦地質(zhì)測(cè)量圖例標(biāo)準(zhǔn)-1989版)。具體功能如下：(1)將地質(zhì)和測(cè)量數(shù)據(jù)一體化管理，提供了方便友好的測(cè)量數(shù)據(jù)輸入界面，實(shí)現(xiàn)了各種導(dǎo)線計(jì)算、孔斜計(jì)算、儲(chǔ)量數(shù)據(jù)計(jì)算等數(shù)據(jù)處理算法，提供了各種測(cè)量日常

4、報(bào)告和帳簿的自動(dòng)生成和輸出功能。(2)系統(tǒng)提供強(qiáng)大的專業(yè)輔助繪制功能，以自動(dòng)產(chǎn)生例如圖框、圖表、坐標(biāo)網(wǎng)格、剪切等功能。(3)系統(tǒng)提供了符合開放礦山行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)庫(kù)管理功能。(4)根據(jù)測(cè)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)自動(dòng)繪制開采巷道，繪制破碎巷道，快速繪制開采工程平面圖。(5)系統(tǒng)可以自動(dòng)提取鉆孔數(shù)據(jù)，快速處理基板等高線，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量的計(jì)算。(6)用戶可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要定制草圖模板，實(shí)現(xiàn)草圖的自動(dòng)制作。(7)根據(jù)鉆頭調(diào)查資料或鉆頭調(diào)查成果資料，根據(jù)客戶的需要定制鉆頭直方圖的模式，實(shí)現(xiàn)鉆頭直方圖的自動(dòng)生成等。(8)根據(jù)煤層儲(chǔ)量計(jì)算圖和相關(guān)數(shù)據(jù)處理模型快速制作煤層預(yù)期剖面圖，實(shí)現(xiàn)平面圖和剖面圖的對(duì)應(yīng)處理，可以在平面

5、圖上獲得剖面圖上的相關(guān)數(shù)據(jù)來修正平面圖，也可以在剖面圖上獲得平面圖上的相關(guān)數(shù)據(jù)來修正剖面圖。(9)儲(chǔ)量管理主要實(shí)現(xiàn)各資源儲(chǔ)量塊的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)分析。 實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量數(shù)據(jù)、資料的遠(yuǎn)程填寫、管理和總結(jié)，可以根據(jù)業(yè)務(wù)部門實(shí)現(xiàn)部門的作用和權(quán)限管理。(10 )預(yù)防水管理主要由GIS根據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第28號(hào)，實(shí)現(xiàn)預(yù)防水的主題圖的繪制、編輯和分析應(yīng)用等。 基于工作流、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、WebGIS技術(shù)進(jìn)行煤礦防水流程化、分組遠(yuǎn)程管理防水文件、圖形和帳簿的在線管理等。2項(xiàng)目的主要技術(shù)支持及其架構(gòu)煤礦地測(cè)量管理信息系統(tǒng)是基于地理信息，應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和可視化編程應(yīng)用等技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤礦地質(zhì)、測(cè)量、水文

6、和儲(chǔ)量三量管理的軟件。2.1地理信息系統(tǒng)的概念和相關(guān)介紹2.1.1地理信息系統(tǒng)的概念地理信息系統(tǒng)是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用工程技術(shù)，也是跨越地球科學(xué)、信息科學(xué)和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。 其技術(shù)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件、軟件相關(guān)方法流程組成，支持空間數(shù)據(jù)的收集、管理、處理、分析、建模和顯示，以解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。地理信息系統(tǒng)的處理、管理對(duì)象是多種地理實(shí)體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，分析和處理分布在某地理區(qū)域的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決定和管理問題。通過上述分析和定義，可以提出GIS的以下基本概念(1)GIS的物理外殼是計(jì)算機(jī)化技術(shù)系統(tǒng)，其還包括若干相

