趙林林, 劉榮梅

(中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心, 北京　100037)

基于MAPGIS的1∶5萬地質(zhì)圖管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

趙林林, 劉榮梅

(中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心, 北京100037)

摘要：針對目前獲取的海量區(qū)域地質(zhì)圖數(shù)據(jù)管理難的問題，提出了建立1∶5萬區(qū)域地質(zhì)圖數(shù)字化建庫內(nèi)容的管理方法。在研究MAPGIS技術和相關計算機技術的基礎上，設計了一種GIS應用系統(tǒng)的解決方案。該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)入庫管理、屬性代碼轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分布式存儲管理、空間查詢、地理要素檢索、地理內(nèi)容檢索等功能。實驗結(jié)果表明，地質(zhì)圖管理系統(tǒng)為區(qū)域地質(zhì)圖數(shù)據(jù)規(guī)范化管理提供了基礎平臺，對保證區(qū)域地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建設成果數(shù)據(jù)積累和社會服務應用具有重要意義。

關鍵詞：MAPGIS;地質(zhì)圖;管理系統(tǒng);1∶5萬

0引言

區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫建設是運用計算機技術和數(shù)據(jù)庫技術，對以往不同比例尺大小的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料或未數(shù)字化建庫的地質(zhì)資料進行數(shù)字化[1]。1∶5萬區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫建設主要是對20世紀60年代以來我國系統(tǒng)開展的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作中所獲得的海量基礎地質(zhì)成果資料，應用現(xiàn)代計算機技術、空間數(shù)據(jù)庫管理技術和信息共享技術，進行數(shù)字化、匯總、建庫和管理。1∶5萬區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫建設始于1998年，2000年起在除上海外的各省(區(qū)、市)進行試點性空間數(shù)據(jù)庫建設，2003年度開始進行全國性空間數(shù)據(jù)庫建設。截至2012年度，全國已累計完成3 439幅區(qū)域地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫建設。通過數(shù)字化建庫，形成了ArcGIS空間數(shù)據(jù)庫和MAPGIS數(shù)據(jù)庫以及元數(shù)據(jù)庫等系列產(chǎn)品，這些產(chǎn)品為我國的基礎地質(zhì)研究、礦產(chǎn)資源評價、國土資源開發(fā)利用、區(qū)域規(guī)劃制定和地質(zhì)環(huán)境保護等領域提供切實有效的數(shù)字化信息和服務，進一步推進了全國基礎地學數(shù)據(jù)信息的社會化共享和服務，提高了地質(zhì)信息的利用率，體現(xiàn)國家基礎地質(zhì)工作的價值[2]。

本文根據(jù)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫管理應用的需要，以MAPGIS 6.7為GIS二次開發(fā)平臺，運用GIS技術和計算機技術，開發(fā)實現(xiàn)了地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，這對區(qū)域地質(zhì)圖的管理應用發(fā)揮了重要作用。

1關鍵技術

1.1　組件技術

組件(Components)是微軟公司開發(fā)的一種新的軟件開發(fā)技術，組件技術是目前常用的開發(fā)軟件的一種重要方法，應用十分廣泛。應用組件，可以操縱、共享和訪問由其他進程所提供的方法和數(shù)據(jù)[3]。同時，組件技術具有以下優(yōu)點：①組件可以在多個應用系統(tǒng)中進行共享和重復利用，大大節(jié)省開發(fā)時間，節(jié)約成本投入； ②組件技術采用面向?qū)ο笏枷?；③組件與語言、平臺無關，開發(fā)人員可以根據(jù)需要，采用不同語言和不同的操作系統(tǒng)[4]；④組件支持將應用系統(tǒng)擴展到網(wǎng)絡環(huán)境。

1.2　MAPGIS技術

MAPGIS是武漢中地數(shù)碼科技有限公司開發(fā)的GIS基礎平臺軟件系統(tǒng)。MAPGIS是集地圖輸入編輯、空間數(shù)據(jù)庫管理和空間分析為一體的GIS基礎平臺[5]。作為國內(nèi)成熟的GIS基礎開發(fā)平臺，MAPGIS給開發(fā)人員提供了多種二次開發(fā)方式，滿足不同層次、不同應用的需求。

2系統(tǒng)架構設計

2.1　系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)總體設計采用3層架構，如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)結(jié)構設計

