基于Web GIS的H市礦山信息管理系統設計與實現

發布時間：2023-07-09 10:56

圖清單 I

表清單 II

1緒論 1

1.1研究背景 1

1.2研究目的與意義 2

1.3國內外研究現狀 2

1.4研究內容與方法 6

1.5技術路線 7

2基礎理論與關鍵技術 9

2.1Web GIS的基礎理論 9

2.2辦公自動化系統技術 13

2.3礦山信息管理技術標準體系 14

2.4Web GIS在礦山信息管理中的應用 16

3系統總體架構設計 20

3.1系統需求分析 20

3.2系統的建設目標與設計原則 23

3.3系統的設計思路與建設流程 25

3.4系統的總體架構設計 : 28

3.5系統的功能設計 30

3.6本章小結 32

4系統數據庫設計 33

4.1礦山數據采集與入庫 33

4.2礦山數據預處理與處理 35

4.3礦山數據模型的構建 36

4.4礦山數據庫表設計 38

4.5本章小結 41

5基于 Web GIS的H市礦山信息管理系統實現 42

5.1系統的功能架構 42

5.2系統開發環境 44

5.3系統實現 46

5.4本章小結 55

6總結與展望 56

6.1總結 56

6.2展望 57

參考文獻 58

作者簡歷 61

致謝 62

學位論文數據集 63

Contents

List of Figures I

List of Tables H

1Introduction 1

1.1Research Background 1

1.2Research Purpose and Significance 2

1.3Analysis of research status at home and abroad 2

1.4Research contents and methods 6

1.5Technical route 7

2Basic theory and key technology 9

2.1Basic theory of Web GIS 9

2.2Office automation system technology 13

2.3Mine information management technology standard system 14

2.4Application of Web GIS in mine information management 16

3Overall architecture design of the system 20

3.1System requirements analysis 20

3.2System design goals and principles 23

3.3System design ideas and building procedures 25

3.4The overall architecture design of the system 28

3.5Functional design of the system 30

3.7Chapter summary ....32

4Database design of the system 33

4.1Mine data collection and storage 33

4.2Mine data preprocessing and processing 35

4.3Construction of mine data model 36

4.4Design of mine data base table... 38

4.5Chapter summary 41

5Implementation of H mine information management system based on Web

GIS 42

5.1Function architecture of the system 42

5.2System development environment 44

5.3System implementation 46

5.4Chapter summary 55

6Conclusion and outlook 56

6.1Summary 56

6.2Outlook 57

References 58

Resume 61

Acknowledgement 62

Thesis Data Collection 63

圖清單

圖序號圖名稱頁碼

圖1.1 論文技術路線 8

Fig. 1.1 Technical Route of This Paper 8

圖2.1 GIS的構成 10

Fig.2.1 The composition of GIS 10

圖2.2 Web GIS的系統架構 12

Fig.2.2 System Architecture of Web GIS 12

圖2.3 礦山信息管理系統的標準架構 15

Fig.2.3 Standard Framework of Mine Information Management System 15

圖3.1 基于Web GIS的H市礦山信息管理系統的總體設計思路 26

Fig.3.1 The overall design idea of the H mine information management system based on Web GIS 26

圖3.2 基于Web GIS的H市礦山信息管理系統的建設流程 27

Fig.3.2 Construction process of the H mine information management system based on Web GIS 27

圖3.3 基于Web GIS的H市礦山信息管理系統的總體架構設計 28

Fig.3.3 The overall architecture design of the H mine information management system based on Web GIS 28

圖3.4 基于Web GIS的H市礦山信息管理系統的功能設計 30

Fig.3.4 The overall arcliitecture design of the H mine information management system based on Web GIS 30

圖4.1 基于Web GIS的H市礦山信息管理系統建庫流程 33

Fig.4.1 The building procedure of H mine information management system DB based on Web GIS 33

圖4.2 基于Web GIS的H市礦山數據庫對象模型 38

Fig.4.2 Object model of H mine database based on Web GIS 38

圖5.1 系統功能架構的設計思路 42

Fig.5.1 Design Ideas for the System Function Architecture 42

圖5.2 H市礦山信息管理系統的功能架構 43

Fig.5.2 Functional Framework of H Mine Information Management System 43

圖5.3 礦山信息管理系統中的空間數據引擎 44

Fig.5.3 Spatial Data Engine in Mine Information Management System 44

圖5.4 H市礦山信息管理系統研發采用的網絡和硬件 45

Fig.5.4 Network and Hardware Used in the H Mine Information Management System Development 45

圖5.5 礦山信息存儲的數據組織方案 46

Fig.5.5 Data Organization Scheme for Mine Information Storage 46

圖5.6 礦山測量數據的空間索引結構 47

Fig.5.6 Spatial Index Structure of Mine Survey Data 47

圖5.7 系統的登錄頁面 48

Fig.5.7 System Login Interface Page 48

圖5.8 機械車輛管理-車輛位置與狀態監控 48

Fig.5.8 Mechanical Vehicle Management Page- Vehicle Location and Status Monitoring 48

圖5.9 機械車輛管理-車輛趟數明細統計 48

Fig.5.9 Mechanical Vehicle Management Page- Detailed Statistics of Vehicle Trips 48

圖 5.10 機械車輛管理一車輛工時統計與GPS軌跡回放 49

Fig.5.11 Mechanical Vehicle Management Page- Vehicle Time Statistics and Gps Track Playback 49

圖 5.11 機械車輛管理-車輛加油監控與統計 49

Fig.5.11 Mechanical Vehicle Management Page- Vehicle Refueling Monitoring and Statistics 49

圖 5.12 機械車輛管理-車輛調度 49

Fig.5」2 Mechanical \fehicle Management Page-Vehicle Scheduling 49

圖 5.13 開采流程管理-勘探流程與礦權管理 50

Fig.5.13 Mining Process Management Page-Exploration Process and Mineral Rights Management 50

圖 5.14 開采流程管理-采礦、控礦與爆破管理 50

Fig.5」4 Mining Process Management Page- Mining, Mine Control and Blasting Management 50

圖 5.15 開采流程管理-廠堆流程 50

Fig.5.15 Mining Process Management Page- Plant Process 50

圖 5.16 人員績效管理頁面-人員與車輛績效管理 51

Fig.5.16 Personnel Performance Management Page- Personnel and Vehicle Performance Management 51

圖 5.17 人員績效管理頁而-違規查詢 51

Fig.5.17 Personnel Performance Management Page? Violation Query 51

圖 5.18 物料倉庫管理-庫存明細管理 51

Fig.5」8 Material Wai'ehouse Management-Inventory Detail Management 51

表清單

表序號表名稱頁碼

表2」 Web GIS 1.0與 Web GIS 2.0的技術特征對比 12

Table 2.1 Classification of Rock Bursts in Existing Research 12

表2.2 辦公自動化系統的分類 14

Table 2.2 Classification of Office Automation Systems 14

表4.1 數據庫的mine表 38

Table 4.1 Mine Table of Data Base 38

表4.2 數據庫的mphoto表 39

Table 4.2 Mphoto Table of Data Base 39

表4.3 數據庫的user表 40

Table 4.3 User Table of Data Base 40

表4.4 Contacts Table of Data Base 40

Table 4.4 Weight of All Evaluation Factors Based on Expert Scoring 40

表4.5 數據庫的notic巳表 41

Table 4.5 Notice Table of Data Base 41

表4.6 數據庫的aboutlinks表 41

Table 4.6 Aboutlinks Table of Data Base 41

1緒論

1Introduction

1.1研究背景(Research background)

我國是一個礦產資源豐富的國家，礦產資源關系到國家的經濟發展和政治穩定。從國際視野看，礦產資源占有量也是衡量一個國家的國際地位和國際話語權的重要指標。自建國以來，我國的礦業部門憑借豐富的地質勘探成果，建設和成立了一大批礦業生產基地，而至今依靠這些基地迅速發展起來的鄉鎮總計超過300個，可見礦產資源的開發利用對我國的國民經濟發展起到了直接的刺激和帶動作用。2020年及其以后，我國進入并將處于工業化發展的中期，隨著人口的不斷增長，對能源和礦產資源的需求量將日漸增大。因此，我國從國家，到省、市、縣、鄉各級都必須加強對礦產資源的管理，不斷提升礦產資源的利用效率。目前我國已經頒布了包括憲法在內的一系列相關法律法規對礦產資源的管理進行規范和約束，如《中華人民共和國礦產資源法》及其實施細則、《礦產資源勘查區塊登記管理辦法》等，這些法律法規的施行對于提高礦產資源的管理具有極大的推動作用；然而，我國的礦產資源管理依然存在很多問題，例如管理方式陳舊落后、管理效率不高，這些問題對于礦產資源的有效管理造成了嚴重后果。礦山是礦產資源的載體，在大數據、云計算、互聯網技術都蓬勃發展的信息化時代，政府只有學習和引進現代化的信息管理手段，才能從根本上提升礦山信息管理的效率，從而實現智能化的礦產資源規劃與管理。

近年來，GIS (Geographic Information System,地理信息系統)技術在礦ill信息管理方面的應用不斷深入，目前國內外已經建立起了相當規模的一批相關GIS系統，但這些信息管理系統的數據庫所采用的專業模型、空間數據模型之間各不相同，在連接方式和接口方面的定義未采用統一的標準，導致很難進行集成。此外，各系統缺乏對礦山資源模擬所需的數據模型，無法有效應對可變的時空數據結構和過程算法。此外，從國際研究范圍看，很多國家的礦山信息管理已經由傳統的調查、制圖階段演變為以監測、模擬、管理為主的階段，礦山信息管理建立在大量的專業模型和功能模型的基礎上，但目前很多的系統之間技術壁壘嚴重，并且與地理信息系統之間結合不夠深入，甚至僅僅將GIS作為礦山信息的存儲工具，無法提供多樣、實用性強的分析功能，主要原因在于傳統GIS只能提供有限的空間分析功能，無法針對礦山信息管理這一專業領域建立通用的專業模型。Web GIS作為近年來主流的GIS技術，能夠有效解決上述問題，并且由于其技術部分開源或完全開源的特點，受到業界開發人員的大力支持和學術界的廣泛關注。如何將Web GIS技術引入到礦山信息管理中，建立面向礦山專題數據管理的礦山數據模型和礦山數據庫，構建高效、多功能的礦山信息管理系統，成為相關業界和學術界亟待解決的熱點問題。

1.2研究目的與意義(Research purpose and significance)

隨著我國近年來對礦產資源需求量的日漸增長，如何科學、高效、智能化地管理礦產資源，成為相關政府、企業和學術界共同面臨的現實難題。礦產資源以礦山為載體，在提倡信息化管理方式的今天，對礦產資源的管理等同于對礦山信息資源的管理。GIS作為對空間信息進行管理的有效手段，近年來被廣泛應用于智慧城市建設、國民經濟生產、自然災害預測、國防信息管理等諸多領域。WebGIS作為近年來GIS 的最前沿技術，能夠對異構、多源、海量的空間地理數據進行采集、存儲、處理、分析和可視化。因此，將WebGIS技術引入到礦山信息管理中，構建面向海量、多源、異構的礦山信息管理的信息系統，對于政府和企業提升對礦產資源的管理效率，實現對礦產資源的精準化、科學化規劃與管理，具有重要意義。

本文研究旨在基于現有成熟的Web GIS技術，結合H市礦山信息管理中存在的實際問題與需求，構建基于WebGIS的H市礦山信息管理系統，為H市政府和企業開展科學、高效的礦山信息管理提供有力的技術支撐。具體而言，本文研究通過對國內外相關研究文獻和業界應用情況進行評述和調研，分析現有研究存在的不足，然后開展基于WebGIS的H市礦山信息管理系統總體架構設計、數據庫設計等工作，最后編程實現該系統，形成從發現問題、提岀方案到解決問題、驗證效果這一閉合的研究回路。雖然目前國內外已有大量的研究圍繞引礦山信息的科學管理展開，取得了豐富的研究成果，但這些成果大多偏重于理論分析，缺乏工程驗證。因此，開展基于 Web GIS的礦山信息管理系統設計與實現的研究，對于確保H市政府和企業進行高效、科學的礦產資源管理具有重要的現實意義，同時對于其他地區的礦山信息管理也能捉供一定的技術參考和經驗借鑒。

1.3國內外研究現狀(Analysis of research status at home and abroad)

國內外關于礦山信息管理的相關研究是隨著現代采礦業的興起而不斷發展起來的，至今已超過一個世紀，相關學者在礦山信息管理制度的建立、現有的礦山信息管理體系優化、礦山安全風險評估與防控、礦山信息管理平臺建設等方而開展了大量的研究，積累了較為豐富的研究成果。但礦山信息管理是一個涉及多領域、多行業、多學科的復雜問題，同時也是一個與時俱進的問題，隨著人類社會對礦產資源開發利用程度的加大將會長期存在并且愈顯重要。隨著互聯網技術的發展和普及，我國礦山信息管理在技術模式上面臨由傳統、陳舊的管理方式向數字化、信息化和智能化管理方式轉變的關鍵轉折，構建便捷易用、功能完善的礦山信息管理系統，成為礦山行業變革自身發展方式、提升礦山資源利用效率的重要途徑。下面主要從GIS與Web GIS 的相關研究、礦山信息管理制度研究、礦山信息管理體系優化、礦山安全風險評估與防控、礦山信息管理平臺建設等方面，對國內外的研究現狀進行總結與分析。

