趙曄

（遼寧省地理空間成果應(yīng)用中心，遼寧沈陽 110034）

為實現(xiàn)遼寧省礦產(chǎn)資源管理的科學(xué)化與規(guī)范化，充分利用大數(shù)據(jù)、地理信息+、人工智能等高科技手段對土地利用、環(huán)保、生態(tài)、地質(zhì)、礦業(yè)等空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行科學(xué)管理，促進全省礦業(yè)轉(zhuǎn)型升級與綠色發(fā)展，礦業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，遼寧省組織構(gòu)建了非煤礦山綜合治理技術(shù)支撐平臺。支撐平臺在匯總、精化了“三調(diào)”、土地、地質(zhì)、環(huán)保、礦政、礦山規(guī)劃等成果數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，兼顧非煤礦山綜合治理業(yè)務(wù)需求依據(jù)統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，建立了完整的、空間連續(xù)、主要要素時點統(tǒng)一的非煤礦山綜合治理技術(shù)支撐平臺數(shù)據(jù)庫（以下簡稱非煤數(shù)據(jù)庫）。

一、數(shù)據(jù)庫平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建模式

非煤數(shù)據(jù)庫基于Clien/Server 架構(gòu)開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（圖1），集成開發(fā)環(huán)境為Visual Studio 2010，根據(jù)需求分析，先進行構(gòu)件單元的設(shè)計與開發(fā)，以構(gòu)件化的設(shè)計開發(fā)思想，根據(jù)應(yīng)用與管理對象的不同，對軟件構(gòu)件進行靈活組裝搭建成不同的應(yīng)用系統(tǒng)；以ArcEngine 作為開發(fā)接口，提供了豐富的底層功能接口。

2.數(shù)據(jù)庫平臺系統(tǒng)架構(gòu)

依托成熟的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，針對多源數(shù)據(jù)成果的管理和存儲，通過平臺對數(shù)據(jù)庫進行瀏覽查詢、統(tǒng)計分析、制圖、報表等操作，輔助非煤礦山治理工作需求，快速輸出符合標(biāo)準(zhǔn)或符合用戶分析報告要求的各類圖件。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施是支撐遼寧省非煤礦山綜合治理多源數(shù)據(jù)管理、共享、服務(wù)以及應(yīng)用所需的網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)軟硬件設(shè)備及其運行環(huán)境，主要包括計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源等。

（2）數(shù)據(jù)資源層

數(shù)據(jù)資源層由非煤礦山綜合治理多源數(shù)據(jù)庫成果數(shù)據(jù)組成，主要包含7個要素集：環(huán)境集(envi)、地質(zhì)集(geology)、基本農(nóng)田集(land)、非煤礦山集(mine)、礦山規(guī)劃集(mineplan)、三調(diào)矢量集(vector3)、三調(diào)影像集(image3)、天地圖服務(wù)(HeavenEarthService)。7個要素集為三類：非煤礦山集是本項目重點管理要素集，礦山規(guī)劃集、地質(zhì)集為非煤礦山修復(fù)治理、礦權(quán)設(shè)置和礦山轉(zhuǎn)型分析參考要素集，其它為背景參考要素集（圖2）。

（3）平臺組件層

平臺組件層是數(shù)據(jù)庫管理和應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的基本服務(wù)能力的體現(xiàn)，通過功能組件和服務(wù)接口向上能夠支撐應(yīng)用層的應(yīng)用構(gòu)建，向下通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問接口能夠操作數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)資源[1]。根據(jù)非煤礦山綜合治理數(shù)據(jù)庫管理和應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的需求，需要設(shè)計數(shù)據(jù)更新維護、系統(tǒng)運行管理、常規(guī)處理方面的功能組件以及信息查詢檢索、一般統(tǒng)計分析等方面的數(shù)據(jù)及功能服務(wù)。

（4）平臺應(yīng)用層

基于組件服務(wù)層提供的功能組件和服務(wù)接口，面向桌面端，面向不同接入模式進行應(yīng)用構(gòu)建。其中桌面應(yīng)用主要包括數(shù)據(jù)更新維護、系統(tǒng)安全管理、數(shù)據(jù)瀏覽、信息查詢檢索、統(tǒng)計分析以及其它方面的應(yīng)用[1]。

二、數(shù)據(jù)庫的建設(shè)流程

1.準(zhǔn)備工作

非煤數(shù)據(jù)庫服務(wù)器操作系統(tǒng)采用Windows Server 2016，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用PostgreSQL 9.x，空間數(shù)據(jù)引擎采用ArcSDE 10.7。

2.數(shù)據(jù)收集與整理

非煤數(shù)據(jù)庫目的是科學(xué)管理各種礦山地理信息成果，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)在同一平臺、同一地理框架下高效管理，涉及數(shù)據(jù)主要來源于2018年遼寧省事業(yè)單位機構(gòu)改革前隸屬于國土資源、測繪地理信息的多家單位，收集的數(shù)據(jù)涉及面比較廣，需要對數(shù)據(jù)進行匹配與融合、歸一化處理等數(shù)據(jù)預(yù)處理操作，生成滿足非煤礦山統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)源。雖然收集的數(shù)據(jù)都是成果數(shù)據(jù)但還存在部分坐標(biāo)系統(tǒng)不一致，需要通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方式將所有數(shù)據(jù)都統(tǒng)一到國家2000坐標(biāo)系。另外涉及的數(shù)據(jù)都是各方面專業(yè)數(shù)據(jù)，信息量比較大，需要根據(jù)需要對屬性信息進行篩選[2]。