2.1.1數(shù)據(jù)層

系統(tǒng)在管理地質(zhì)圖等相關數(shù)據(jù)時，建立了多個數(shù)據(jù)庫，具體如下：

(1)mapdata_index.mdb數(shù)據(jù)庫: mapdata_index.mdb數(shù)據(jù)庫包含多個數(shù)據(jù)表，其中：allsheet數(shù)據(jù)表記錄在與中國疆土有關的所有1∶5萬圖幅的圖幅號和圖幅名；mapNo數(shù)據(jù)表記錄所有入庫的標準圖幅的地質(zhì)圖，有圖幅號、MAPGIS工程文件名、地質(zhì)圖的存儲路徑、入庫日期等；Shfilenum數(shù)據(jù)表記錄入庫的MAPGIS經(jīng)緯度格式的地質(zhì)圖分層文件，有圖幅號、文件存儲路徑、文件分層代碼、入庫日期等。

(2)mapinfo.mdb 數(shù)據(jù)庫: 其中field_name_app數(shù)據(jù)表記錄將要進行代碼轉(zhuǎn)換的圖層文件所涉及的字段、字段類型和字段長度。

(3)niandai.mdb 數(shù)據(jù)庫： 中國巖石地層辭典，記錄地層名稱、地層編號、命名單位等。

(4)work_log.mdb 數(shù)據(jù)庫: 其中user_info數(shù)據(jù)表記錄用戶信息，包括用戶名、密碼。

(5)代碼2008.mdb 數(shù)據(jù)庫: 代碼2008.mdb 數(shù)據(jù)庫是根據(jù)《代碼字典2008.mdb》簡化而來，包括數(shù)據(jù)庫建設所用的地理地質(zhì)部分代碼表，記錄字段名、代碼、漢字名、英譯名等。

2.1.2系統(tǒng)層

該系統(tǒng)層主要是實現(xiàn)各個子系統(tǒng)或功能模塊間的互操作，保證系統(tǒng)的可擴展性、可管理性、數(shù)據(jù)一致性和應用安全性等。

2.1.3應用層

系統(tǒng)與用戶的主要接口，通過表示層定位用戶與系統(tǒng)的交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、查詢檢索等功能。

2.2　系統(tǒng)功能框架

根據(jù)1∶5萬地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫建設的成果數(shù)據(jù)管理與服務的需要，設計開發(fā)基于MAPGIS管理系統(tǒng)，系統(tǒng)具有圖形導航的數(shù)據(jù)查詢檢索、入庫管理等功能，并根據(jù)檢索結(jié)果形成用于數(shù)據(jù)服務的數(shù)據(jù)包。系統(tǒng)功能設計基本框架如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)功能框架

2.3　數(shù)據(jù)組織方式

基于MAPGIS平臺的全國1∶5萬區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織分為管理性數(shù)據(jù)組織和地質(zhì)圖數(shù)據(jù)組織兩個部分：

(1)管理性數(shù)據(jù)組織。管理性數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)的目錄結(jié)構、數(shù)據(jù)層名稱、進行空間數(shù)據(jù)管理的元數(shù)據(jù)管理信息和進行查詢的空間數(shù)據(jù)的屬性信息。在方便、快捷、人性化的設計原則前提下，根據(jù)數(shù)據(jù)多屬性的特征，兼顧傳統(tǒng)的專業(yè)習慣，采用多種分類方式組織和展示各類數(shù)據(jù)，為用戶提供多種查詢、訪問方式?？紤]以元數(shù)據(jù)、目錄數(shù)據(jù)為基礎，按照地質(zhì)要素和數(shù)據(jù)類型(圖像、矢量)等管理組織數(shù)據(jù)。管理的數(shù)據(jù)類型包括分幅的以度為單位的地質(zhì)地理圖、投影的分幅全要素地質(zhì)圖、元數(shù)據(jù)、掃描圖、文檔資料。

(2)地質(zhì)圖數(shù)據(jù)組織。地質(zhì)圖的數(shù)據(jù)主要包括空間數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、DRG數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)說明數(shù)據(jù)等。管理數(shù)據(jù)和地質(zhì)圖數(shù)據(jù)的區(qū)別主要在于管理數(shù)據(jù)是系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)管理的，由系統(tǒng)自己生成。數(shù)據(jù)可以存放在不同的硬盤上。在數(shù)據(jù)的命名上，由于數(shù)據(jù)生產(chǎn)原因，同一圖幅數(shù)據(jù)可能由多個單位生產(chǎn)，并產(chǎn)生多個文件名相同、內(nèi)容不同的數(shù)據(jù)，這時需要在以圖幅號作為目錄名的后面加上其他字符以示區(qū)別。

2.4　系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

在軟件開發(fā)環(huán)境和語言選擇上，通常選用VB、VC++、DELPHI等可視化編程語言。較其他幾種語言，VISUAL BASIC語言簡單易學，且功能強大，面向?qū)ο笤O計，具有可視化集成開發(fā)環(huán)境，擴充性好，開發(fā)者容易掌握和運用，對管理軟件開發(fā)容易實現(xiàn)，因此選用VB語言為區(qū)域地質(zhì)圖管理系統(tǒng)二次開發(fā)語言工具[6]。