1.3.1GIS與Web GIS的相關研究

GIS是地理信息系統的簡稱，其發展可追溯到上世紀60年代。1963年，加拿大政府開始研制一個用于城市管理和土地利用的信息系統21,該系統于1971年正式投入使用，被認為是第一個較為完善的大型使用的GIS,引起國際社會廣泛關注，被稱為加拿大地理信息系統(CGIS)-此后，GIS技術經過上世紀70年代的鞏固階段、 80年代的突破階段、90年代的社會化階段后，在21世紀已經進入全面發展與應用階段，與社會生活和經濟生產各個領域深度結合，不斷碰撞出新的火花，在國土、城建、抗震救災、農業、工業、林業、牧業、漁業乃至生物科學領域得到廣泛應用，形成了一系列基礎GISI具和應用型GIS,如農業GIS、森林GIS、人體GIS等等HF。

傳統的GIS存在很多局限性，其中最主要的是基本都以系統為重心，不同系統之間的技術壁壘較為分明，數據共享與網絡化服務困難。在最近30多年的時間里，已經涌現出了很多的GIS軟件，它們發展于不同的應用領域，具有自身的技術背景、領域背景和文化背景。它們在問題與功能描述以及實際應用操作方面存在較大差異，加上內部的空間數據模型和組織管理方式相互保密、差異較大，系統之間技術壁壘嚴重，增加了信息共享的難度。另一方而，在互聯網技術、Web技術不斷成熟發展的新形勢下，Web GIS應運而生［&9】。Web GIS通常由多臺主機、多個數據庫和無數終端 (C端或B端，Client/Browser)以及服務器和客戶機相互連接組成。在WebGIS中，空間信息應用的基本思想是將地理信息服務遷移到互聯網上，使得服務的對象從傳統的政府或企業機構向更多受眾擴散，而用戶訪問地理信息服務的方式也更為簡單，只需要通過瀏覽器即可訪問。WebGIS的一個更重要的意義在于，它能夠借助互聯網的力量，促進地理信息在全球范圍內傳播與共享，而不再受限于商業的GIS軟件【心 15］

1.3.2礦山信息管理制度研究

礦山信息的管理制度包含的內容較多，管理的范圍較廣，可以按照礦山中的管理對象分為尾礦管理制度、廢石管理制度、閉坑管理制度、人員傷亡管理制度，以及與環境管理結合考慮的相關制度，例如通過量化礦產資源開發帶來的環境破壞程度，計算出環境代價，然后制定相關的礦山管理制度。

國土資源部自然資源部于2020年4月29日的第3次部務會議上根據《中華人民共和國礦產資源法》、《中華人民共和國統計法》以及相關附屬的行政法規，審核通過了《礦產資源統計管理辦法》修正稿a〕，這一決定對于進一步規范我國的礦產資源開發利用與管理奠定了更為堅實的基礎；陳靜［⑺從我國的投資合理運行機制以及礦產勘查的必要性和基本現狀角度，分析了我國的投資合理運行機制與礦產勘查的必要性與合理性，然后對其在礦山資源管理中的意義進行了研究；杜林華［朗面向我國目前對廢石、尾礦綜合利用存在的問題進行研究，通過，實地調查、函調、文獻研究等方法，對我國的廢石和尾礦量進行了詳細統計，得出我國應當在尾礦、廢石資源化技術方面不斷加強和升級的結論；陳一洲［⑼針對非煤礦山傷亡事故問題進行研究，針對當前事故統計效率低下、手段落后的問題，運用輔助管理技術、數據庫技術等多種技術，結合云南省近年來各個非煤礦企的傷亡事故統計材料，研制了一個煤礦傷亡事故管理系統，為領導層進行事故的科學防控提供了有力的技術支撐；針對我國閉坑管理制度落后，未引起足夠重視的情況，孫志偉㈤］對我國礦山閉坑管理制度的發展歷程和現狀進行了分析，并且提出了在國家范圍內建設一個礦山閉坑管理制度框架的構想，并編制了相應的閉坑方案；馮春濤0】認為，目前發達國家礦山環境管理與政治方面從監督管理體制到各項法律法規的制定都相對完善，可供我國學習和借鑒，以建立一整套完善的礦山環境管理體系；鄭娟爾〔22】認為，澳大利亞政府針對大量工業廢氣和酸性廢水對周邊生態環境造成了大量影響采取了加強礦山環境保護技術研究的一系列措施，取得了良好的礦山管理和環境治理效果，這些經驗值得我國學習和借鑒。

1.3.3礦山信息管理體系優化

礦山信息管理的跨度較大，涵蓋內容較廣，集中管理的難度較大。現有的礦山信息管理體系優化主要是對現有的礦山信息管理相關的法律法規、制度體系進行優化。按照管理主體的不同，相關研究可以分為國家層面的法律法規優化、地方政府的管理制度優化和企事業單位的管理體系優化。我國目前的相關法律法規的優化主要依靠國家層面的決策者，目前已經日趨完善；礦山信息管理具有地方性特征，對于地方政府以及相關的企業公司，礦山信息管理領域目前存在的問題主要包括兩個方面，一是缺乏統一的管理體系，例如溝通不夠及時、數據共享程度不夠高、下面執行與上面傳達之間存在鴻溝〔23-26】；二是業務流程不夠細化和明確，造成冇關部門的權限和職責界定不淸晰，導致出現問題前責任意識不夠，出現問題后又互相推諉的情況U7-29］。

單迪［30］針對礦山企業的定額物資管理進行了系統研究，探討了構建定額物資管理體系的可能性，認為物資定額管理是--項需要不斷優化的管理工程，直接關乎企業運營生產的績效水平，而這一水平的高低對于企業的效益和成本有著直接影響，因此結合建立一套行之有效的定額管理體系至關重要；魏云豹等小］針對開陽磷礦礦務局下屬的青菜沖礦目前存在企業整體素質不高的現狀，分析了其中的原因，提出了“抓管理、上等級”的創新管理理念；韋寧〔321針對我國現代化建設條件下，礦山企業普便面臨復雜性強、專業性要求高的特點，提出了對礦山數據及其管理方面的信息綜合運用多種信息化手段進彳亍采集、管理與分析的設想，主要方法是利用云計算技術、無線通信技術、物聯網技術等來自于各個系統的數據輸入到管理中心，這一構想對于信息

化條件下構建機動性更好、調整性更強的人工協同礦山管理系統具有重要意義。

1.3.4礦山安全風險評估與防控

礦山安全風險評估與防控的相關研究本質是對于地方政府、礦山企業在進行礦山開采過程存在的風險進行評估和預測，以及對于突發事故進行發生前的防控或發生后的處置。礦山施工過程中經常伴隨著較大的安全隱患與風險，因此歷來受到國內外業界和研究領域的廣泛關注，國內外大量的學者針對這一問題展開了研究，取得了大量的研究成果。例如，沈建新根據統計資料，分析了尾礦庫的風險因素，提出了一種潰壩影響分析方法【切；南寧等Ml分析了大型礦山安全生產風險的影響因素，采用 AHP方法確定了風險影響因素的權重，設計了風險控制因子的計算模型；王從陸3】認為，礦山機械風險評估是礦山安全生產策略的重要組成部分，企業應當加強對機械設備的定期檢修工作，對于礦山機械必須進行風險評估管理，提供可靠的評估方法與指標體系，提出可行的評價風險方法；Dongle根據礦山安全評價的要求，提出了基于模糊灰色關聯分析法的鉛鋅礦山安全風險評價模型，該模型與基于模糊TOPSIS方法的風險評估模型進行了比較，通過實驗，結果表明其提出的模糊灰色關聯模型對風險更敏感，并且在不同評分態度（謹慎，理性和寬松）下對評估結果的影響較小； Gul〔37］提出了一種PFVIKOR風險評估方法，并在地下銅鋅礦山中進行了案例研究，研究結果表明可以通過折衷的模糊方法解決方案將危險分為不同的風險級別，提供了理論上的貢獻，并且通過考慮和建議風險管理的潛在危害，有助于提高地下采礦的總體安全水平；Li等人氏］以鉛鋅礦山周圍土壤和蔬菜安全的風險評估為例，就采礦業對周邊生態環境的影響進行了風險評估，并提出了一系列可行的防控措施；此外，羅華山等［3942］學者根據事故樹原理，評價分析了礦山豎井提升系統的安全性，以期提高礦井工作的安全系數。

1.3.5礦山信息管理平臺建設

礦山信息管理平臺建設的本質是結合現代化、信息化的諸多技術手段，與傳統的礦山信息管理相結合，構建信息化的礦山信息綜合管理系統或平臺，從而實現礦山信息管理的高效化、科學化和智能化。

國內外的相關研究主要包括，Bing［Q針對傳統的基于C/S結構的煤礦應急救援信息系統具有編程繁雜，隱患大，效率低等缺點，提出了一種基于B/S結構的系統設計與實現方法，基于Microsoft.NET平臺，使用SQL Server 2003作為數據庫服務器，并使用ASP.NET環境進行編程，使用ADO.NET訪問數據庫，這使系統可靠，高效，方便且易于維護，實踐證明該系統是有益、通用的；Wu即］基于物聯網技術，為地下煤礦建立了一個動態信息管理平臺，該平臺旨在通過結合四個子系統來滿足潛在用戶的各種目標，包括數據采集，傳輸，分析和應用系統，為了實現這些功能，

平臺由六個功能層組成，包括支持層，感知層，傳輸層，服務層，數據提取層和應用； JingW］利用恥b瀏覽器/服務器模型進行系統平臺模型的開發、流程設計，提供現代信息技術，以提高煤礦安全檢查的信息水平，促進煤炭企業實現“數字煤礦”和“無紙化辦公”；Lu〔46〕通過對煤礦監控平臺的需求分析，設計了監控平臺的功能框架，根據系統的分析和實際的具體情況，建立了煤炭企業信息資源標準的構想，信息資源系統的分類框架模型，以及煤礦企業信息資源的分類框架，并提出了使用該系統分類框架模型的信息資源示例，該分類系統框架模型用于解決信息集成問題，為綜合數據分析提供了數據支持；Wfen〔47］對安家嶺二號煤礦礦井通風安全綜合可視化信息管理系統研究成果進行了總結，開發了基于GIS的圖形化系統，包括系統功能設計、系統設計、數據庫的構建和整理，數據的集成和管理等功能，該系統提高了礦井通風安全管理部門的管理水平和效率，為煤礦領導者做出正確的決策提供了技術支持，并提高了對礦區災害的應急響應能力；Liu等人囹】探討了 WebGIS和MIS的有機結合并應用于當地礦山信息管理中的可能性，然后提供了基于WebGIS的礦山管理信息系統的設計方案，詳細闡述了系統平臺框架設計，數據組織關系和系統集成方法等關鍵技術，為數字礦山管理平臺的建立和應用研究提供了參考。

1.4研究內容與方法(Research contents and methods)

1.4.1研究內容

本文的研究內容包括以下幾個方面：

(1)基于大量的文獻資料查閱，對國內外與GIS和WebGIS的相關研究、礦山信息管理制度研究、礦山信息管理體系優化、礦山安全風險評估與防控、礦山信息管理平臺建設等內容相關的研究現狀進行較為系統的梳理和分析，并進行文獻評述。

(2)開展基礎理論與關鍵技術研究。首先研究WebGIS的基礎理論，包括GIS 的定義、構成、分類、功能，WebGIS的定義、特征、系統架構等內容，然后研究辦公自動化系統技術，包括其基本概念和技術內涵等；然后分析礦山信息管理技術標準體系，包括礦山信息管理系統建設技術規范以及H市礦山信息化標準化管理制度等內容；最后分析WebGIS在礦山信息管理中的應用，從傳統GIS應用于礦山信息管理的現狀、傳統GIS應用于礦山信息管理的不足以及Web GIS應用于礦山信息管理的優勢等方面進行分析。

(3)基于Web GIS的H市礦山信息管理系統總體架構設計。首先進行系統構建的需求分析，對系統的建設目標與設計原則進行確立，對系統的設計思路與建設流程進行細化，然后設計系統的總體架構與功能模塊。其中，系統的建設流程的確立以及總體架構設計和功能模塊設計明確后續章節的研究內容，為開展后續研究奠定基礎。

(4)基于Web GIS的H市礦山信息管理系統數據庫設計。主要內容包括礦山數據的獲取與存儲、礦山數據預處理與處理方法、礦山數據模型的構建以及礦山數據庫表的詳細設計等內容。其中，礦山數據的采集與入庫可以為數據模型構建前的數據特征分析提供基本依據，礦山數據的預處理與處理可以保證礦山數據的完整性和正確性，礦山數據建模能夠在數據層和應用層之間建立溝通的橋梁，為礦山數據的組織、存儲提供基本的邏輯數據結構，礦山數據庫表的詳細設計是這一部分的核心內容，也是基于Web GIS的H市礦山信息管理的最終底層實現。

(5)基于Web GIS的H市礦山信息管理系統實現。基于總體架構設計和數據庫設計方法，介紹實驗系統的研制過程，同時也是闡述礦山信息管理系統研制的關鍵技術，并對實驗系統研制的最終成果進行展示，主要內容包括系統的總體架構設計、系統的功能模塊設計、系統的開發環境介紹、系統的具體實現以及實驗系統展示等，最后介紹本文研制的系統在H市礦山資源管理方面的實際應用情況。

1.4.2研究方法

本文在開展研究時運用了多種研究方法，各方法的應用情況如下：

(1)文獻研究法。通過廣泛的文獻閱讀，一方面，總結當前國內外與GIS與Web GIS的相關研究、礦山信息管理制度研究、礦山信息管理體系優化、礦山安全風險評估與防控、礦山信息管理平臺建設等內容相關的研究現狀，確定本文的研究內容；另一方面，重點研究和分析MbGIS的基礎理論和相關技術，并研究當前基于WebGIS 的礦山信息管理方法的研究現狀。

(2)定性分析法。通過相關文獻資料的查閱和分析，對傳統礦山信息管理制度、方法和技術進行定性分析。

(3)比較研究法。比較研究法在本文中的應用主要體現在傳統礦山信息管理技術、基于傳統GIS的礦山信息管理技術與基于Web GIS的礦山信息管理技術的對比分析。

(4)實驗法。本文不僅對WebGIS技術在礦山信息管理中的應用進行分析，并且結合工程實踐，進行相應的實驗系統研制，對上述基于瓏bGIS的礦山信息管理系統的總體架構和數據庫設計的科學性與有效性進行驗證。

