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1、煤矿地测管理信息系统山东泰山煤炭技术研究院泰安市华硕能源科技有限公司2013-1-2目 录1概述12项目关键技术支撑及其架构32.1地理信息系统概念及相关介绍32.1.1地理信息系统概念32.1.2地理信息系统发展背景52.1.3地理信息系统发展趋势72.1.4地理信息系统特点与优势82.2地理信息系统架构设计92.3网络地理信息系统架构设计112.4 Metamap GIS平台优势142.5数据库管理系统及其选取192.5.1数据库系统功能202.5.2数据库技术特点212.5.3数据库选择原则与定型223煤矿地测管理信息系统功能划分与设计253.1地测数据库管理253.2地质储量专题图子系
2、统263.2.1素描图自动生成263.2.2煤层等值线、储量动态计算等平面图的生成283.2.3任意剖面图绘制313.2.4柱状图绘制323.3测量专题图子系统333.4防治水专题图子系统363.5储量三量管理子系统413.6地测图文远程在线管理454项目实施方案514.1实施机构514.2实施周期514.3培训体系521概述煤矿地测管理信息系统主要实现矿井地质、测量、水文与储量专业图形、数据与文档管理。地测管理信息系统是典型的基于AutoCAD平台结合煤矿地测行业特定需求定制开发的专业软件产品。系统具备强大的绘图、编辑与修改功能，完全兼容AutoCAD的各类图形格式，同时提供了煤矿地测行业的
3、专业应用（如：煤矿地质测量图例、采掘工程平面图的自动绘制、素描图的自动绘制、煤层底板等高线的自动绘制等）。产品面向煤炭行业量身定制了地质与测量一体化的数据解决方案；提供了基于数据的动态生成专题图形解决方案，主要涵盖煤层底板等高线及储量计算图、采掘工程平面图、巷道素描图、单孔柱状图、煤岩层对比图等；提供了适合煤业行业应用的个性化文本标注（比如：钻孔注记、等值线注记、导线点注记等）；提供了全面的煤矿地质测量图例库（参照煤矿地质测量图例标准-1989版）。具体功能如下：（1）地质与测量数据一体化管理，提供了方便友好的地测数据录入界面，实现了各类导线计算、孔斜计算、储量数据计算等数据处理算法，并提供了
4、各种地测日常报表和台帐的自动生成和输出功能。（2）系统提供了强大的专业辅助绘图功能，如自动生成图框、图签、坐标格网、裁剪等功能。（3）系统提供了开放的符合矿山行业规范的符号库管理功能。（4）基于测量基础数据的采掘巷道自动绘制，碎部巷道绘制，进而快速绘制采掘工程平面图。（5）系统可自动提取钻孔数据，快速处理底板等高线，并自动实现储量计算。（6）用户可根据现场实际需求，定制素描图模板，实现素描图的自动绘制。（7）基于钻孔钻探资料或者钻探成果资料可按客户需求定制钻孔柱状图样式，实现钻孔柱状图的自动生成等。（8）基于煤层储量计算图与相关数据处理模型快速绘制煤层预想剖面图，实现了平面图与剖面图的对应处理
5、，可以在平面图上获得剖面图上的相关数据进而修正平面图，也可以在剖面图上获得平面图上的相关数据进而修正剖面图。（9）储量管理主要实现各资源储量块段的数据管理及数据分析。实现储量数据、资料的远程填报、管理与汇总，并可以根据业务部门实现部门角色与权限的控制。（10）防治水管理主要于GIS按照国家安全生产监督管理总局令第28号要求实现防治水专题图形的绘制、编辑与分析应用等。基于工作流、计算机网络、WebGIS技术面向煤矿防治水流程化、集团化远程管理防治水文档、图形与台账在线管理等。2项目关键技术支撑及其架构煤矿地测管理信息系统是一个以地理信息为基础，应用计算机网络与通讯、数据库系统与可视化编程应用等技
6、术实现煤矿地质、测量、水文与储量三量管理的软件。2.1地理信息系统概念及相关介绍2.1.1地理信息系统概念地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。通过上述的分析和定义可提出GIS的如下基本概念：（1）GI
7、S的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等，这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。（2）GIS的操作对象是空间数据和属性数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量的描述、这是GIS区别于其它类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。（3）GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的
8、重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和预测。（4）GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数；电子速测仪、GPS全球定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用，可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品，为GIS提供丰富和更为实时的信息源，并促使GIS向更高层次发展。地理学是GIS的理论依托。有的学者断言，“地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手段。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙，那么，信息地理学的兴起和发展将