3.數(shù)據(jù)入庫

（1）入庫前檢查

為確保非煤數(shù)據(jù)庫各種成果數(shù)據(jù)順利入庫，需要對涉及數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。主要通過人工、軟件檢查相結(jié)合的方法，通過軟件進行批量檢查、輔助以人工檢查。主要針對屬性結(jié)構(gòu)的一致性，空間的拓?fù)潢P(guān)系以及空間參考關(guān)系的正確性等問題進行檢查。同時人工檢查判斷軟件檢查結(jié)果中可疑問題正確性，對統(tǒng)計分析具有重要作用的要素。問題需要返回到前一工序進行修改，檢查合格后才能進入下一工序。

圖2 數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)圖

（2）數(shù)據(jù)建庫

非煤數(shù)據(jù)庫的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫采用Oracle，空間數(shù)據(jù)采用GeoDatabase模型以ST-Geometry格式保存在Oracle數(shù)據(jù)庫中，統(tǒng)計分析采用Hadoop+Hive分布式計算框架，文檔數(shù)據(jù)采用NAS或DFS形式存儲，分別按矢量數(shù)據(jù)集，要素類、柵格數(shù)據(jù)集，鑲嵌數(shù)據(jù)集，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，表格數(shù)據(jù)，文檔數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)存儲記錄結(jié)構(gòu)[3]。

各類數(shù)據(jù)入庫后，針對數(shù)據(jù)入庫情況，自動生成數(shù)據(jù)入庫報告。

4.數(shù)據(jù)庫的安全設(shè)計

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全設(shè)計的目標(biāo)包括三個方面：一是無授權(quán)情況下數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中任何數(shù)據(jù)不被下載、復(fù)制；二是滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)對不同級別、不同權(quán)限用戶的合理使用，使系統(tǒng)正常運行、不被非法入侵、不受外界破壞；三是在系統(tǒng)出現(xiàn)故障（設(shè)備故障、運行環(huán)境故障或人為操作失誤）造成數(shù)據(jù)的破壞時能及時通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)策略及時進行數(shù)據(jù)恢復(fù)，從而保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤，系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

非煤數(shù)據(jù)庫用戶和權(quán)限管理包括網(wǎng)絡(luò)用戶、數(shù)據(jù)庫用戶和權(quán)限、應(yīng)用系統(tǒng)用戶和權(quán)限三個方面的管理。非煤數(shù)據(jù)庫內(nèi)容安全設(shè)計主要通過數(shù)據(jù)的安全管理和備份恢復(fù)兩方面實現(xiàn)，對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)定期和不定期進行備份，同時按照數(shù)據(jù)的情況進行全備份和增量備份，如對數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)采用全備份，而部分更新變化數(shù)據(jù)采用增量備份。

三、功能模塊設(shè)計

本數(shù)據(jù)庫平臺功能主要由登錄模塊、地圖操作模塊、地圖定位模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊等5大模塊組成。

1.登錄模塊

程序運行時，將用戶登錄信息保存在內(nèi)存中，方便記錄用戶的操作。用戶是否可以重復(fù)登錄，本模塊并沒有限制，所有用戶可以同時登錄，程序采取并發(fā)方式處理請求（圖3）。

2.地圖操作模塊

該模塊主要是通過對地圖的基本瀏覽。實現(xiàn)對地圖的一些操作，如可以對圖形放大、縮小，可以進行全屏顯示等。

圖3 登錄需求

本系統(tǒng)提供了兩種不同的地圖視圖方式：地圖視圖和布局視圖。當(dāng)瀏覽地圖中的地理數(shù)據(jù)時，選擇地圖視圖。地圖視圖是一種多功能的視圖方式，它可以在一個數(shù)據(jù)框內(nèi)集中處理數(shù)據(jù)，如編輯或者分析。地圖視圖是將布局視圖中的地圖元素(如標(biāo)題、指北針和比例尺)隱藏的視圖，更直觀更便捷。

3.地圖定位模塊

地圖定位提供了通過指定礦山名稱、許可證號、指定具體坐標(biāo)等多種定位方式，將當(dāng)前窗口快速定位到所要查找的位置的功能。包括以下方式：書簽管理、坐標(biāo)定位、礦名定位、行政區(qū)定位（圖4）。

4.數(shù)據(jù)查詢模塊

該模塊實現(xiàn)系統(tǒng)的查詢功能，主要包括由圖形到屬性的查詢（如鼠標(biāo)點擊查詢）和由屬性到圖形的查詢（如條件查詢）等（圖5）。

5.數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊

主要提供多種方式的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，如統(tǒng)計當(dāng)前地圖中的所有或某類礦山的總面積、個數(shù)，以及統(tǒng)計當(dāng)前地圖中的所有礦山的個數(shù)、面積，統(tǒng)計符合某項條件的礦山信息等（圖6）。

圖4 礦名定位查詢

圖5 數(shù)據(jù)查詢

圖6 礦山對象統(tǒng)計結(jié)果

四、結(jié)語

非煤礦數(shù)據(jù)庫管理海量多源非煤礦山數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計是否合理，是非煤礦山綜合治理技術(shù)支撐平臺開發(fā)是否成功的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)庫中涉及非煤礦山專業(yè)數(shù)據(jù)，同時涵蓋“三調(diào)”、環(huán)保等背景地圖數(shù)據(jù)，為保證系統(tǒng)的效率和可靠性提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。