1.5技術路線(Technical route)

本文采用的技術路線如圖1.1所示：

文獻、書籍等

總結/分析

基礎理論與關鍵技術

webGIS豔

辦公自動化系統技術

山息理術準系礦信管技標體

ebs4山息理的用

wGIS礦信管中應

基于Web GIS的黃岡市礦山信息管理系統數［

據庫設計

R 山數據采集與夭可

f |礦山數據處理與預處理|

帀山數據模型的桁可

| |礦山數據庫表設計|

基于Web GIS的黃岡市礦山信1 息管理系統的總體架構設計；

系統需求分析

系統的建設目標與設計原則

系統的設計思路與建設流程

系統總體架構與功能模塊

殳

i I

；基于Web GIS的黃岡市礦|

山信息管理系統實現 :

系統功能架構

系統開發環境

系統具體實現

系統截圖展示

圖1.1論文技術路線

Fig. 1.1 Technical Route of This Paper

2基礎理論與關鍵技術

2Basic theory and key technology

2.1Web GIS 的基礎理論(Basic theory of Web GIS)

2.1.1GIS 概述

2.1.1」GIS的定義

GIS全稱為Geographic Information System,是地理信息系統的簡稱，是一門研究對空間信息進行表達、存取、處理、分析和可視化的理論與方法的學科，同時也是一個基于空間數據庫，運用多種地理模型分析方法，適時提供多種動態和空間地理信息，為地理決策研究服務的計算機技術系統［卿。

GIS不僅受到地理信息系統的應用與需求推動，而且受到計算機和信息科學技術的推動。GIS的發展分為四個階段a】，第一階段是20世紀60年代至80年代，典型特征是以單機用戶為平臺，以系統為中心;第二階段是20世紀80年代至90年代，典型特征是局域網絡技術得到應用，出現了多機多用戶GIS；第三階段是20世紀90 年代至21世紀初，典型特征是互聯網技術在GIS中得到應用，并且實現了較低層次的(簡單查詢型或瀏覽型)的B/S結構的GIS；第四階段是21世紀初至今，典型特征是引入了 Wbb服務技術，開始了面向網絡服務的較高層次GIS系統，即本文中應用的WebGIS技術。

2.1.1.2GIS 的構成

一個GIS系統與普通的信息系統相似，通常由計算機硬件系統、計算機軟件系統、系統管理操作人員和地理空間數據幾個部分構成，如圖2.1所示。計算機硬件是對計算機系統中所有實際物理裝置的總稱，主要包括輸出/輸入設備、中央處理單元、存儲器等，這些組件相互協同，共同處理完成GIS的存儲、計算和分析任務；計算機軟件是指運行一個GIS系統所必需的所有應用程序，包括計算機系統、地理信息系統軟件和其它支撐軟件，以及完成GIS分析處理功能所必需的應用分析程序；系統管理操作人員是GIS的重要構成要素，是將GIS視為一個動態地理模型的基礎上進行數據組織、系統管理、系統運維、數據更新、擴充完善的管理人員或用戶的總稱；地理空間數據是GIS的血液El,是指以地表空間位置為基礎的所有含有空間位置信息甚至時間標識的數據的總稱，既可以是文字、數字，也可以是圖像、圖形、音頻、視頻，具有多種存在形式，是GIS應用程序處理的對象，典型的包括二維的矢量地圖、柵格影像、數字瓦片、矢量瓦片，三維的傾斜攝影、BIM建筑模型、激光點云、地質體、三維地形等。

數據獲取

表現

圖2.1 GIS的構成

Fig. 2.1 The composition of GIS

2.1.1.3GIS 的分類

按照建模和表達的內容不同，GIS可以分為專題GIS、區域GIS、GIS工具（也稱GIS外殼）三類。專題GIS是表達特定專題內容并具有有限目標的GIS系統，通常面向特定目標的服務，如農作物估產信息系統、水資源管理信息系統、礦業資源信息系統、森林動態監測信息系統等；區域GIS主要表達某個地理區域內的綜合信息，可以具有不同的規模，可以是地區、省級乃至國家級的區域GIS,如中國全域GIS、黃河流域信息系統等；GIS工具或外殼是集成從數據采集到成果輸入等所有基礎功能于一體的功能軟件包，通常是經過專門設計或抽離出專題GIS或區域GIS中的地理空間專題數據而得到的，可作為教學性質的GIS軟件。

2.1.1.4GIS 的功能

無論是GIS工具還是專題GIS、區域GIS,通常都具有數據采集、監測與編輯, 數據處理，數據存儲與組織等功能。

數據釆集功能可用于地理空間數據的獲取，數據監測與編輯功能則可用于地理空間數據的完整性分析監測、數值分析、正確性分析監測等，信息共享與自動化數據輸入成為GIS系統研究的重要內容。

數據處理功能包括數據格式化和數據化簡概括，數據格式化是指具有不同格式的地理空間數據之間的相互轉化，通常耗時、易錯且需要大量的計算工作；GIS中的數據化簡概括主要是指制圖綜合，包括特征集結、數據平滑等。

數據存儲與組織功能，是建立GIS數據庫的關鍵步驟，涉及空間數據和屬性數據的存儲與組織；目前常用的GIS數據庫是在關系型數據庫基礎上進行空間擴展得至!|，例如Oracle SpatiaR PostGIS等；數據組織方面，最關鍵的是空間索引與查詢，目前已有大量的成熟技術與研究成果，如B樹系列的索引與查詢、R樹系列的索引與查詢、網格索引與查詢等。

2.1.2Web GIS 概述

2.1.2.1Web GIS 的定義

由于互聯網技術、砸b技術的成熟與大規模普及應用，GIS的客戶群體開始逐漸由政府、企業向傳統行業和廣大民眾轉移，逐漸成為GIS的一種重要應用方式。Web GIS是將Web技術引入到GIS開發中而形成的產物，是一種動態、分布式、交互式的地理信息系統，在硬件層面主要由多臺主機、多個數據庫和眾多終端組合形成的。在Web GIS中，空間信息應用主要采用上述B/S架構方式。

通過互聯網技術，在互聯網上實現地理信息服務，最終用戶能夠通過瀏覽器端去訪問這些數據和服務，是WebGIS的核心思想。從全球范圍的視角看，但凡使用Web GIS的用戶，都能夠對地理空間數據進行分布式處理，從而在任意時間從地球上任意位置發布自己的空間信息，或者從互聯網上下載和使用相關的地理信息，從而實現地理信息的集成與共享，無需再借助商用GIS手段。由此可知，Web GIS的真正現實意義在于實現了 GIS從商業化、私有化到大眾化、公有化、共享化的變革，普通大眾也能共享地理信息成果，實現地理空間信息在更大范圍內乃至全球范圍內的互聯互通和集成共享。

2.1.2.2WebGIS 的特征

早期的Mb GIS主要受限于當時的網絡環境，稱為Web GIS 1.0；近年來隨著 Web 2.0技術的發展與成熟（主要包括Web服務、AJAX服務和REST服務）的迅速發展，原本Mb GIS中所依賴的方法與技術也在不斷更新，形成了 Web GIS 2.0技術。上述兩個時期的Web GIS技術特征對比如表2.1所示：

表2.1 Web GIS 1.0與Web GIS 2.0的技術特征對比 Tab. 2.1 Classification of Rock Bursts in Existing Research

Web GIS 1.0 Web GIS 2.0

靜態的二維地圖動態的二維全球性地圖，使用者互動性高（如Google地圖、Bing地圖）

文件傳輸（FTP）直接使用網絡服務

地理數據交換中心地理網絡服務目錄入口網站（如Geodata）

獨立Web站點網絡服務融入技術

使用者終端服務遠程網絡服務API

數據單向給予使用者參與地理數據制作

使用者發表意見困難互動機制提升，使用者之間交流增加

私人通信協議標準的通信協議（如OGC標準、SOAP標準）

2.1.2.3 Web GIS的系統架構

通常一個Web GIS應用系統會使用幾臺物理計算機來存儲數據、處理數據、制作地圖、發布服務和訪問應用，這些計算機處于不同的層次上，一般使用系統架構來描述。一個完整的WebGIS系統架構包括使用該系統的各種終端（瀏覽器、移動端、客戶端等）、Mb服務器、GIS服務器、數據服務器以及服務發布者和服務管理員等，如圖2.2所示：

文件服務器數據庫服務器

圖2.2 Web GIS的系統架構

Fig. 2.2 System Architecture of Web GIS

在上述系統架構中，與GIS領域密切相關的主要是用于存儲地理空間數據的文件服務器和數據庫服務器，以及用于創建Web服務并與Web服務器建立連接的GIS 服務器，而文件服務器和數據庫服務器統稱為數據服務器，下面分別對其進行說明。

（1）數據服務器

數據服務器用于存儲GIS服務所需的各種空間數據，如文件服務器通常用于存儲地圖切片或Shapefile格式的空間數據，數據庫服務器通常以關系型數據庫表的形式存儲各種結構化的空間數據。這些服務器通常會要求有冗余存儲機制以及定期備份腳本，用于避免數據丟失。

上述文件服務器和數據庫服務器在本文均得到應用。

(2)GIS服務器

GIS服務器是安裝在服務器機器上的核心軟件，用于創建Web服務，例如創建地圖繪制服務、數據庫同步服務、幾何對象投影服務、數據庫搜索服務以及其他空間分析服務。GIS服務器是Web GIS的核心，因此通常要求具有較高的性能和較強的數據處理能力，可以由一臺或多臺計算機組成。對于大規模的Web GIS應用，可以按照業務功能的不同將多臺GIS服務器劃分為不同的組,不同的組處于不同的服務，如性能最好的服務器可用于數據處理服務，性能一般的服務器可用于處理地圖處理服務。目前常見的GIS服務器如Esri公司的ArcServer、中地數碼公司的MapServer、開源服務器GeoServer等。

上述眾多服務器中，本文主要采用開源的服務器GeoServer作為搭建H市礦山信息管理系統的Web GIS服務器。

2.2辦公自動化系統技術(Office automation system technology) 2.2.1辦公自動化概述

辦公自動化是在近年來通信、設備逐漸趨于自動化的基礎上，隨著信息管理系統 (InformationManagement System)的發展而新興的綜合性技術，通過將計算機網絡技術引入到現代化辦公領域，形成一種全新的辦公方式，既有助于對辦公事務進行自動化處理，同時也能大幅提升辦公個人或群體的效率，實現辦公質量的快速提升，以及辦公條件和環境的有效改善，為企業或部門機關的管理提供輔助決策，以避免或減少各種弊端與差錯，大幅縮短辦公周期，提升辦公決策與管理的科學化水平。

在辦公自動化領域，假如將硬件設備視為環境保障，那么軟件技術可視為辦公自動化各項功能能夠得到順利實現的靈魂。辦公自動化的研究最早可追溯到上世紀70 年代，最初主要以單機處理為主，如釆用微機對文字進行加工處理，然后對處理好的文件進行歸檔；自上世紀80年代以來，辦公自動化進入飛速發展時期，辦公領域的計算機中出現了信息檢索、輔助決策等功能，為辦公自動化的普及奠定了技術基礎。目前的辦公自動化已經發展成為集計算機、數值計算與管理、聲像識別、通信等多種技術于一體的綜合技術，而計算機技術、系統科學與技術、通信技術、行為科學成為辦公自動化的四項基本支撐。

2.2.2辦公自動化系統

辦公自動化系統(Office Automation System,簡稱OAS)是通過計算機、通信等技術對辦公自動化的技術實現，可以替代傳統的人員密集型辦公方式或大量的手工、

重復性勞動，以優質而高效地處理辦公業務或事務為基本特征。本文通過對現有的文獻資料和市場應用進行分析和調研，將目前主流的辦公自動化系統按照不同的分類方式劃分為不同的類別，如下表2.2所示：

表2.2辦公自動化系統的分類

Tab. 2.2 Classification of Office Automation Systems

分軸準類別特征

事務型OAS 面向工作量大、重復性高的工作，如辦公部門的事務性工作；包括資源管理、人事管理、郵件處理、行文管理、個人日程管理等功能

應用方式管理型OAS 管理和控制信息的流通，對信息進行加工、收集、存取、交流、判

斷和反饋

決策型OAS 通過分析大量的信息，為決策者制定各種優化方案，在邏輯層面通

常以決策模型為理論支撐

基于.NET關系基于微軟發明的.NET關系型數據庫，采取基于Web的標準服務策

數據庫的OAS 略和面向對象的編程語言；跨平臺、快速高效、功能強大

文件系統 IBM系列OAS 以lotus notes為代表，安全性強，但開放性差，成本高，技術復雜

基于Java的

OAS 以SUN公司(已被甲骨文收購)的Java為主流技術的辦公系統，具有強大的平臺無關性和可移植性，且對硬件要求較低，可降低成本，對辦公自動化系統的普及極為有利

即“客戶端-服務器”架構模式的OAS,以局域網為基礎，運算集

C/S架構的OAS 中在客戶端，安全性較高，隱私性較好，但對客戶端機器性能要求

系統架構較高，使得成本升高

即“瀏覽器-服務器”架構模式的OAS,建立在互聯網基礎上，通

B/S架構的OAS 過瀏覽器訪問服務器，優勢在于訪問和應用靈活便捷，成本較低，

劣勢在于性能上可能不如客戶端好

從系統架構角度而言，本文研制的H市礦山信息管理系統在架構上采用了目前

主流的B/S架構。

2.3礦山信息管理技術標準體系(Mine information management technology standard system)