9、是打开地理科学信息革命的一扇大门，必将为地理科学的发展和提高开辟一个崭新的天地”。GIS被誉为地学的第三代语言用数字形式来描述空间实体。图2-1 典型的GIS示意图2.1.2地理信息系统发展背景35,000年前，在Lascaux附近的洞穴墙壁上，法国的Cro Magnon猎人画下了他们所捕猎动物的图案。与这些动物图画相关的是一些描述迁移路线和轨迹线条和符木。这些早期记录符合了现代地理信息系统的二元素结构：一个图形文件对应一个属性数据库。18世纪地形图绘制的现代勘测技术得以实现，同时还出现了专题绘图的早期版本，例如：科学方面或户口普查资料。20世纪初期世纪将图片分成层的“照片石印术”得以发展。直
10、至60年代早期，在核武器研究的推动下，计算机硬件的发展导致通用计算机“绘图”的应用。1963年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出“地理信息系统”这一概念，并建立了世界上第一个地理信息系统“加拿大地理信息系统，用于自然资源的管理与规划。1965年，美国哈佛大学土地测量专业的一名学生J.Dangermond在其毕业论文中，设计了一个简单的GIS系统，并在毕业后于1969年成立了Esri公司，成为推动GIS发展的重要里程碑。1967年世界第一个投入实际操作的GIS系统由联邦能量、矿产和资源部门在安大略省的渥太华开发出来。这个系统是由Roger Tomlinson开发的，被称为“Can
11、adian GIS”（CGIS）。它被用来存储，分析以及处理所收集来的有关加拿大土地存货清单（CLI）数据。CLI通过在1:250，000的比例尺下绘制关于土壤，农业，休闲、野生生物、水鸟、林业，和土地利用等各种信息为加拿大农村测定土地能力，并增设了了等级分类因素来进行分析。CGIS是世界的第一个“系统”， 并且在“绘图”应用上进行了改进，它具有覆盖，测量，资料数字化/扫描的功能，支持一个跨越大陆的国家坐标系统，将线编码为具有真实的嵌入拓扑结构的“弧”，并且将属性和位置的信息分别存储在单独的文件中。它的开发者，地理学家Roger Tomlinson，被称为“GIS之父”。CGIS一直持续到20
12、世纪70年代才完成，但这花费了太长的一段时间，因此在它最初发展期，不能与如Intergraph这样的销售各种商业地图应用软件的供应商竞争。微型计算机硬件的发展使得象ESRI和CARIS那样的供应商成功地兼并了大多数的CGIS特征，并结合了对空间和属性信息的分离的第1 种世代方法与对组织的属性数据的第2种世代方法入数据库结构。20世纪80年代和90年代产业成长刺激了应用了GIS的UNIX工作站和个人计算机飞速增长。至20世纪末，在各种系统中迅速增长使得其在在相关的少量平台已经得到了巩固和规范。并且用户开始提出了在互联网上查看GIS数据的概念，这要求数据的格式和传输标准化。2.1.3地理信息系统发
13、展趋势（1）趋于综合性发展GIS、遥感（RS）和全球定位系统（GPS）3S集成技术的发展在世界各国引起了普遍重视。RS主要侧重于信息获取和动态监测；GIS主要是空间信息的管理、分析；GPS是空间定位、导航。GIS的综合性发展趋势还体现在与OA、Internet、多媒体、虚拟现实等技术的集成。（2）开放式GISGIS数据共享和交互式操作促进GIS社会化发展。开放式GIS协会（OGC）打破当前GIS业各地区、各单位、各企业各自为营的局面，促进GIS社会化发展。（3）产业化发展GIS产业对象主要包括：硬件、软件、数据采集与数据转换、电子数据、遥感信息获取与处理、系统开发与集成、咨询与技术服务。 （4
14、）向组件式发展采用面向对象技术开发组件式GIS是GIS软件发展的必然趋势，GIS软件的可配置性、可扩展性和开放性将更强，进行二次开发将更方便。2.1.4地理信息系统特点与优势（1）GIS的操作对象是空间数据空间数据包括地理数据、属性数据、几何数据、时间数据。GIS对空间数据的管理与操作，是GIS区别于其它信息系统的根本标志，也是技术难点之一。（2）GIS的技术优势在于它的空间分析能力GIS独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形处理和表达、空间模拟和空间决策支持等，可产生常规方法难以获得的重要信息，这是GIS的重要贡献。（3）GIS与地理学、测绘学联系紧密地理学是
15、GIS的理论依托，为GIS提供有关空间分析的基本观点和方法。测绘学为GIS提供各种定位数据，其理论和算法可直接用于空间数据的变换和处理。（4）GIS与CAD、CAM相同点：均可处理非图形的属性数据；都可以对空间数据建立空间相关关系，对所描述对象的拓扑关系进行处理。不同点：1）CAD/CAM不能建立地理坐标系统和完成地理坐标转换；2）GIS的数据量要比CAD和CAM的数据量大得多，数据结构、数据类型更为复杂；数据间联系紧密；3）CAD/CAM不具备GIS具有地理意义的空间查询和分析功能。2.2地理信息系统架构设计煤矿地理信息系统平台是典型的地测地理信息共享与Web协作平台，具有安全、生产等专业地图数据与属性数据的采集、输入、存储、检索、查询与空间分析，并实现多方式输出、Web管理与决策分析以及基于二维煤矿地理信息系统之上的煤矿三维环境系统构建等功能。平台的功能体系主要由数据导入与导出、数据输入与输出、基本绘图、地图编辑、专业地图处理、空间处理分析、煤矿三维环境构建和Web管理与决策等组成，如图2-2。1）数据导入与导出：主要包括地图数据与属性数据的导入与导出，数据导入与导出就是为数据共享提供一个外部的接口。导入数据是从煤矿地理信息系统平台的外部数据源（如ASCII文本文件）中检索数据，并将数
