張維寬，安華育，趙海霞

（青海省地質(zhì)調(diào)查院 青海 西寧 810012）

基于GIS的數(shù)字地質(zhì)測繪管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

張維寬，安華育，趙海霞

（青海省地質(zhì)調(diào)查院 青海 西寧 810012）

數(shù)字測繪系統(tǒng)是借助計算機輔助軟件，對地理及空間數(shù)據(jù)進行輸入、管理、輸出操作的測繪系統(tǒng)。文中以GIS技術為核心設計地質(zhì)測繪管理系統(tǒng)，詳細介紹該系統(tǒng)地籍管理、土地利用、工程應用、地下管線管理模塊的功能，遵循實用、方便、便于推廣的原則，提出本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計方案及工程應用模塊數(shù)據(jù)庫E-R圖，進一步闡述工程應用模塊、登陸模塊及土地利用模塊的實現(xiàn)方式，表明設計的地質(zhì)測繪系統(tǒng)對提升管理水平和工作效率具有較好的應用價值。

GIS；數(shù)字地質(zhì)測繪；管理系統(tǒng)；設計與實現(xiàn)

數(shù)字化測繪技術是普遍使用的測繪手段，數(shù)字化測繪所提供的電子數(shù)據(jù)是GIS系統(tǒng)最重要的數(shù)據(jù)來源。傳統(tǒng)數(shù)字化測繪系統(tǒng)提供的電子數(shù)據(jù)已經(jīng)無法滿足GIS系統(tǒng)的需求，因此，開發(fā)基于GIS技術的數(shù)字化測繪系統(tǒng)顯得尤為重要。隨著科學技術的快速發(fā)展，越來越多的科學技術逐漸應用到地質(zhì)測繪中，GIS測繪技術是一種多學科的交叉技術，GIS測繪技術綜合地理空間技術、地理模型分析法等，為用戶提供多空間動態(tài)地理信息服務，該技術不單能有效管理空間屬性環(huán)境信息，也能對資源環(huán)境實施多次重復測試[1]。基于GIS的數(shù)字地質(zhì)測繪系統(tǒng)具有自動化效率高。繪圖美觀、規(guī)范、精確等優(yōu)點，確保獲得高精度的繪制成果。

1　簡述GIS技術

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術是基于地理學信息建立信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合信息技術、計算機等多項技術作為地理數(shù)據(jù)管理、分析信息的計算機系統(tǒng)。GIS技術是20世紀60年代興起的一數(shù)據(jù)為中心的測量技術，借助GIS技術能完成工程測量，獲得準確的測量結果，從而提升項目工程的施工質(zhì)量[2]。GIS技術核心功能是把數(shù)據(jù)信息轉變?yōu)榭臻g地理圖形，不論在測量和工程建設領域都能廣泛應用。我國GIS技術發(fā)展起步較晚，從地質(zhì)測量角度可將其分為三維數(shù)據(jù)管理、對象管理、空間分析等內(nèi)容。實施地質(zhì)測量時，測量人員借助GIS技術錄入數(shù)據(jù)信心，并與其他數(shù)據(jù)完成快速轉換。同時，測量人員借助GIS技術創(chuàng)建三維模型，達到可視化選擇的目的。

2　設計地質(zhì)測繪管理系統(tǒng)模塊結構

2.1總體設計

GIS數(shù)字地質(zhì)測繪管理系統(tǒng)將位圖、矢量圖、表格等一切可電子化的數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫內(nèi)，根據(jù)相應的分類，對所有資料展開統(tǒng)一的管理，隨之借助服務器層響應用戶的請求，并對整個系統(tǒng)業(yè)務展開處理，最后發(fā)布至網(wǎng)上實現(xiàn)用戶對所需資料的檢索和共享效果[3]。想要設計性能良好的數(shù)字測繪管理系統(tǒng)，必須綜合考慮系統(tǒng)目標、用戶使用風格、數(shù)據(jù)對外接口等方面的情況。數(shù)據(jù)對外接口主要進行對數(shù)據(jù)進行輸入與輸出、交換等操作[4]。根據(jù)用戶的使用風格設計友好的界面，設計快捷的操作方式滿足用戶的需求，地質(zhì)測繪管理系統(tǒng)劃分為地下管線管理模塊、土地利用模塊、工程應用模塊、地籍管理模塊4個部分，每個模塊具有多個小功能，系統(tǒng)模塊結構如圖1所示。