2.3.1礦山信息管理系統建設技術規范

根據《智慧礦山信息系統通用技術規范》(GB/T34679-2017)少】中關于建設智慧礦山信息系統的通用技術規范的規定，礦山信息管理系統建設需要從系統架構、基礎網絡、數據倉庫、地理信息、平臺軟件等方面，采用規范化、標準化的技術體系。

2.3.1.1系統架構

礦山信息管理系統的標準架構如圖2.3所示:

2.3.1.2基礎網絡

礦山信息管理系統的運行建立在高速、寬帶的工業以太網、現場總線、無線通訊網絡、透地通信設備的基礎上，配備以抗干擾、高可靠、快速的交換機、服務器、路由器、通訊基站、無線通道、UPS電源以及各種感知設備的網絡傳輸設備。系統正常運行期間，需要保證礦山所有信息（包括生產數據、管理數據、多媒體數據、實時數據）的可靠、準時、安全傳輸。在災變時期，礦山數據倉庫應當具備異地同步備份能力，主要設備在停電情況下應具有4h的應急續航能力。

2.3.1.3數據倉庫

針對礦山的海量、復雜、異質、隨機、多態數據，礦山信息管理系統應當提供規范的數據索引格式、元數據格式、數據表格式、布局方式、存放格式、精度要求、時效設置和編碼方案，其中，元數據的數據索引主要包括各類數據的概要信息、用途、存方（路由、數據庫、訪問引擎和索引結構，體現數據的層次結構。此外，數據倉庫還應當提供必要的查詢服務，如關鍵字查詢、空間范圍查詢等功能。

2.3.1.4地理信息

礦山信息管理系統中的地理信息主要存儲于數據倉庫中，其服務應當采用SOA 架構（Service Oriented Architecture,面向服務的架構），并且符合OPC規范（OLEfbr Process Control,微軟公司的對象鏈接和嵌入技術在過程控制領域的應用）和DDS規范（DataDistribution Service,數據分發服務）。礦山信息管理系統中的地理信息通常可能以多種形式存在，例如可能包括以下數據或信息：

（1）地形地貌數據，如地形、地貌、植被、山脊山谷、水體、河流、道路等自然景觀和遙感影像、正射投影數據；

(2)地質勘探數據，如鉆探數據、物探數據、遙感影像、電測數據、重磁數據、化探數據、微震數據等；

(3)數字地面數據，包括道路數據、氣象數據、環境數據、通訊數據、管網數據、建筑數據等地面設施數據；

(4)礦量評價數據，包括礦體的儲量分布數據、品位數據、產狀信息、儲量塊段管理、儲量變化數據、儲量預測數據；

(5)地質模型數據，如巖體構造數據、地層數據、地應力分布數據、危險源數據、低溫分布數據等；

(6)設備物資數據，包括設備和備件數據、物資數據、客戶關系與供應鏈數據以及庫存數據、定額數據、消耗數據等。

2.3.1.5平臺軟件

在平臺軟件層面，一個完整的礦山信息管理系統應當建立在完整的軟件體系基礎上，這些基礎軟件包括操作系統軟件、數據庫軟件、虛擬化管理軟件、大數據或云平臺軟件、防火墻軟件、殺毒軟件、通訊軟件、負載均衡軟件、流量管理軟件、數據備份軟件等，且這些軟件應當具備安全、可靠、高度兼容、抗干擾、提供二次開發接口等特點。此外，從業務邏輯的角度，一個大型的礦山信息管理系統可能劃分為若干個小的子系統，如地測地理信息系統、安全管理系統、礦產資源儲量評價系統等。

2.3.2 H市礦山信息化標準化管理制度

地區級的礦山信息管理系統的建設與研制需要充分考慮當地的礦山信息化標準化管理制度中規定的內容。本文研制的礦山信息管理系統屬于H市，因此對《H市礦山信息化標準化管理制度》［列進行深入了研讀和分析，有助于在設計和研制礦山信息管理系統時充分顧及各方面因素，使研制的系統符合實際應用需求。《H市礦山信息化標準化管理制度》旨在對H市的礦山資源信息化建設管理進行規范，提高信息化管理水平。該制度對礦山信息化建設管理的范圍、職能管理部門、項目建設規劃、礦辦公室的整體規劃、信息設備配置、設備使用與管理等方面均做出了詳細的要求。

2.4Web GIS在礦山信息管理中的應用(Application of Web GIS in mine information management)

2.4.1傳統GIS應用于礦山信息管理的現狀

近年來，隨著數字測繪技術在社會生產、生活各領域的應用不斷深入，GIS技術被廣泛應用于礦產信息管理中，學術界和業界對此展開了大量研究與實踐，取得了豐富的產品級或科研性成果。在國外，美國是最早將GIS技術應用于礦產和地質調查與制圖方面的國家，此后大量的國家相繼成立相關的部門與機構，開始基于計算機技術通過數字形式對野外、礦區的地質數據進行采集、存儲、管理、分析與可視化，其中最為關鍵的是建立起了大量的礦山信息或礦產資源數據庫。我國在礦山信息管理系統建設方面起步較晩，大致開始于本世紀初，最初建成的礦山信息管理系統主要用于大型金礦的管理，主要是根據最新的研究動態，對中國范圍內的第一至第三級構造單元進行劃分，然后建立相應的數據庫屬性表，最后綜合考慮其他成礦信息，開展成礦GIS分析，這樣有利于對未探明的成礦靶區進行分析與預測。

將GIS應用于礦山信息管理，具有以下幾方面的優勢：

(1)GIS采用圖庫管理技術和地理空間數據庫技術，能夠滿足各種地質數據或地學圖件的長期存儲以及隨時修改的現實需求；

(2)G1S能夠有效地對多源地學數據進行集成管理，并且在此基礎上建立空間數據模型、開展空間模擬分析，使得礦山信息管理建立在更有效和定量化的基礎上。

(3)GIS能夠快速、精確地疊加各種類型的礦山數據，主要通過GIS軟件的圖層功能實現，即對不同類型的礦山地理要素進行分層顯示，可以極大減少手工繪圖的繁瑣勞動，并且能夠隨時按需對圖層內容進行修改，實現自由疊加組合。

(4)GIS能夠支持礦山空間信息的快速檢索與查詢，可以基于專題屬性進行檢索，例如對巖漿巖地質體，可以在地質圖層中進行快速檢索，獲得所需的要素。

(5)GIS提供了完備的空間統計與分析功能，能夠對各種地質體的幾何空間屬性進行統計分析，得出全局性、綜合性的空間統計信息，可以實現對礦產和地質體模型之間關系的精確研究。

(6)GIS支持不同類型的礦山專題數據的自由疊加分析，利用GIS軟件中的空間數據疊加與建模功能，能夠為目前存在的既處于成礦構造帶又屬于地球化學異常的礦山區域圈定問題提供有效的解決方案。

2.4.2傳統GIS應用于礦山信息管理的不足

將傳統GIS軟件應用到礦山信息管理中，存在一系列的問題，這些問題既是由于隨著社會經濟的快速發展，人們對礦山信息管理的需求日趨多樣化，使得基于傳統 GIS的礦山信息管理逐漸暴露出技術方面的局限性，另一方面也是由于礦山信息管理技術與傳統GIS技術的結合本身存在一些問題。本文將這些問題歸納為以下幾個方面：

(1)系統的集成程度不高

隨著GIS技術在礦山管理方面的應用不斷深入，目前國內外已經建立起了相當規模的一批相關GIS系統，但這些信息管理系統的數據庫所采用的專業模型、空間數據模型之間各不相同，在連接方式和接口方面的定義未采用統一的標準，導致很難進行集成。此外，各系統缺乏對礦山資源模擬所需的數據模型，無法有效應對可變的

時空數據結構和過程算法。

(2)缺乏通用的專業模型支持

從國際研究范圍看，很多國家的礦山信息管理己經由傳統的調查、制圖階段演變為以監測、模擬、管理為主的階段，礦山信息管理建立在大量的專業模型和功能模型的基礎上，但目前很多的系統之間技術壁壘嚴重，并且與地理信息系統之間結合不夠深入，甚至僅僅將GIS作為礦山信息的存儲工具，無法提供多樣、實用性強的分析功能，主要原因在于傳統GIS只能提供有限的空間分析功能，無法針對礦山信息管理這一專業領域建立通用的專業模型。

(3)數據精度不高，數據來源有限

數據問題是任何信息管理系統首先必須解決的問題。傳統GIS長期以來一直面臨著數據精度不高和數據來源有限的問題，這成為制約其發展的一大瓶頸。雖然近年來航空、航天遙感技術發展迅速，可以為傳統GIS提供大量現勢性強的影像數據，有效改善了礦山信息的更新問題，但鑒于礦山信息管理的復雜性，仍有大量的礦山數據難以獲取。此外，目前己有的很多礦山數據存在多源、異構、年代跨度很大的問題，使得礦山數據的質量良莠不齊，無法保證較高的數據精度，也不利于礦山信息的統一集成管理，制約了 GIS技術在礦山信息管理中的應用。

243 Web GIS應用于礦山信息管理的優勢

由于Web GIS技術是近年來Web2.0技術與GIS技術結合產生的，興起時間較晚，因此其在礦山信息管理中的應用也起步較晚，但Web GIS代表了 GIS嶄新的發展趨勢。因此，在當前大數據、云計算、互聯網等技術迅速發展的大環境下，基于 WebGIS的礦山信息管理是今后礦山信息管理的重要發展方向。

在基于GIS的礦山信息管理系統建設過程中，最重要的環節是建立起礦山數據庫。如果數據庫建設不完善，將直接導致礦山數據管理與分析的錯誤結果。WebGIS 可以有效應對上述的問題與不足，通過標準化的方式建立數據庫，實現對礦山信息的高效管理與精確分析，具體而言，包括以下幾個方面：

(1)提升系統的集成程度

WebGIS的數據庫能夠采用統一標準的空間數據模型和礦山信息管理業務模型, 在連接方式和接口方面可以定義和采用統一的標準，可以有效應對可變的時空數據結構和過程算法。系統能夠體統對多種專業分析模型的支持，并且針對以往的GIS系統無法提供位置精確的數據這一局限，基于Web GIS的礦山信息管理系統能夠采用統一的規范和標準來建立數據庫，并且在數據入庫之前對數據的精度和正確性進行有效的檢驗，從而保證數據庫的完善性和正確性，有利于子系統之間的相互集成。

(2)提供通用的專業模型支持

基于Web GIS的礦山信息管理系統能夠將主流的GIS技術應用到礦山資源與信息管理工作中，不僅將GIS作為礦山信息的存儲工具，而且能夠提供多樣的、實用性強的分析功能，例如礦山管理功能、評分管理功能、多媒體管理功能、開采報告管理功能等諸多分析功能模塊，為礦山信息的標準化管理提供豐富的專業模型支持。

(3)確保數據質量，拓寬數據來源

任何一個GIS系統的處理都是和數據打交道，這些數據可以是文本、圖片、音頻、視頻等多種形式，具有豐富的數據來源。數據既可以是空間的，也可以是非空間的；既可以是結構化的，也可以是半結構化和非結構化的。傳統的GIS在數據獲取和數據質量方面無法給予充分的保障，而WebGIS可以有效克服上述不足，提供功能完備的數據預處理、處理功能，支持對入庫數據的深加工處理和精度檢查，可以有效保證數據的質量。此外，基于Web GIS的礦山信息管理系統能夠支持對多源、異構、海量的礦山信息的存儲、管理、分析與可視化，如各類地塊數據、遙感影像、互聯網上的自發地理信息數據、傳統地理數據以及其他的統計報表數據和文件資料，極大拓寬了傳統GIS的數據來源，能夠為礦山信息管理提供更科學、有力的信息技術支撐。

3系統總體架構設計

3Overall architecture design of the system

3.1系統需求分析(System requirements analysis)

礦山信息管理系統的構建旨在利用目前發展成熟的計算機技術、通信技術和信息系統技術對圖文一體化的礦山數據進行統一存儲和管理分析，能夠為政府相關部門進行科學化、精細化的礦山資源管理提供技術支持，也能夠為統一的礦山資源開采規劃等關乎民生大計的現實問題提供有效的決策輔助，將礦山信息的分析結果直觀、全面而準確地展示給相關的管理人員。

3.1.1現狀分析

當前國內外已經存在大量的與礦山信息管理相關的業務系統，這些系統在總體設計、并發訪問、數據集成與網絡化、信息組織管理方面存在諸多問題，體現在以下幾個方面：

(1)按照應用區域和規模的不同，可以將目前大部分的礦山信息管理系統劃分為市、縣、鄉等不同的規模級別，各部門和地區采集到的礦山數據在分類方式和比例尺方面很難達到統一，數據可復用性較差，連續性差。此外，不同的地區和系統采用的地理要素分類與編碼不夠統一和規范，使得各個信息管理系統之間的數據互操作和數據共享十分困難。礦山管理信息化建設缺乏系統的整體規劃，功能單一、各系統數據各自獨立、互不共享，利用率極低。同時，不同的信息系統建設人員和數據采集人員之間的業務水平參差不齊，部分的礦山信息管理系統中存在數據缺失不全的情況，礦山信息的屬性數據和空間數據之間無法實現理想的匹配效果。

(2)目前很多的礦山信息管理系統在建設過程中，存在業務管理與自動化脫節的現象，導致很難在進行業務開展時按需實施各種空間操作，辦公自動化水平較低，也就無法實現科學、高效的礦山信息管理。此外，數據更新問題是目前大部分的礦山信息管理系統面臨的實際問題，數據更新不及時導致的數據可用性差、信息陳舊使得管理者無法及時地掌握礦山信息變化情況，也就無法開展有效的礦山規劃決策。

(3)當前各地區的礦山信息管理系統多采用單機部署形式，應用系統存在較高的技術壁壘，系統之間過于獨立，與標準脫節，共享程度較低，不利于礦山信息的一體化管理，也不利于礦山信息的多地區協同維護。