7、關(guān)子系統(tǒng)，諸如數(shù)據(jù)收集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和分析子系統(tǒng)、圖像處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)產(chǎn)品輸出子系統(tǒng)等(2)GIS的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，即具有點(diǎn)、線、面、體這些三維要素的地理實(shí)體。 空間數(shù)據(jù)的最基本特征是所有數(shù)據(jù)都用統(tǒng)一的地理坐標(biāo)編碼、實(shí)現(xiàn)其定位、定性和定量描述，這是GIS與其他類型的信息系統(tǒng)區(qū)分開來的基本標(biāo)志，也是其技術(shù)難點(diǎn)。(3)GIS的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是其數(shù)據(jù)的綜合、模擬和分析評(píng)價(jià)能力，可以得到普通方法和普通信息系統(tǒng)所無法得到的重要信息，來實(shí)現(xiàn)對(duì)地理過程演化的模擬和預(yù)測(cè)。(4)GIS與測(cè)繪學(xué)和地理學(xué)有密切的關(guān)系。 大地測(cè)量、工程測(cè)量、礦山測(cè)量、地籍測(cè)量、航空攝影測(cè)量和遙感技術(shù)為GIS

8、中的空間實(shí)體提供各種比例尺和精度定位數(shù)的電子速度計(jì)、GPS全球定位技術(shù)、分析和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量站、遙感圖像處理系統(tǒng)等現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的使用， 直接、快速、自動(dòng)地獲得空間目標(biāo)數(shù)字信息產(chǎn)品，為GIS提供豐富、實(shí)時(shí)的信息源，使GIS向更高水平發(fā)展。 地理學(xué)是基于GIS的理論的。一些學(xué)者表示，地理信息系統(tǒng)和信息地理學(xué)是地理科學(xué)第二次革命的主要工具和手段。 如果GIS的興起和發(fā)展是地理科學(xué)信息革命的關(guān)鍵，那么信息地理學(xué)的興起和發(fā)展將打開地理科學(xué)信息革命的大門，為地理科學(xué)的發(fā)展和提高開辟新的天地。 GIS以被稱為地學(xué)的第三代語(yǔ)言以數(shù)字形式描述空間實(shí)體。圖2-1的典型GIS映像2.1.2地理信息系統(tǒng)的發(fā)展背景35，

9、000年前，在Lascaux附近的洞穴墻壁上，描繪了法國(guó)Cro Magnon獵人捕獲的動(dòng)物的圖案。 與這些動(dòng)物的畫相關(guān)聯(lián)的是，記述移動(dòng)路徑和軌跡的線和符號(hào)樹。 這些初始記錄符合現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)的二要素結(jié)構(gòu)。 一個(gè)圖形文件與一個(gè)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)應(yīng)。 在實(shí)現(xiàn)了18世紀(jì)地形圖所描繪的現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的同時(shí)，還出現(xiàn)了科學(xué)面和戶籍調(diào)查資料等主題圖紙的初期版本。 20世紀(jì)初期發(fā)展了把照片分成層的“照片石印術(shù)”。 直到60年代初，在核武器研究的推進(jìn)下，計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展引起了通用計(jì)算機(jī)“畫”的應(yīng)用。1963年，加拿大測(cè)量學(xué)家R.F.Tomlinson首先提出“地理信息系統(tǒng)”這個(gè)概念，建立了世界上第一個(gè)地理信息系統(tǒng)“

10、加拿大地理信息系統(tǒng)”，用于自然資源的管理和規(guī)劃。1965年，美國(guó)哈佛大學(xué)土地測(cè)量專業(yè)的學(xué)生J.Dangermond在畢業(yè)論文中設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的GIS系統(tǒng)，畢業(yè)后1969年成立了Esri公司，成為推動(dòng)GIS發(fā)展的重要里程碑。1967年世界上第一個(gè)實(shí)際操作的GIS系統(tǒng)是由聯(lián)邦能源、礦物和資源部門在安大略省的渥太華開發(fā)的。 該系統(tǒng)是由Roger Tomlinson開發(fā)的，稱為“Canadian GIS”(CGIS )。 它被用于存儲(chǔ)、分析和處理已收集的加拿大土地庫(kù)存列表(CLI )的數(shù)據(jù)。 CLI以1:250，000的比例尺對(duì)土壤、農(nóng)業(yè)、休閑、野生生物、水鳥、林業(yè)、土地利用等各種信息進(jìn)行了加拿大農(nóng)村土地