3系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)

3.1　空間數(shù)據(jù)管理

3.1.1數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理主要是指系統(tǒng)針對1∶5萬區(qū)域地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫建設要求提交的各類數(shù)據(jù)與資料進行管理，包括空間數(shù)據(jù)、成圖數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)及文檔等，主要功能包括數(shù)據(jù)的導入導出，數(shù)據(jù)的加載入庫與卸載，屬性代碼轉(zhuǎn)換瀏覽、保存、數(shù)據(jù)分布式存儲管理功能、同一圖幅有多個省制作未形成統(tǒng)一的圖幅數(shù)據(jù)的管理等，如圖3所示。

圖3　數(shù)據(jù)管理功能

針對地質(zhì)數(shù)據(jù)格式復雜、文件破碎的特點，系統(tǒng)實現(xiàn)了地質(zhì)數(shù)據(jù)批量數(shù)據(jù)入庫功能，解決了手工導入速度慢、效率低、易出錯等問題[7]，在實際工作中應用十分廣泛。

3.1.2數(shù)據(jù)瀏覽

基于GIS圖形數(shù)據(jù)顯示基本功能，主要包括圖形放大、縮小、全屏顯示漫游、屬性數(shù)據(jù)顯示、元數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)及文本的顯示與瀏覽等。

以面圖元屬性瀏覽為例(圖4)，系統(tǒng)根據(jù)選中面圖元，顯示選中圖元的屬性內(nèi)容，同時系統(tǒng)自動將屬性代碼轉(zhuǎn)換為相應中文。其中地層名稱自動關聯(lián)巖石地層數(shù)據(jù)庫，查詢地層單位名稱，系統(tǒng)還進一步自動查詢地層命名、巖性、分布特征等詳細信息。

圖4面圖元屬性

Fig.4Surface primitive attribute

3.1.3系統(tǒng)參數(shù)設置

為了更好地進行數(shù)據(jù)的管理和應用，開發(fā)了系統(tǒng)參數(shù)設置功能，該功能主要包括：進行線緩沖區(qū)半徑的設置、數(shù)據(jù)拷貝設置、Reader路徑設置和用戶密碼設置等，實現(xiàn)系統(tǒng)的不同參數(shù)的修改和設置。

3.2　空間數(shù)據(jù)檢索

為了進行地質(zhì)數(shù)據(jù)的直接成圖，在系統(tǒng)中所有的地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)都采用統(tǒng)一的地理坐標系統(tǒng)。在空間數(shù)據(jù)檢索中，系統(tǒng)根據(jù)用戶提供的各種空間范圍，將此范圍內(nèi)的地質(zhì)圖數(shù)據(jù)提取出來，并根據(jù)用戶要求進行投影變換，完成數(shù)據(jù)的拼接和成圖。

3.2.1空間范圍檢索

在系統(tǒng)空間范圍檢索查詢中，查詢方式分為矩形、多邊形、行政區(qū)域、圖幅等空間范圍檢索，如圖5所示。

圖5空間范圍檢索

Fig.5Spatial range retrieval

根據(jù)實際需求，系統(tǒng)可以根據(jù)添加感興趣線，依據(jù)預先設定的檢索半徑，沿著感興趣線，查詢檢索出相關圖幅的地質(zhì)圖，同時根據(jù)緩沖半徑進行自動裁剪，自動建立工程文件。

3.2.2地質(zhì)要素檢索

地質(zhì)要素的檢索是基于空間范圍，在地質(zhì)要素集中根據(jù)屬性進行檢索。選擇不同的圖層、不同的屬性字段后，屬性列表隨著更新變化。在檢索時，首先要確定圖層。圖層確定后，通過添加檢索條件，設置檢索結(jié)果輸出的文件存儲路徑和文件名。在這個檢索結(jié)果的基礎上還可以查詢面狀地質(zhì)要素的更詳細的屬性信息。圖6為地質(zhì)要素檢索界面。

圖6　地質(zhì)要素檢索

3.2.3地理要素檢索

地理要素檢索是在地質(zhì)數(shù)據(jù)空間范圍檢索的基礎上，用戶可選擇不同的地理要素進行檢索。具體指通過添加基礎地理內(nèi)容，主要包括居民地、行政界線、交通、水系和等高線等地理內(nèi)容進行檢索查詢，如圖7所示。