(4)整體設計不統一，尤其是當前城鄉一體化的背景下，原有的礦山信息管理系統己經無法解決各地區礦山的統一管理、數據合一的現實問題；從系統間互聯互通的方面看，各信息系統數據傳輸格式(接口協議)缺乏行業標準，存在著嚴重的“信息孤島”的現象，并且不注重系統平臺的選擇。造成礦井的系統集成很難，集團公司的系統集成更難，成本更高；因此，迫切需要建立一種統一的礦山信息管理系統機制, 實現對各地區礦山信息的綜合、一體化管理。

3.1.2應用需求分析

應用需求分析主要包括政府視角的需求分析和企業視角的需求分析，政府視角的需求側重于監管方面，而企業視角的側重于管控方面，但二者也存在一定的重疊。下面對系統的現實應用需求進行分析，從政府管理視角提出H市礦山信息管理模式革新的需求，從二者的共同視角提出礦山信息日漸復雜化的現實需求、WebGIS技術應用于礦山信息管理的現實需求和礦山信息日漸復雜化的現實需求。

(1)H市礦山信息管理模式革新的需求

H市地處湖北省東部、大別山南麓、長江中游北岸，京九鐵路中段。現轄一區、二市、七縣和一個縣級龍感湖農場，版圖面積1.74萬平方公里，總人口 730.98萬。全市己探明礦種50余種、多種礦床點230余處。其中非金屬礦23種，主要有螢石、石英石、磷礦石、花崗石、大理石等。磷礦石儲量5000萬噸，主要分布在黃梅、武穴。紅安螢石礦是全國三大螢石礦之一，儲量在200萬噸以上。薪春等地的硅石礦儲量在500萬噸以上，含硅量達98%以上。花崗石、大理石遍布團風、淆水、羅田、麻城、武穴，分布面積3000平方公里，金屬礦有鐵、鐳、鉛、金紅石、銅、鉛、鋅、鉗、金以及稀有金屬規、鈕、錯等。其中鐵、金紅石、鉛、鋅及金的儲量較豐富。

目前，一方面，H市對上述礦山資源的開發力度呈逐年增大的趨勢，側重硬件基礎建設。網絡建設、機房、調度中心建設投入較大，為企業信息化的發展打下了良好的基礎；此外，在軟件方面側重于專業化軟件的應用，如財務管理系統、人力資源管理系統、物資供應系統、煤炭銷售系統、調度管理系統、瓦斯安全監測系統、人員定位系統、地測制圖系統等。但另一方面，在近年來礦山信息大幅增長的新形勢下， H市從政府到企業對上述礦山信息資源的管理已經無法適應信息一體化管理的現實需求。信息化時代的礦山信息管理需要以更加信息化的管理技術和工具為支撐，因此對H市礦山信息管理系統的可擴展性和可兼容性提岀了更高的要求，在目前彼此分離的城市礦山信息管理系統和農村礦山信息管理系統之間構建橋梁，形成H市礦山信息管理一體化的新局面。

(2)礦山信息管理系統標準化建設的需求

國土資源部制定“十三五”規劃時己經明確提出了“繼續開展礦山信息管理一體化管理工作，建立省、市、縣一體化的礦山信息綜合管理數據庫和信息管理系統”的礦山信息管理總目標，要實現這個目標，必須對所有礦山信息采取統一的分類編碼方法，從而為建立起統一的礦山信息管理系統奠定基礎。然而，目前的礦山信息管理距離此目標還存在較大差距，建設信息化、標準化的礦山信息管理系統勢在必行，這也

成為本文設計和實現H市礦山信息管理系統現實需求。

(3)Wfeb GIS技術應用于礦山信息管理的現實需求

目前，多數的礦山信息管理系統平臺功能不完善，沒有應用最新信息技術，如安全與生產系統集成、三維可視化、遠程網絡平臺等。總體而言，H市礦山信息管理缺乏信息系統管理制度，多數系統因沒有制度管理而無人維護，處于癱瘓狀況，甚至許多礦井的系統驗收后，就再也沒有使用。目前礦山信息管理系統中涉及的礦山信息大部分屬于地理空間信息的范疇，因此需要采用以空間信息管理為主、非空間信息管理為輔的礦山信息管理技術進行建設。Web GIS作為目前主流的GIS技術，可以為各級別的礦山信息管理系統建設提供專業的技術支撐，除了為礦山信息管理提供基本的地圖編輯操作、礦山信息獲取與存儲、礦山信息查詢和檢索功能外，還能提供基本的礦山信息分析、制圖輸出、發布服務等諸多功能。例如，無bGIS空間分析支持對礦山信息的測距量算、空間統計、面積測算、緩沖區分析、疊置分析、圖表生成等諸多分析與展示功能，從而為礦山信息的定性與定量相結合的分析提供全面的決策支持。

(4)礦山信息日漸復雜化的現實需求

隨著國內外采礦業的迅速發展，礦山信息管理工作正面臨著日漸爆炸的海量、多時相數據，這些數據既包括空間與非空間數據，也包括以文字、文檔、圖片、音視頻等多種形式存在的復雜多樣的數據，因此現代國土資源管理必須采用現代化的信息管理技術手段對這些日漸復雜化的礦山信息進行管理。目前，國內、外還沒有特別成熟和成功的數字化礦山信息管理的整體解決方案，由于采礦行業的專業性較強，企業資源計劃管理系統ERP的提供商做不了煤礦等礦產信息的安全生產綜合管理系統，而能做礦井安全生產管理系統的提供商又做不了 ERP系統。因此，目前多數地方政府或礦山企業主要采用兩條路線解決上述問題，即分別建立兩個系統平臺：將企業供應、銷售、計劃、財務、人力資源等系統建立在ERP平臺上，將工程、生產、安全相關信息建立在礦井安全與生產綜合管理系統平臺上，將來再逐步把這兩個平臺整合到一起，但目前距離這一愿景的實現還存在較大差距。

礦山信息管理系統建設屬于國土資源信息管理系統建設的一部分，也是其中規模最大、應用最廣的系統工程，因此，基于Web GIS技術，對日漸復雜的礦山數據進行管理，實現現代化的礦山信息管理系統建設，是當前國土資源管理信息化建設，進而實現國土資源管理智能化的必然產物。

3.1.3可行性分析

本文開展基于WebGIS的H市礦山信息管理系統設計與實現研究，具有實際的可行性，具體而言包括以下幾個方面：

(1)經濟可行性。本文研制的H市礦山信息管理系統建立在眾多開源軟件的基礎之上，可以大幅降低軟件開發方面的技術成本，并且對于計算機方面的配置和性能要求也不夠苛刻，因此，本文研究在經濟方面是完全的可行性。

(2)技術可行性。目前H市市區與所轄各鄉鎮的礦山信息管理在轄區規劃、統計分析、權屬管理等方面存在很多相通的地方，因而站在底層數據庫實現的角度看，建立起H市城鄉一體化的礦山信息管理系統，從基礎數據、數據組織、數據模型、應用模型到軟件架構等方面實現統一，具有可行性。

(3)由于目前礦山信息管理中最常見的是文件和數據存儲，因而從數據庫(目前最常用的是關系型數據庫)實現的角度看，需要重點分析基于數據庫對礦山數據進行存儲的可行性。目前關系型數據庫的發展已經相當成熟，能夠較好地支持空間數據的存儲與管理。例如,Oracle公司聯合國內的SuperMap公司聯合推出了 Spatial Ware Oracle 8i等基于全關系型數據庫對地理空間數據進行存儲的解決方案，可以利用同一個關系數據庫對空間和屬性數據進行存儲。雖然礦山信息中的屬性數據和空間數據在存儲結構和數據組織方式上存在較大差別，但只要合理地設計數據庫表的存儲結構，就可以在關系型數據庫中同時實現對礦山空間數據和屬性數據的同時存儲。

礦山信息中，空間數據比屬性數據更難存儲，原因在于屬性數據主要以文本的形式存在，格式通常較為規則，即屬性數據基本都是結構化數據，但空間數據中存在圖形數據，甚至音頻和視頻數據，如何對這些數據進行一體化存儲成為待解決的關鍵技術問題。本文通過將圖形數據和屬性數據分別存儲，二者之間通過關鍵ID關聯的方式，可以有效解決上述問題，具體而言即建立合適的關系型數據庫表結構，利用關系表對屬性數據，以及空間數據中的點位數據等規則結構的數據進行存儲，而利用文件系統對圖形數據等半結構化和非結構化數據進行存儲，并針對同一實體要素，通過要素的ID號建立空間數據和屬性數據之間的關聯。因此，本文研究在礦山信息的存儲方面也具有可行性。

3.2系統的建設目標與設計原則(System design goals and principles) 3.2.1系統的建設目標

構建基于Web GIS的H市礦山信息管理系統是一項集復雜性、綜合性和專業性于一體的系統工程，以設計和實現集成礦山信息采集、存儲、管理、查詢、分析和可視化等諸多功能的系統為目標。該系統既能作為礦山信息管理的工具，也可作為政府管理者進行礦山資源分析與決策的平臺。具體而言，系統的建設目標包括如下幾個方面：

(1)利用現有開源的Web GIS等軟件技術，建立完備的H市礦山業務管理數據庫和礦山信息空間數據庫，對當前的礦山資源規劃和開采信息進行統一管理，為構建一體化的礦山信息管理系統奠定堅實的數據基礎。

(2)支持對礦山信息便捷、高效地管理，因此要求具備友好的用戶交互界面與迅速、準確的數據分析功能，并且能夠及時地更新礦山數據。

(3)采用統一的國標對礦山資源進行分類與編碼，在此基礎上再采用統一的數據組織方式與存儲架構對礦山信息進行存儲。

(4)基于H市礦山資源信息的應用現狀，從數據采集的人員、設備、時效性等方面考慮，建立一套動態的礦山信息變更運維機制，以便于對礦山數據庫進行精準、及時的維護，確保礦山信息的實時性、可共享性與可達性。

(5)根據各業務子部門的現實需求，按需建立礦山信息管理子系統，實現系統功能的模塊化與松耦合結構，實現各級部門進行礦山信息管理辦公與決策時的任務自動分解與重組。

(6)結合WebGIS的網絡共享機制，實現礦山信息的動態、實時共享，為H市礦山資源管理部門提供便捷、高效的礦山信息服務。

(7)系統平臺建設過程中應當充分考慮其可擴展性，本文設計與實現的是基于 Web GIS的礦山信息管理基礎平臺軟件，后期不同的用戶可以根據實際應用需要在此基礎上進行各種功能定制，從而實現在軟件核心體系架構不變的情況下實現多樣化的局部功能模塊的動態配置。

3.2.2系統的設計原則

基于Web GIS的H市礦山信息管理系統的設計與實現涉及多項技術，把偶偶 MbGIS技術、數據庫技術、系統安全防護技術、全文檢索與復合條件查詢技術等。在設計過程中，必須遵循一定的原則，包括以下幾個方面：

(1)完整一致與信息多樣兼顧

要使研制的系統具有高可用性，首先必須滿足信息的完整一致性，所有的數據采集與數據錄入人員應當嚴格按照信息的分類編碼標準，采用統一、一致的數據格式，并且系統研發人員也應采用統一風格的用戶界面與代碼編寫規范、標準化的系統建設流程，從而確保各功能子系統和數據集之間能夠相互兼容和擴展。礦山信息的分類和編碼應當依據國土資源部、H市自然資源和規劃局下發的各項礦產資源分類編碼標準或制度，保持從上到下各級部門對礦山信息采集、管理的一致性。此外，系統還應當支持對多樣化信息存儲、分析與表達的支持，以供礦山信息管理人員進行全方位的規劃與決策。

(2)經濟適用和高效易用兼顧

采用目前主流的Web GIS技術和其它系統研發技術，設計和實現的礦山信息管理系統應當基于現有的有限資源，在規定的時間內完成從架構設計、數據庫設計到代碼實現、測試與修改等整個過程，以保證系統建設的經濟效益。此外，系統必須具有完備的功能模塊、高效的功能實現和友好的交互界面，從而在顧及經濟適用的原則下保證較強的可操作性。

(3)安全穩定與高效高質原則

在系統設計與實現過程中，需要充分考慮其安全性與穩定性。對于部分隱私性較高的數據，需要采取一定的數據加密手段進行處理后方可錄入到系統數據庫中；系統應當涵蓋用戶權限管理、數據隱私保護、網絡攻擊防護和數據備份還原等功能，對于這些功能模塊，必須保證其運行穩定，盡可能減少宕機事件、數據丟失事件以及人為誤操作引起的數據的發生，保證系統事務可備份，且可還原到某一歷史節點。

(4)信息分層原則

包括Web GIS的各種空間數據庫在內，目前主流的圖形數據庫的設計思路都是將地理空間各個對象或要素基于同一的時空參考系進行分層表達與疊合，以便于各種可視交互界面上專題要素的疊加展示，例如傳統的GIS已經能夠按照點、線、面的方式對地理要素進行分層表達與顯示。因此，本文的礦山信息管理系統設計在考慮礦山信息表達時也應遵循礦山信息的分層原則，將具有同類空間特征或現實意義的圖形要素放在一起組織和管理，形成同一個或同一類圖層。基于該原則，本文的礦山信息管理系統中以圖層為基本單元對圖形數據進行組織管理，圖形數據按“總數據庫 -子數據庫-專題-層-要素-要素圖形與要素屬性”的從大到小的層次結構進行組織。