圖1　數(shù)字地質(zhì)測繪管理系統(tǒng)結構簡圖

2.2設計地下管線模塊

地下管線模塊能夠為地下管線管理提供有效的數(shù)據(jù)支持，滿足用戶使用要求，從而降低工作強度。根據(jù)地質(zhì)測繪行業(yè)管理現(xiàn)狀及設計目標，地下管線模塊主要包括錄入管線數(shù)據(jù)、管理管線屬性數(shù)據(jù)、輸出管線信息等功能[5]。設計前采用各類方式收集原始數(shù)據(jù)信息，收集的原始數(shù)據(jù)實施恰當?shù)奶幚砗笞鳛榛緮?shù)據(jù)，系統(tǒng)對繪圖提供各類有用信息，隨之實施計算根據(jù)預先設置的數(shù)據(jù)結構方式完成存儲操作，創(chuàng)建一套滿足繪圖的地下管線數(shù)據(jù)庫。本數(shù)據(jù)庫可以繪制管線圖，也可生成數(shù)字化管網(wǎng)圖，從而向GIS提供所需的管線屬性數(shù)據(jù)及空間數(shù)據(jù)。

2.3設計地籍管理模塊

地籍管理模塊主要包括界址點管理、繪制地基表格、宗地屬性信息管理等部分。權屬生成管理就是根據(jù)界址位置直接繪制權屬圖，也可以生成權屬文件，再依據(jù)權屬文件相關內(nèi)容繪制權屬圖[6]。①繪制表格：對地籍表格進行繪制時，想要根據(jù)制定表格情況設置原點位置，隨之系統(tǒng)讀取符合本表格的宗地數(shù)據(jù)及界址點，進行預處理后的數(shù)據(jù)填入表格框內(nèi)，從而形成所需的地籍表格。②管理宗地屬性信息：宗地屬性信息主要功能如下：查詢宗地屬性、輸入或輸出宗地屬性、標記宗地門牌號等，對宗地屬性信息進行修改操作時，先要選定需要修改的宗地號，隨之在彈出的對話框內(nèi)對屬性信息進行修改。③管理界址點：管理界址點能夠?qū)缰伏c進行修改、排序等操作，繪制界址點成功表格時，要選定形成界址點成功標的土地分線數(shù)及宗地號，從而獲取界址點相關信息，從而繪制合理的界址點成果表。界址點管理包括查找、修改、刪除界址點信息等功能，其功能結構如圖2。④權屬生成管理：管理權屬生成文件的方式較多，用戶可根據(jù)工程的情況選擇，可以通過圖形權屬輸入宗地各類信息，也可通過界址線生成權屬。

圖2　界址點管理結構簡圖

2.4設計合理的數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫是存儲在計算機中，有組織、能夠共享的數(shù)據(jù)集合，數(shù)據(jù)庫不單也可存儲數(shù)據(jù)，也可對數(shù)據(jù)展開相應的操作。與常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)只有數(shù)值、文字等內(nèi)容比較，測繪管理數(shù)據(jù)庫必須能夠看清直觀性圖形，因數(shù)據(jù)類型多種多樣、數(shù)據(jù)內(nèi)容比較龐大，使用GIS空間數(shù)據(jù)引擎應用模式完成數(shù)據(jù)庫的建設[7]。針對不同使用者或者應用群體，必須綜合分析數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)并進行組織和分類操作，從而滿足各個方面的需求[8]。E-R圖能描述現(xiàn)實世界中的各類實體，但并不設計描述實體在系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，本方法被稱作E-R模式。E-R圖中包含實體、屬性、聯(lián)系三種符號，一般采用 矩形表示實體，橢圓或圓角矩形表示屬性，聯(lián)系采用菱形表示[9]。工程應用模塊包括坐標、實體面積、實體標號、過濾屬性實體等內(nèi)容，實體編號是其編碼的唯一表示，進行編碼時，系統(tǒng)能夠自動生成無需添加，工程應用模塊E-R圖3。

圖3　工程應用模塊E-R圖

2.5土地利用管理模塊

土地利用管理模塊主要功能是設計圖斑，先要繪制合理的圖斑弧線，在繪制完成的圖斑弧線內(nèi)選定某一點，輸入相關的屬性信息，系統(tǒng)直接生成圖斑。圖斑生成后必須對其屬性實施管理，主要包括添加圖斑屬性、修改或查詢圖斑等功能。建筑物管理模塊主要操作有：標注建筑物屬性、查詢或修改建筑物屬性數(shù)據(jù)等。進行操作時，先要生成建筑物邊界，隨之對建筑物實施標注并添加相應的屬性，保存建筑物。

3　地質(zhì)測繪管理系統(tǒng)部分模塊的實現(xiàn)

3.1登陸模塊的實現(xiàn)