11、能力測(cè)定，并附加等級(jí)分類因素進(jìn)行了分析。CGIS是世界上第一個(gè)“系統(tǒng)”，對(duì)“圖紙”的應(yīng)用進(jìn)行了改進(jìn)，它具有霸權(quán)、測(cè)量、數(shù)據(jù)數(shù)字化/掃描的功能，支持跨大陸的國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)，將線編碼為具有真正的嵌入拓?fù)涞摹盎　?，屬性和位置信息其開發(fā)者、地理學(xué)家Roger Tomlinson被稱為“GIS之父”。雖然CGIS已經(jīng)完成到了20世紀(jì)70年代，但由于這花了很長(zhǎng)時(shí)間，所以在最初的發(fā)展時(shí)期，CGIS無法與銷售各種商業(yè)地圖應(yīng)用程序(如Intergraph )的供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)。 微型計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展使ESRI和CARIS這樣的供應(yīng)商合并了許多CGIS特征，并結(jié)合了空間和屬性信息分離的第一代方法和組織屬性數(shù)據(jù)的第二代方法

12、進(jìn)入了數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。 20世紀(jì)80年代和90年代的產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)刺激了應(yīng)用了GIS的UNIX工作站和電腦的快速增長(zhǎng)。 到20世紀(jì)末，在各種系統(tǒng)中迅速增長(zhǎng)，在相關(guān)的少量平臺(tái)上已經(jīng)牢固規(guī)范。 另外，用戶開始提出在因特網(wǎng)上觀看GIS數(shù)據(jù)的概念，并且要求數(shù)據(jù)的形式和傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化。2.1.3地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)(1)有綜合發(fā)展的傾向GIS、遙感(RS )和全球定位系統(tǒng)(GPS)3S集成技術(shù)的發(fā)展受到世界各國(guó)普遍重視。 RS主要著眼于信息獲取和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的GIS主要是空間信息的管理、分析，GPS是空間定位、導(dǎo)航。 GIS的綜合發(fā)展趨勢(shì)也體現(xiàn)在與PS、互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的整合上。(2)開放式GISGIS

13、數(shù)據(jù)共享和交互操作促進(jìn)了GIS社會(huì)化的發(fā)展。 開放式GIS協(xié)會(huì)(OGC )打破目前JR業(yè)各地區(qū)、各部門、各企業(yè)各自經(jīng)營(yíng)的局面，促進(jìn)PR社會(huì)化發(fā)展。(3)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展GIS產(chǎn)業(yè)的對(duì)象主要是硬件、軟件、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、電子數(shù)據(jù)、遙感信息的獲取和處理、系統(tǒng)開發(fā)和集成、咨詢和技術(shù)服務(wù)。(4)向模塊式發(fā)展采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)開發(fā)組件型GIS是GIS軟件發(fā)展的必然趨勢(shì)，GIS軟件的構(gòu)成性、擴(kuò)展性和開放性更強(qiáng)，進(jìn)行二次開發(fā)更方便。2.1.4地理信息系統(tǒng)的特征和優(yōu)點(diǎn)(1)GIS的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)包括地理數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)和時(shí)間數(shù)據(jù)。 利用GIS管理和操作空間數(shù)據(jù)是GIS區(qū)別于其他信息系統(tǒng)的根