(5)可擴展性原則

此外，可以預見的是，隨著H市礦山信息管理范圍的不斷擴大和管理工作的不斷深入，本文研制的系統面臨的數據量將不斷大幅增長，并且部分在功能業務上存在重疊的子系統也需要在后期進行歸并，因此從數據和軟件的角度，均要求前期的系統設計具有一定的靈活性和可擴展性，以適應后期業務擴大的需求。此外，本文研制的 H市礦山信息管理系統后期可能需要與其他地方政府的辦公自動化系統、信息管理系統等進行信息共享與無縫對接，因而需要本系統提供支持功能接入與數據交換的外部接口，以保證信息能夠導入和導出。

3.3系統的設計思路與建設流程(System design ideas and building procedures)

3.3.1系統的設計思路

基于上述對H市礦山信息管理系統研發與應用需求、設計原則的深入調研與總結，建立基于WebGIS的H市礦山信息管理系統架構，系統設計的總體思路如圖3.1 所示：

圖3.1基于Web GIS的H市礦山信息管理系統的總體設計思路

Fig. 3.1 The overall design idea of the H mine information management system based on Web GIS

3.3.2系統的建設流程

基于Web GIS的礦山信息管理系統，主要是利用Web GIS的海量數據存儲與管理技術、網絡共享技術等技術對多源、海量、異構礦山信息進行管理，其建設的具體流程如圖3.2所示：

＞系統總體架構

＞系統建設設計思路

系統實現

圖3.2基于Web GIS的H市礦山信息管理系統的建設流程

Fig. 3.2 Construction process of the H mine information management system based on Web GIS 其中，系統需求分析主要是對H市礦山信息管理的現狀、系統的應用需求、系統建設的可行性進行分析；系統總體設計主要是針對本文待建系統的設計原則、總體架構和設計思路進行分析與設計；系統數據庫設計主要是面向H市礦山全體數據資源的存儲和管理進行數據模型與存儲結構表的設計；系統的功能模塊設計主要是按照業務邏輯，將系統功能劃分為若干子功能，并分別對這些子功能模塊進行設計，包括系統管理員模塊設計、用戶模塊設計、登錄模塊設計和其他模塊設計，其中系統管理員模塊又可細分為安全運維管理模塊、管理員主界面模塊，用戶模塊支持人員績效管理、機械車輛管理、開采流程管理等多樣化的功能，登錄模塊可以區分管理員和用戶二者進行登錄，其他模塊主要是一些附屬功能，如公告管理、售后服務管理等。系統開發環境主要是面向系統和軟件選型，分別對系統研制的軟件和硬件環境進行設計；系統實現則是在上述工作基礎上，編寫程序代碼，實現具體的系統研發工作。上述各子功能模塊的具體實現將分別在第四章和第五章中，結合最終H市礦山信息管理系統的實現過程進行闡述。

3.4系統的總體架構設計(The overall architecture design of the system)

基于WebGIS的H市礦山信息管理系統是由相應的硬件、軟件、數據庫以及一系列子系統構成，其中該系統的實體結構(或物理基礎)是軟件和硬件，而數據庫主要分為圖形數據庫和屬性數據庫；應用子系統的操作對象是各個子數據庫，從而實現對H市礦山信息的統計分析、查詢檢索和可視化輸出功能，滿足市政府和市企業的決策者與管理者對礦山信息管理的實際需求。整個系統的總體架構設計如圖3.3所示：

圖3.3基于WebGIS的H市礦山信息管理系統的總體架構設計

Fig. 3.3 The overall architecture design of the H mine information management system based on Web GIS

3.4.1數據采集與管理層

數據采集與管理層是整個系統的最底層，也是整個系統的數據支撐層，為礦山信息管理系統的有效運轉提供“血液”。數據采集與管理層首先負責采集多種形式、多種來源的基礎礦山數據，然后由數據預處理和數據處理模塊對這些數據進行規范化的處理與再組織，形成可供上層數據庫直接使用的有效數據集；同時，數據采集與管理層的數據經空間數據引擎分析和處理后，可以為應用層提供全面的運算結果集。數據庫分為一體化數據庫和元數據庫，其中一體化數據庫是對眾多礦山數據進行存儲和管理，而元數據是關于礦山數據的描述，因此元數據庫主要用于存儲和管理系統中關鍵的描述信息，包括數據類型、數據內容概要信息和數據格式等基本信息。元數據的存儲貫穿于系統建設與應用的始末。

3.4.2應用層

應用層主要負責根據業務邏輯和業務模型，完成所有的應用邏輯處理，是連接工作流層和數據采集與管理層的橋梁。應用層主要由各種GIS應用服務組件和Web服務器組成，例如GIS服務器和微軟操作系統自帶的IlSWeb服務器。應用層是具體業務活動的供應者，系統中的一切應用服務均在該層實現，能夠將表示層上的用戶請求進行轉化，傳遞給數據采集與管理層，從而為用戶返回所需要的數據請求結果。同時，系統的可擴展性也在應用層得到充分體現，主要表現在可以按需添加各種業務處理的應用服務器，然后在表示層的瀏覽器端進行訪問，或者對其中不必要的服務器進行合并或移除。總體而言，應用層的業務功能既包括與數據采集與管理層的交互，即對數據庫中的數據進行編輯操作，也包括與表示層的交互，即將表示層的數據請求轉發給數據采集與管理層，或者將數據采集與管理層的查詢結果返回給表示層；此外，應用層還負責業務流程處理與邏輯運算，以及基于Web GIS服務器進行服務發布等功能的實現。

3.4.3工作流層

應用層除具體的專業邏輯處理外，其他與專業相關性不大的業務也是礦山信息管理系統不可或缺的重要組成部分，這一部分的內容例如對系統運行狀態的監控、數據流量負載均衡、任務分配等功能，對于系統的安全穩定運行具有極為重要的作用，而業界常以工作流來對其進行描述，因此該層可稱為工作流層。工作流層通常包括一系列的工作流監控管理程序，其主要目標是解釋工作流過程的定義，然后對工作流的過程進行實例化與監測控制，并且對系統的日志維護、任務分配與調度進行維護。工作流層可以對外提供必要的API訪問接口，便于系統管理員快捷地查詢和處理工作流的執行狀態。

3.4.4表示層

表示層對最頂層，負責對接系統用戶與整個礦山信息管理系統。表示層主要由礦山信息管理模塊和相應的前端瀏覽器訪問接口組成，按照具體的業務劃分可分為功

能展示界面和流程表示界面。功能展示界面負責接收用戶隨時、隨地的交互或輸入信息，然后將這些輸入或請求轉化為應用層可以理解的計算機語言指令，并發送給系統，然后將系統響應返回的查詢結果數據集以適當的形式返回給用戶。例如，用戶基于IE、Google等瀏覽器訪問瓏bGIS服務器上的空間數據與屬性數據信息，WebGIS 服務器對此作出響應，返回正確的數據結果集給用戶。此外，功能展示界面還支持空間數據的格式轉換、圖層編輯與輸出、空間分析等諸多功能，在需要進行數據更新時, 支持礦山數據的批量導入與導出，實現數據庫中數據的快速更新。流程表示界面可以將過程實例運行中需要人工操作任務的處理手段展示給用戶，用戶可以隨時查看自己的工作任務列表，并決定是否開始一個新的任務或終止一個舊的任務。

3.5系統的功能設計(Functional design of the system)

在上述系統總體架構設計的基礎上，基于Web GIS的H市礦山信息管理系統的功能設計如圖3.4所示，主要的功能模塊包括系統用戶模塊、管理員模塊、登錄模塊和其他模塊。

礦山信息管理系統

圖3.4基于Web GIS的H市礦山信息管理系統的功能設計

Fig. 3.4 The overall architecture design of the H mine information management system based on Web

GIS

3.5.1用戶模塊

用戶模塊是基于Mb GIS的H市礦山信息管理系統的最主要功能模塊，因此這一部分的設計工作是整個系統功能設計的重點。如圖3.4所示，用戶模塊可細分為人員績效管理模塊、機械車輛管理模塊、開采流程管理模塊、物料倉庫管理模塊、報告統計管理模塊和地圖信息管理模塊。人員績效管理模塊主要是對礦區工作人員的總體績效進行管理，以其每天的工作總量為依據，并且綜合考慮其是否存在違規操作、違停、曠工等違規信息；機械車輛管理模塊支持車輛的動態調度，并且能夠實時監測機械設備和車輛載具的工作狀態，一旦出現故障可以通過其自身搭載的傳感器與系統之間建立通信，從而便于用戶第一時間掌握施工現場故障車輛的編號、故障原因估計等信息，便于用戶及時處理；開采流程管理模塊主要是完成勘探流程、采礦部分、廠堆流程管理、冶煉化驗等流程的監管；物料倉庫管理模塊主要負責對物料倉庫中的庫存明細、出入庫明細等記錄進行管理；報告統計管理模塊主要負責對用戶（通常為政府或企業的管理者與決策者）感興趣的條件查詢，以統計報表的形式對查詢結果進行呈現，例如常見的統計圖和統計表，同時還負責統計報表的存儲與更新；地圖信息管理模塊主要針對用戶的空間查詢，可以動態配置可視化區域的底圖，以供用戶進行地理空間分析，便于用戶形成具體的空間認知與位置判定，如判定某個故障車輛或機械的具體位置時，結合地理底圖數據可以對其空間位置進行快速確定。

3.5.2系統管理員模塊

系統管理員模塊主要負責系統的安全穩定運維，可細分為安全運維模塊和管理員主界面模塊。安全運維模塊主要是指對系統自身的運行狀態，如數據庫節點宕機狀況、數據異常情況、安全漏洞情況、非法訪問情況等進行及時的監測、報警與處理；管理員主界面模塊主要是指管理員實時系統管理的整體界面，除上述安全運維界面外，還包括對用戶權限、功能配置、系統日志等信息的維護與管理。

3.5.3登錄模塊

登錄模塊是用戶或管理員與用戶交互的入口（Entry）,只有用戶名和密碼合法的用戶與管理員才能進入和訪問系統。登錄模塊包括了用戶注冊功能，未注冊用戶首先必須通過合法的電話號碼或者郵箱完成系統注冊，并且經管理員審核通過后方可訪問系統；系統管理員具有自己獨立的賬戶，屬于系統的超級用戶，具有系統控制的最高權限。

3.5.4其他模塊

其他模塊是指一些輔助功能模塊，對于系統的完善以及用戶體驗的提升也至關重要。例如公告管理服務可以使用戶登錄系統后第一時間獲得最新的系統消息通知，便于及時地識別和處理消息，或者查看現場工作人員的工作狀態進行監管；售后服務管理模塊主要可以通過在線方式對系統的操作說明、故障修復等售后服務向軟件平臺開發商進行咨詢，以及時地獲得相應的技術支持。

3.6本章小結(Chapter summary)

本章對基于WebGIS的H市礦山信息管理系統進行了總體架構設計，主要包括進行系統構建的需求分析，確立系統的建設目標與設計原則，明確系統的設計思路與建設流程，系統的總體架構設計與功能模塊設計。其中，系統的建設流程的確立以及總體架構設計和功能模塊設計明確了后續章節的研究內容，為開展后續研究奠定了基礎。

4系統數據庫設計

4System database design

數據庫技術可謂是計算機技術從產生至今持續發展而積淀下來的精華之一，現代化的信息管理系統大多建立在數據庫的基礎之上，因此目前主流的化信息管理系統建設基本都是以數據庫建設為核心。數據庫技術可以極大地提升信息系統對數據管理的效率，并且在保證數據的完整性、安全性、可用性方面貢獻顯著。在大數據時代，數據庫技術更顯重要，數據的應用效率很大程度上取決于數據庫的管理效率。

對于本文研究，數據庫的設計是基于Mb GIS的H市礦山信息管理系統建設的核心工作之一，是決策者依據系統進行智能化決策的關鍵技術支撐。基于Web GIS 的H市礦山信息管理系統數據庫建設流程如圖4」所示：

開始

1 礦山數據采集 1

礦山數據預處理

圖4.1基于Web GIS的H市礦山信息管理系統建庫流程

Fig. 4.1 The building procedure of H mine information management system DB based on Web

GIS

4.1礦山數據采集與入庫(Mine data collection and storage)

4.1.1礦山數據采集

礦山數據可以通過多種設備進行釆集，目前主流的采集設備包括WIPO礦山專用手機、掌上電腦PDA、尋呼機、跟蹤器、移動防爆攝像機、WARP基站、便攜式環境監測儀、智能監測車輛等多種設施，因此通過這些眾多設備獲得的數據也包含了多種形式與來源。礦山數據采集的過程，是從建立數據采集規劃到最終形成多源、異構、海量的礦山數據集并建立元數據集的過程，其具體過程包括以下幾個步驟：

(1)根據總體設計中管理者即用戶對于礦山信息采集的需求，確定礦山數據釆集的類型和來源；

(2)面向各種類型的礦山信息采集及其數字化方法，明確和構建規范化、標準化的數據采集與加工流程；

(3)制定合理的數據質檢方案，對被采集數據的質量進行檢查與控制，保證所采集數據處于合理的質量合格區間，超出該區間閾值的數據準備進行后期的預處理與清洗處理；

(4)根據數據集主體的建立情況，生成元數據及其分析報告等附屬數據集，元數據的內容包括數據集主體的來源、采集手段、內容、質量等；

4.1.2礦山數據入庫

對于底圖數據，系統直接以文件的形式存儲，這是空間數據庫軟件自帶的功能；對于空間數據和屬性數據，先建立對應的數據庫表，然后通過SQL語句輸入到數據庫中進行存儲。具體入庫流程如下：

4.1.2.1地理底圖數據入庫

為了便于用戶在使用系統進行決策時建立正確的空間位置感知體系，H市礦山信息管理系統中的數據入庫必須首先考慮采取高精地圖作為可視化的底圖。高精地理底圖一般采用高精度地形圖，因此需要首先選取系列比例尺的高精度地形圖并將其錄入到系統中。為保證這些地形圖的準確與完整，可以通過掃描數字化的方式，將這些地形圖的分幅掃描成矢量圖后依次進行錄入，并將其轉化為Web GIS數據庫支持的國際通用標準格式(如shapefile格式)。但實際情況下，通過掃描數字化錄入的地理底圖通常會存在局部數據丟失的情況，因此需要在入庫前增加數據質檢工序，確保入庫底圖中的點狀、線狀和面狀要素以及相應的注記、符號的準確性，比如某一類形的點要素出現較大的位置誤差時，需要重新進行手工采集后錄入。