登陸模塊就是用戶進入測繪系統(tǒng)時，必須進行身份驗證，用戶通過身份驗證后方可進入系統(tǒng)。登陸模塊能夠驗證登陸者是否為合法用戶，從而保障系統(tǒng)的安全性。用戶輸入用戶名稱和密碼，兩者相匹配方可進入數(shù)據(jù)庫，從而登陸成功。如果不匹配，系統(tǒng)會發(fā)出用戶名或登陸密碼錯誤的提示信息，必須進行再次登陸，系統(tǒng)登陸模塊流程如圖4。

3.2工程應用模塊實現(xiàn)

用戶可以借助工程應用模塊幾何要素查詢功能，從菜單上選取需要查詢位置的距離、坐標點、實體面積等信息[10]。如果查詢點坐標信息，使用鼠標點擊需要查詢的點，即可獲得點坐標值及高程信息。查詢點坐標流程如圖5。如果查詢兩點之間的距離，采用鼠標分別點擊需要查詢的兩個點，系統(tǒng)會返回兩點的坐標數(shù)值，兩點間的距離及本線段偏移量也會表現(xiàn)出來[11]。若查詢實體面積，用戶使用鼠標點擊圖上實體即可獲得所選內(nèi)容的實體面積，必須注意，選擇的實體應處于閉合狀態(tài)。

圖4　測繪管理系統(tǒng)登陸模塊流程圖

圖5　查詢點坐標流程圖

實體編碼管理具有增加、查詢、刪除、修改編碼信息的功能，如果增加實體編碼，根據(jù)系統(tǒng)提示選定需要增加的實體，若挑選的實體存在編碼，即可返回該實體編碼，并發(fā)出該實體已有編碼的信息，反之，提示用戶為該實體編寫新的編碼，按回車鍵表示完成本實體添加編碼操作[12]。若用戶想要查詢某個實體的編碼，根據(jù)系統(tǒng)提示選定需要查詢的實體，從而掌握該實體的編碼信息。查詢坐標的部分代碼如下：輸出：

如果用戶想要修改實體編碼信息，選定需要修改編碼的實體，選擇某一個實體，若該實體并沒有編碼信息，系統(tǒng)提示編碼不存在，并執(zhí)行返回操作[13]。否則，會提示用戶輸入設定的編碼信息，按下回車鍵，新編寫的編碼會替代原有的編碼，從而完成修改實體編碼的操作。

3.3土地利用模塊的實現(xiàn)

土地利用模塊主要借助圖斑屬性對相應信息進行管理，主要包括添加、查詢、修改圖斑屬性的操作[14]。添加圖斑屬性是根據(jù)用戶輸入的各項信息，隨之選擇相對應的圖斑實施添加操作。修改圖斑是指選定相應的位置后，系統(tǒng)會彈出修改界面，用戶根據(jù)提示進行修改操作，修改完成后直接保存。刪除圖斑屬性是指用戶選定需要刪除的圖斑，點擊刪除即可。

建筑物屬性管理主要包括添加、查詢、修改建筑物屬性等功能，添加建筑物屬性通過用戶輸入的建筑物層數(shù)、面積、邊長等信息，在圖上選定建筑物的位置即可完成添加操作[15]。修改建筑物屬性根據(jù)用戶選定的建筑物位置，系統(tǒng)自行彈出修改建筑物屬性的界面，用戶修改相應的數(shù)值進行存儲即可。

4　結束語

總之，在信息化、數(shù)字化時代，測繪資料能否有效利用與測繪各行業(yè)的發(fā)展有著必然的聯(lián)系。文中基于GIS技術設計的數(shù)值地質(zhì)測繪管理系統(tǒng)，具有GIS空間分析功能和數(shù)據(jù)管理功能，設計合理的土地利用、工程應用、地籍管理等模塊，提升系統(tǒng)的安全性和管理效率。

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Design and implementation of digital geological mapping management system based on GIS

ZHENG Wei-kuan，AN Hua-yu，ZHAO Hai-xia
（Qinghai Institute of Geological Survey，Xining 810012，China）

the digital surveying and mapping system is based on the computer aided software，the mapping system of the input，management and output operation of GIS and spatial data.In this paper，the GIS technology is the core of the design of geological mapping management system，the system of cadastral management，land use，engineering application，underground pipeline management module functions，follow the principle of practical，convenient，easy to promote，the system database design scheme and Engineering Application module database E-R chart，further elaborated the design of geological mapping system to improve the management level and work efficiency has good application value.

GIS；digital geological mapping；management system；design and Implementation

TN99

A

1674－6236（2016）21-0153-03

2015-12-08稿件編號：201512090

張維寬（1969—），男，青海湟中人，高級工程師。研究方向：地質(zhì)工程測量。