圖7　地理要素檢索

3.2.4保存查詢結(jié)果

對于查詢結(jié)果，系統(tǒng)可以生成工程文件，保存在相應目錄下。同時，系統(tǒng)在生成工程文件時，還可以同時進行代碼的轉(zhuǎn)換。

4應用效果分析

1∶5萬區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是隨著區(qū)域地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫建設工作的不斷推進，大量建成的區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)需要進行統(tǒng)一的管理和存儲，應用數(shù)據(jù)庫技術和地理信息技術，開發(fā)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。應用該系統(tǒng)，數(shù)據(jù)入庫、管理更加便捷，查詢檢索更加有效、準確。

借助1∶5萬區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，保證了空間數(shù)據(jù)庫建設的穩(wěn)步開展。本著區(qū)域地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫邊建設邊服務的宗旨，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫成果已在全國各省礦產(chǎn)資源潛力評價等重大專項中全面應用；同時先后為中國地震局地殼應力研究所、地質(zhì)力學所、武警黃金部隊、地調(diào)院、大區(qū)地調(diào)中心等單位提供數(shù)據(jù)服務2 800余幅，數(shù)據(jù)庫成果應用于基礎地質(zhì)研究、礦產(chǎn)資源勘查評價、礦產(chǎn)勘查規(guī)劃、地震活動研究、旅游地質(zhì)、抗旱打井等社會各領域應用。

5結(jié)論

基于MAPGIS的 1∶5萬地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了檢索結(jié)果按國家標準規(guī)定的投影方式進行自動編圖，方便數(shù)據(jù)與其他主頁圖形數(shù)據(jù)的自動扣合，可作為編制各種同比例尺專題圖件的基礎地質(zhì)信息庫，為快速編輯出版各種專題圖提供了有效的解決辦法和有力支持；系統(tǒng)首次實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理。由于數(shù)據(jù)庫建設工作成果主要是分散的各承擔單位，在數(shù)據(jù)的管理和應用上差異較大，阻礙了數(shù)據(jù)庫成果的進一步社會化應用，系統(tǒng)開發(fā)相應功能，對數(shù)據(jù)進行了規(guī)范化存儲和管理，提高了數(shù)據(jù)管理和應用效率；系統(tǒng)建立了全國地質(zhì)數(shù)據(jù)庫和地理地圖元數(shù)據(jù)庫，為地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查、管理、規(guī)劃與經(jīng)濟建設提供了方便翔實的數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)庫信息資源的共享和管理奠定了基礎。

參考文獻：

[1]黃祥芝.湖北省區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫建設[J].資源環(huán)境與工程,2011, 25(6) :642-647.

[2]馬瑜宏,王紀存,謝頌詩.區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)建庫質(zhì)量控制的MapGIS分析[J].地球信息科學學報,2011, 13(6) :758-762.

[3]潘愛民.COM原理與應用[M].北京：清華大學出版社,2001.

[4]楊珍,劉永,琚鋒.MAPGIS-IMS組件結(jié)構研究及開發(fā)示例[J].測繪科學,2007, 32(4):83-85.

[5]李祥,郭福生.MAPGIS二次開發(fā)中圖數(shù)松散耦合機制的實現(xiàn)方案[J].計算機應用與軟件,2004, 21 (10):113-115.

[6]馬長發(fā).基于VB的MAPGIS組件式二次開發(fā)[J].新疆師范大學學報(自然科學版) ,2005,24(2) :37-43.

[7]劉燦娟,毛先成,陳振.綜合地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].地質(zhì)找礦論叢,2011,26 (1) :108-112.

The Design and Realization of the Management System for 1∶50,000

Geological Map based on MAPGIS

ZHAO Lin-lin, LIU Rong-mei

(DevelopmentResearchCenterofChinaGeologicalSurvey,Beijing100037,China)

Abstract:Considering that it is difficult to manage the massive regional geological map data, we proposed a method for managing the digital construction contents by establishing the 1∶50,000 regional geological map management system. Base on the study of technologies relating to MAPGIS and computer science, we put forward a high efficient GIS application solution which has the function of data warehousing management, property code conversion, distributed data storage management, spatial query, geographic elements and content retrieval. Experiments showed the geological map management system could provide a basic platform for regional geological map data standardization management, and this had great significance to ensure the data accumulation of regional geological database construction and the application of social services.

Key words:MAPGIS; geological map; management system; 1∶50,000

通信作者：劉榮梅(1978—)，高級工程師，主要從事地學數(shù)據(jù)庫建設。 Email:alrmei@126.com。

作者簡介：趙林林(1986—)，碩士，主要從事數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)開發(fā)。Email:zlinlin@mail.cgs.gov.cn。

基金項目：中國地質(zhì)調(diào)查“區(qū)域地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫建設 (編號：1212010550101)”項目資助。

收稿日期：2014-08-07； 改回日期： 2014-09-02。

中圖分類號：G250.7

文獻標志碼：A

文章編號：2095-8706(2015)01-0055-06