4.1.2.2空間數據入庫

空間數據入庫主要是將具有空間位置信息以及相應的時間標識的礦山數據錄入到空間數據庫中，然后構建相應的礦區地塊，并且將具有關聯的零散地塊連接起來形成片區、同屬礦區地塊合并形成新的礦區地塊。入庫的礦山空間數據主要來源于對各種設備采集到的礦山數據進行空間條件篩選而得到的明確具有空間位置信息的數據集，篩選過程需要人工干預，典型的空間數據是具有X坐標和Y坐標(或者經緯度) 的數據，也包括其他一些雖然不包括地理空間坐標，但含有位置信息的數據，例如礦址點的局部定位數據。對于以地形圖或其他地圖形式存在的礦山數據，可以通過Web GIS的掃描數字化方式進行錄入；對于其他類型的礦山空間數據，可以手工錄入，或通過編寫相應的程序訪問數據庫接口進行錄入。此外，對于所有的空間數據必須統一空間基準，例如最常用的是WGS 84坐標系。

4.1.2.3屬性數據入庫

屬性數據入庫相對簡單，主要是編寫相應的數據庫接口調用程序，將礦山數據中的屬性數據導入到WebGIS的空間數據庫中。導入過程中，應當保持預先定義的數據庫表結構與系統屬性數據庫表結構之間的一致性，并且完成屬性數據錄入之后，還應按照礦區地塊編號、地理要素標識等信息，將其與對應的空間數據進行掛接，對屬性數據相關的礦區、地塊進行檢查與匹配，以建立整體統一的礦山數據集。

4.2礦山數據預處理與處理(Mine data preprocessing and processing) 4.2.1礦山數據預處理

4.2.1.1礦山數據清洗

礦山數據清洗主要目的是對于存在明顯錯誤、缺失或冗余的數據進行預處理，初步形成數據質量較高的礦山數據集。其中，對于存在缺失的數據集，通過補采、插值或擬合的方式進行補全；對于存在冗余的礦山數據集，通過人工檢查或針對性地編寫相應程序進行冗余去除；對于存在明顯錯誤的數據，可以通過直接刪除或進行糾偏的方法予以修正。

4.2.1.2礦山數據壓縮

礦山數據中很大一部分數據都是具有高度時序性的密集型數據，隨著時間推移其數據量將顯著增大，例如攝像機拍攝的照片數據或視頻數據，如果對這些數據不經處理直接存儲到數據庫中，將耗費大量的存儲空間，對于MbGIS數據庫而言是一個不小的挑戰，而數據壓縮是一種可行的解決方案。礦山數據壓縮可以根據具體的數據類型進行壓縮，且壓縮主要針對現狀數據或面狀數據，常見的壓縮算法是GIS領域的道格拉斯普克法(Douglas-Peucker Algorithm ) ＞垂距法、光欄法等方法，而對于圖片、視頻等其他類型的非結構化數據，可以采取壓縮軟件或者離散采樣的方式進行壓縮。

4.2.2礦山數據處理

礦山數據處理主要致力于解決不同來源的礦山數據之間坐標參考系與數據格式不統一的問題，其原理是采用歸一化的方式，基于其中一種主流的參考系和數據格式，將其他類型的數據向參考數據轉化的過程。本文數據庫建設過程中涉及的礦山數據處理的內容主要包括以下幾個方面：

4.2.2.1空間坐標轉換

空間數據轉換主要針對礦山數據中的空間數據，包括平面轉換與投影變換兩部分內容。平面轉換的本質是多項式解算與變換，主要用于實現柵格數據與矢量數據的互匹配，主要采用二元三次多項式法，具體過程本文不再贅述；投影變換包括平移、旋轉和縮放三個步驟，平移是將圖形的一部分或者整體移動到笛卡爾坐標系中另外的位置；旋轉是基于三角函數，對原坐標進行空間旋轉變換；縮放是用于輸出大小尺寸不同的多個圖形，以供礦山信息多尺度表達的需要。

4.2.2.2數據格式轉換

原始礦山數據中的結構化數據通常具有不同的編碼標準和數據格式，對其進行格式轉換也相應包括統一分類編碼和統一數據格式兩方面的內容；本文按照規范化、標準化、可兼容、可擴展的原則，對多源、異構、海量的礦山數據進行統一的分類和編碼，以便于后續的數據統一組織與分析應用。統一數據格式主要是面向礦山數據格式的多樣性問題，目標是將多種格式的礦山數據轉換為統一格式，轉換方法是利用目前己經成熟的GIS應用軟件中的多種空間數據轉換方法，例如商用的ArcGIS、開源的QGIS等軟件均支持對各種類型的礦山空間數據進行格式轉換，如文本轉shapefile、矢量數據柵格化等。

4.2.2.3圖形數據處理

圖形數據是礦山數據中占據內存較大的數據，相比屬性數據的處理更加困難，因此要單獨作為數據處理的重點。本文采用的圖形數據處理步驟主要包括以下幾個方面：

(1)對礦山數據中各種地圖數據、照片數據的唯一性進行檢查，首先檢查和刪除相似度較高或重疊區域超過一定閾值(如70%,可根據實際需要進行設定)的數據，并對其分別進行唯一的編號；

(2)對掃描矢量化的圖形數據，檢查其數據完整性，避免數據缺失，對存在缺失的地方采用上述預處理方法進行補全；

(3)檢查分幅地形圖上的各要素是否清晰，以及注記大小、符號尺寸是否合適；

(4)對礦區地塊的邊界進行檢查，主要檢查其是否閉合，對于未閉合的情況，采用手工編輯或重新采的方式進行修正；

(5)檢查不同地塊之間的接邊情況，如果存在懸掛線的情況，需要進行相應的修正。

4.3礦山數據模型的構建(Construction of mine data model)

基于WebGIS的H市礦山信息管理系統的本質是建立在WebGIS已有功能基礎之上，并進行二次開發形成的系統。數據模型是GIS數據管理的核心，也是基于Web GIS進行礦山數據管理的核心，其本質可理解為面向數據庫設計與存儲的礦山數據組織的邏輯結構。因此，本文在建立H市礦山信息管理系統數據庫的過程中，首先要解決礦山數據建模的問題，即將經過預處理和處理得到的礦山數據描述、組織為 WbbGIS支持的空間數據模型，這個過程即為礦山數據建模。而數據模型構建是建立在數據特征分析的基礎上，因此下文首先對礦山數據的特點進行簡要分析，然后詳細闡述本文的礦山數據模型。

4.3.1礦山數據的特征

4.3.1.1多尺度特征

看待礦山數據的視角可以從大到小細分為國家級、省（直轄市）級、地方市級、縣級、鄉鎮級等不同的級別，這決定了礦山數據根據地區的大小可以劃分為不同的規模，即具有典型的多尺度特征；例如，地方市級的礦山數據集相比鄉鎮級的礦山數據通常要大很多。

4.3.1.2時空特征

礦山數據的釆集是一個隨時間推移不斷積累增多的過程，從這一角度看，所有的礦山數據都可以表示為與時間相關的時序數據，并且具備可回溯歷史、可查詢當前狀態和可模擬預測今后發展趨勢的特點，即具有典型的時間特征；此外，礦山數據的空間數據具有空間位置信息，能夠形象地表示礦山中相關地理對象的空間分布、空間范圍和定位信息，因此具有典型的空間特征；綜上可知，礦山數據具有典型的時空特征。 4.3.1.3應用端的并發性與共享性特征

從應用層角度看，礦山數據通常面向多用戶協同訪問、編輯與操作，同一時刻可能存在多個用戶訪問和查詢系統信息，因此具有應用層的高并發性特征；另一方面， H市的礦山信息管理系統中的礦山數據屬于省級礦山信息管理系統的一個子集，需要滿足不同部門對于礦山信息共享的需求，因此礦山數據的應用必須具有共享性。

4.3.2礦山數據模型設計

如上文所述，GIS系統中空間數據模型直接關乎數據的邏輯組織結構，因此對于系統數據庫的建設至關重要。勉b GIS釆用的空間數據模型沿用了以往的GIS空間數據模型，其與傳統GIS的區別主要在于軟件的體系結構上。GIS對空間數據的管理大致經歷了五個階段，從最初的純文件系統管理，到后來關系型數據庫問世后的文件系統與關系數據庫混合管理，再到后來的純關系型數據庫管理，以及近年來面向對象技術產生并流行后的對象-關系型數據庫管理，以及最前沿的面向對象的數據管理。因此，GIS空間數據模型的發展也經歷了文件數據模型、文件-關系數據模型、關系

數據模型、對象-關系數據模型和面向對象數據模型等階段。面向對象的數據模型是最前沿的數據模型，能夠按照對象的方式對現實世界中所有的地理實體進行抽象、描述與表達，符合人類對地理空間的認知規律，因此本文釆用該類型的數據模型對礦山數據進行建模，建模的對象既包括礦山本身，也包括系統中涉及的其他實體對象及其之間的關系。本文設計的礦山數據對象E-R模型如下圖4.2所示：

4.4礦山數據庫表設計(Design of mine data base table)

在完成上述礦山數據庫對象模型構建的基礎上，需要對其中涉及到的每個關鍵實體進行數據庫表結構的設計，下面分別對礦山、礦山照片、用戶、通訊錄、公告、友情鏈接等主要實體的數據庫表結構設計進行闡述。

4.4.1礦山表設計

礦山表實際表名為mine,分別由圖形(graphic)、編號(mid)、名稱(mnamc)、類別(mtype)＞簡介(minfo)＞添加人(ap)以及備用的字段1 (mbkl)和字段2(mbk2) 組成，如下表4.1所示：

表4.1數據庫的mine表

Tab. 4.1 Mine Table of Data Base

序號字段數據類型長度小數標識主鍵外鍵空值釋義

1 mid int 4 0 是是否否礦山編

號

2 graphic block 4096 0 否否否否圖形

3 mname varchar 50 0 否否否否礦山名

稱

4 mtype varchar 50 0 否否否否礦山類

別

5 minfo text 16 0 否否否否礦山簡

介

6 ap int 4 0 否否否否添加人

7 mbkl varchar 50 0 否否否否備用

8 mbk2 varchar 50 0 否否否否備用

4.4.2礦山照片表設計

礦山照片表實際表名為mphoto,主要用于存儲礦山的照片信息，分別由編號（pid）＞名稱（pname）、所屬礦山（pbelong）、圖片（pic）、上傳時間（uptime）以及備用的字段1 （pbkl）和字段2 （pbk2）組成，如下表4.2所示：

表4.2數據庫的mphoto表

Tab. 4.2 Mphoto Table of Data Base

序號字段數據類型長度小數標識主鍵外鍵空值釋義

1 pid int 4 0 是是否否照片編

號

2 pname varchar 50 0 否否否否照片名

稱

3 pbel ong int 4 0 否否否否所屬礦

山

4 pic varchar 50 0 否否否否圖片

5 uptime datetime 8 0 否否否否上傳時

間

6 pbkl varchar 50 0 否否否否備用

7 pbk2 varchar 50 0 否否否否備用

4.4.3用戶表設計

用戶表實際表名為user,主要用于存儲用戶的相關信息，分別由編號（uid）、姓名（username性別（gender）＞年齡（age）、電話（tel）、郵箱（email）＞職務（role）、登錄名（entname）、密碼（secret）組成，如下表4.3所示：

表4.3數據庫的user表

Tab. 4.3 User Table of Data Base

序號字段數據類型長度小數標識主鍵外鍵空值釋義

1 uid int 4 0 是是否否用戶編

號

2 username varchar 50 0 否否否否用戶名

稱

3 gender varchar 50 0 否否否否性別

4 age varchar 50 0 否否否否年齡

5 tel varchar 50 0 否否否否電話

6 email varchar 100 0 否否否否郵箱

7 role varchar 50 0 否否否否職務

8 entname varchar 50 0 否否否否用戶名

9 secret varchar 100 0 否否否否密碼

4.4.4通訊錄表設計

通訊錄表實際表名為contacts,主要用于存儲通訊錄的相關信息，分別由編號（contid）^聯系人姓名（cperpson）、所屬礦山（cbelong）、礦山地址（mineaddr）、電話（ctel）、郵箱（ceimil）、備用字段1 （cbakl）、備用字段2 （cbak2）組成，如下表 4.4所示：