14、本標(biāo)志，也是技術(shù)難點(diǎn)之一。(2)GIS的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于其空間分析能力GIS獨(dú)特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復(fù)雜的查詢功能、強(qiáng)大的圖形處理和表達(dá)、空間模擬和空間決策支持等，能產(chǎn)生用傳統(tǒng)方法無法得到的重要信息，是GIS的重要貢獻(xiàn)。(3)GIS與地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)密切相關(guān)地理學(xué)是GIS的理論依據(jù)，為GIS提供了空間分析的基本視角和方法。 映射學(xué)為GIS提供了各種定位數(shù)據(jù)，其理論和算法可以直接用于空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理。(4)GIS和PS、PS相同之處：所有非圖形屬性數(shù)據(jù)都可以處理，與空間數(shù)據(jù)建立空間關(guān)系，并處理所描述對(duì)象的拓?fù)潢P(guān)系。差異：1)CAD/CAM建立了地理坐標(biāo)系統(tǒng)，無法完成地理坐標(biāo)變換

15、2)GIS的數(shù)據(jù)量比CAD和CAM的數(shù)據(jù)量多得多，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型更復(fù)雜，數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系更強(qiáng)3)CAD/CAM對(duì)GIS的地理意義2.2地理信息系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)煤礦地理信息系統(tǒng)平臺(tái)是典型的測(cè)量地理信息共享和網(wǎng)絡(luò)合作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了安全、生產(chǎn)等專業(yè)地圖數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的采集、輸入、記憶、檢索、查詢和空間分析，實(shí)現(xiàn)了多種方式的輸出、網(wǎng)絡(luò)管理和決策分析以及基于二維煤礦地理信息系統(tǒng)的煤礦三維環(huán)境系統(tǒng)平臺(tái)的功能體系主要由數(shù)據(jù)的引進(jìn)和導(dǎo)出、數(shù)據(jù)的輸入和輸出、基本圖紙、地圖編輯、專業(yè)地圖處理、空間處理分析、煤礦的三維環(huán)境建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)管理和決策等組成。1 )數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出：主要包括地圖數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出，數(shù)據(jù)的

16、導(dǎo)入和導(dǎo)出為數(shù)據(jù)共享提供了外部接口。 數(shù)據(jù)導(dǎo)入是從煤礦地理信息系統(tǒng)平臺(tái)的外部數(shù)據(jù)源(例如ASCII文本文件)獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)插入到地理圖形關(guān)系表或?qū)傩躁P(guān)系表中的過程。 導(dǎo)出數(shù)據(jù)后，將地理關(guān)系表和屬性關(guān)系表中的數(shù)據(jù)提取到特定用戶指定的格式的過程，例如將SQL Server表的內(nèi)容復(fù)制到Microsoft Access數(shù)據(jù)庫(kù)中。 煤礦地理信息系統(tǒng)平臺(tái)包括文本文件、ODBC數(shù)據(jù)源(Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)等)、OLE DB數(shù)據(jù)源(其他SQL Server實(shí)例等)、ASCII文本文件、Excel電子表格等特別是提供安全的生產(chǎn)監(jiān)視和綜合的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口，提供基于位置服務(wù)的應(yīng)用，例如基于WebGIS的監(jiān)視監(jiān)視應(yīng)用和自動(dòng)監(jiān)視應(yīng)用。2 )數(shù)據(jù)的輸入輸出：主要包括地圖數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的輸入輸出。 數(shù)據(jù)輸入主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。 例如，扶手跟蹤的數(shù)字化、自動(dòng)掃描輸入及手動(dòng)輸入等數(shù)據(jù)輸出是指，以表或地圖的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容和最終結(jié)果的畫面顯示、硬拷貝或打印輸出等。煤礦地理信息系統(tǒng)共享和協(xié)作平臺(tái)。以及地圖數(shù)據(jù)輸入屬性數(shù)據(jù)輸入地形圖地形圖基本礦圖地質(zhì)數(shù)據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)通風(fēng)數(shù)據(jù)基本圖形功能地圖編輯功能點(diǎn)元素直線折疊起來線圓弧注記錄下