表4.4數據庫的contacts表

Tab. 4.4 Contacts Table of Data Base

序號字段數據類型長度小數標識主鍵外鍵空值釋義

1 contid int 4 0 是是否否聯系人

編號

2 ucperpson varchar 50 0 否否否否聯系人

姓名

3 cbelong Int 4 0 否否否否所屬礦

山

4 mineaddr varchar 100 0 否否否否礦山地

址

5 ctel varchar 50 0 否否否否電話

6 cemail varchar 100 0 否否否否郵箱

7 cbakl varchar 50 0 否否否否備用

8 cbak2 varchar 50 0 否否否否備用

4.4.5公告表設計

公告表實際表名為notice,主要用于存儲用戶的相關信息，分別由編號（nid）、

標題（title）、內容（content）、時間（ntime）組成，如下表4.5所示：

表4.5數據庫的notice表

Tab. 4.5 Notice Table of Data Base

序號字段數據類型長度小數標識主鍵外鍵空值釋義

1 nid int 4 0 是是否否公告編

號

2 title varchar 50 0 否否否否標題

3 content text 1024 0 否否否否內容

4 n time datetime 8 0 否否否否發布時

間

4.4.6友情鏈接表設計

友情鏈接表實際表名為aboutlinks,主要用于存儲用戶的相關信息，分別由編號

（lid）、名稱（lname）、地址（lurl）組成，女口下表4.6所示：

表4.6數據庫的aboutlinks表

Tab. 4.6 Aboutlinks Table of Data Base

序號字段數據類型長度小數標識主鍵外鍵空值釋義

1 nid int 4 0 是是否否鏈接編

號

2 Iname varchar 50 0 否否否否鏈接名

稱

3 lurl varchar 100 0 否否否否鏈接地

址

4.5本章小結（Chapter summary）

本章主要闡述了基于WebGIS的H市礦山信息管理系統的數據庫設計，主要內容包括礦山數據的采集與入庫、礦山數據預處理與處理方法、礦山數據模型的構建以及礦山數據庫表的詳細設計等內容。其中，礦山數據的采集與入庫可以為數據模型構建前的數據特征分析提供基本依據，礦山數據的預處理與處理可以保證礦山數據的完整性和正確性，礦山數據建模能夠在數據層和應用層之間建立溝通的橋梁，為礦山數據的組織、存儲提供基本的邏輯數據結構，礦山數據庫表的詳細設計是本章的核心內容，也是基于Web GIS的H市礦山信息管理的最終底層實現。

5基于Web GIS的H市礦山信息管理系統實現

5Implementation of H mine information management system based on Web GIS

在完成系統總體設計和數據庫設計的基礎上，即可對基于Web GIS的H市礦山信息管理系統進行代碼實現。本章主要闡述H市礦山信息管理系統的實際實現過程中涉及到的關鍵技術，并且對最終研制的系統成果進行展示，主要內容包括系統的功能架構介紹、系統開發環境介紹、系統功能的具體實現以及系統展示等內容。

5.1系統的功能架構(Function architecture of the system )

5.1.1功能架構設計思路

本文研制的H市礦山信息管理系統是基于ArcGIS for Server和ArcGIS Desktop 以及微軟自帶的IIS Web組件開發而得，并且基于完全開源的數據服務器GeoServer 進行數據服務發布，可以同時支持桌面端和瀏覽器端訪問，其中由于用戶通過瀏覽器端只需要輸入域名網址即可訪問，因此以瀏覽器端的開發為主。通過統一的平臺基礎 ArcGIS for Server,針對礦山信息管理中的實際應用需求，通過添加選項等可定制機制，構建不同的業務功能，形成統一的系統功能架構。系統研制過程中，采用了 ArcWbrkFlow、Arc Form 和 Arc Domain 等工具，其中 ArcWorkFlow 是 ArcGIS 專門用于工作流定義和管理的工具，可用于工作流的定制；Arc Form主要用于對具體的業務表單進行定義；Arc Domain用于邏輯建模，可用于定制業務對象的邏輯模型。此外，系統研制中還采用了 ORM機制進行對象之間的關系映射，從而實現礦山實體對象或數據向數據庫中的持久化存儲；使用Arc Running作為功能集成平臺，實現所有業務功能模塊的統一集成與管理。

圖5.1系統功能架構的設計思路

Fig. 5.1 Design Ideas for the System Function Architecture

5.1.2系統功能架構實現

H市礦山信息管理系統的功能實現整體上采用了多層次的體系結構，如圖5.2所

示:

用戶界面(Browser)

數據訪問礦山空間數據引擎

(ADO/ADO.NET/JDBC)

工作流建模組機構建

模組件1 對象建1

模組件1

Web GIS基礎平臺一ArcGIS for Server ；

圖5.2H市礦山信息管理系統的功能架構

Fi各 5.2 Functional Framework of H Mine Information Management System

本文研制的系統采用了目前主流的B/S架構，前端支持多種瀏覽器訪問，利用 ArcGIS for Server實現對礦山信息中的所有圖形數據在前端的繪制，使用.NET Framework 4.0單獨對非空間圖形信息在前端進行繪制。用戶基于前端的查詢可細分為統計分析結果查詢、普通的礦山數據請求查詢以及礦山管理業務流程等多種查詢，所有查詢功能統一集成在礦山信息管理系統平臺上。

從圖5.2可以看出，本文系統可以進一步分為用戶界面(Browser)、空間數據引擎、數據庫和WbGIS基礎平臺四層。用戶界面層主要是瀏覽器端供用戶訪問和操作的界面，是用戶與系統的交互接口，主要提供人機交互功能，便于用戶進行礦山數據的查詢與增、刪、改編輯；空間數據引擎層的設計方案如圖5.3所示，主要負責在數據庫層和前端應用層之間建立數據中轉機制，并且完成其中不可或缺的數據分析功能，例如當用戶輸入查詢指令或執行編輯操作時，空間數據引擎將用戶的請求轉化為相應的SQL語句傳遞給數據庫，待數據庫執行并返回相應的數據集或操作結果后, 再將結果轉發給用戶；數據庫層包括元數據庫和礦山信息一體化數據庫，前者用于存儲礦山數據庫中所有實體的元數據信息，后者主要用于存儲礦山數據中的空間數據、屬性數據以及其他非空間數據；Web GIS基礎平臺用于提供系統研制所必須的二次開發平臺基礎，包括對象建模組件、二次開發接口、業務表現定制接口、統計分析定制組件、數據目錄管理組件等。

圖5.3礦山信息管理系統中的空間數據引擎

Fig. 5.3 Spatial Data Engine in Mine Information Management System

5.2系統開發環境(System development environment)

5.2.1系統網絡及硬件

系統研制過程中采用了分布式的硬件和軟件部署方式，如圖5.4所示:

5.2.2系統的開發環境

系統研制的軟件環境和硬件環境分別如下：

(1)硬件環境

系統研發共涉及3臺服務器，均為臺式機，分別以1-3號進行標識，配置均為聯想Think Centre E74, 19.5英寸，8GB內存，1TB機械硬盤，i7處理器。MbGIS的服務器部署在1號和2號臺式機上，1號主要負責礦山空間數據(含圖形數據)的存儲，2號主要負責非空間數據的存儲，以及部署一些負載均衡軟件，3號用于對1號和2號服務器數據的備份，在2臺主服務器出現故障時，可以承擔主服務器的角色，以保證系統的正常運行。

（2）軟件環境

操作系統：Windows 10 64bit ；

開發環境：Visual Studio 2010» Qt 4.8.6, Pycharm 2018.3；數據庫：PostGIS；

GIS 基礎平臺：ArcGIS for Server □

5.2.3系統適用范圍

H市礦山信息管理系統適用于通過多種礦山數據采集設備獲得的H市轄區內的礦山數據的存儲、組織、查詢、分析與可視化，但不限于H市，對于其他地區的礦山信息存儲、查詢與分析同樣適用，前提只要是具有相關地區的礦山數據，并且基于下圖5.5所示的面向礦山數據存儲管理的數據組織方案即可。

圖5.5礦山信息存儲的數據組織方案

Fig. 5.5 Data Organization Scheme for Mine Information Storage

5.3系統實現(System implementation)

5.3.1礦山數據采集與處理

礦山數據采集與處理屬于系統數據錄入的基礎，本文釆用“內業+外業”的思想和方法獲取H寧市礦山數據。內業獲取礦山數據主要是對目前己有的礦區相關資料進行內業處理，例如對于紙質的地形圖，可以采取掃描數字化方式得到相應礦區的矢量數據；對于其他一些已有的文本統計資料，則經過人工搜集和整理后進行錄入。外業方式采集礦山數據主要是利用現有的各種礦山智能化測量儀器或設備，采用野外直接測量的方法實現。

采集得到的礦山數據屬于“粗數據”，必須經過預處理和處理方式才能得到可用數據，具體的處理過程與上述4.2節中的過程一致，在此不再贅述。

5.3.2數據組織

鑒于礦山一體化數據中包含了礦址點坐標、礦區現狀圖及其他多種的相關圖形數據，本文通過關系數據庫對礦址點坐標、礦區現狀圖進行管理，對其他圖形信則采用文件存儲方式進行管理。對礦山圖形存儲結構進行設計時，這里數據庫平臺和GIS 平臺分別選用 PostGIS 和 ArcGIS for Servero

礦山空間數據讀入并存儲到關系數據庫是實現關系數據庫管理礦山空間數據的關鍵技術。本文以H市礦山信息管理系統設計為例，對基于空間關系庫存儲礦山空間數據的過程進行闡釋。

按照上述數據組織方案，本文使用PostGIS管理礦區圖形、礦址點坐標、邊界線等空間信息及礦山屬性信息，使用ArcGIS for Server存儲大部分圖形文件并提供基本的圖形編輯功能。在圖層設計時，礦區地塊與礦址點各占一層，礦址點和礦區地塊兩個圖層均通過礦址點坐標中的UID進行圖層屬性掛接。

數據庫訪問可通過RDO、ODBC或ADO來完成，本文采用ODBC（ Open Database Connectivity,開放數據庫互連）進行數據庫連接。將上述礦山空間數據讀入并存儲到關系數據庫的過程具體化為對圖形對象的插入、刪除與更新，并且保持PostGIS空間信息與ArcGIS for Server幾何圖形對象的對應關系。對于數據庫的完整性與邏輯一致性，通過關系數據庫的觸發器、事務處理及安全恢復機制來保證與實現，而關系數據庫的觸發器可以有效提高系統運行的效率，同時有助于保證數據庫的一致性。

5.3.3數據索引

Mb GIS的空間數據索引主要是為解決數據庫訪問和操作效率提升問題而設計的，在現實世界中也有很多類似的思想，如班級學生學號排序。對于H寧市礦山信息管理系統，同樣可以對其中的空間對象按照一定的編碼規則建立索引。

對礦山測量數據建立的空間索引結構如下：

Time(t) 1

Location(x,y) i UniquelD

圖5.6礦山測量數據的空間索引結構

Fig. 5.6 Spatial Index Structure of Mine Survey Data

索引中包含了一個時間戳Time> 一個位置信息Location和一個唯一ID表示 UniquelD,其中UniquelD是空間對象的唯一標識，為String字符串類型。基于此索引可以進行時間相關查詢和空間相關查詢，例如查詢某一個時間節點錄入的礦山測量數據或對象、查詢某個矩形范圍內的礦山數據或對象等。

5.3.4系統展示

下面對本文系統中實現的的一些主要功能進行截圖展示。如圖5.7所示為本文研制的基于Web GIS的H市礦山信息管理系統的登錄界面。

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圖5.7系統的登錄頁面

Fig. 5.7 System Login Interface Page

圖5.8所示為系統的機械車輛管理功能中的車輛位置與狀態監控功能:

圖5.8機械車輛管理-車輛位置與狀態監控

Fig. 5.8 Mechanical Vehicle Management Page- Vehicle Location and Status Monitoring

如圖5.9所示為本文研制的H市礦山信息管理系統的機械車輛管理功能中的車輛趟數明細統計功能:

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圖5.9機械車輛管理■車輛趟數明細統計

Fig. 5.9 Mechanical Veliicle Management Page ? Detailed Statistics of Vehicle Trips

圖5.10所示為系統機械車輛管理功能中的車輛工時統計與GPS軌跡回放功能:

圖5.11機械車輛管理-車輛加油監控與統計

Fig. 5.11 Mechanical Vehicle Management Page- Vehicle Refueling Monitoring and Statistics 圖5.12所示為系統的機械車輛管理功能中的車輛調度功能展示：

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- ■■

保存

210-S1號挖機 F1

S2 210-SI^ 機 S 保祥

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08 21C-S1號拄機 □ ..〕保存

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圖5.12機械車輛管理■車輛調度

Fig. 5.12 Mechanical Veliicle Management Page -Vehicle Scheduling

圖5.13所示為系統的開采流程管理功能中的勘探流程與礦權管理功能展示：

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圖5.13開采流程管理■勘探流程與礦權管理

Fig. 5.13 Mining Process Management Page?Explo「ation Process and Mineral Rights Management 圖5.14所示為系統的開采流程管理功能中的采礦、控礦與爆破管理功能展示:

圖5.14開采流程管理-采礦、控礦與爆破管理

Fig. 5.14 Mining Process Management Page- Mining, Mine Control and Blasting Management

圖5.15所示為系統的開采流程管理功能中的場堆流程功能展示：

圖5.15開采流程管理■廠堆流程

Fig. 5.15 Mining Process Management Page- Plant Process

圖5.16所示為系統的人員績效管理功能中的人員與車輛績效管理功能展示:

圖5.16人員績效管理頁面-人員與車輛績效管理

Fig. 5.16 Personnel Performance Management Page- Personnel and Vehicle Performance Management 圖5.17所示為系統的人員績效管理功能中的違規查詢功能展示：

魚―J3「融1『尊比抿裏］

圖5.17人員績效管理頁面■違規查詢

Fig. 5.17 Personnel Performance Management Page? Violation Query

圖5.18所示為系統的物料倉庫管理功能中的庫存明細管理功能展示:

呂養 0宰總券枝祖人

2715- •—廠三二

11-23

2013- 珈注 B301 1 疼壬二

11-33

2013- S301 IS 令， : 二三壬二空 sdirsn

11-23

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201S- 3-4^^- B145 10 .合 samsn

圖 5.18 物料倉庫管理-庫存明細管理

Fig. 5.18 Material Warehouse Management-Inventory Detail Management

5.3.4項目實施的過程管控

基于本文研制的H市礦山信息管理系統，可以輔助政府管理者或決策者開展科學、高效的礦山資源管理工作。例如，決策者可以注冊系統賬戶，登錄系統，然后就可以完成以下過程管控措施(結合上述涉及到的系統主要功能的使用情況進行闡述, 不包括所有功能)：

(1)對H市各個分管礦區的車輛位置和運行狀態進行監控和指揮調度。基于車輛自身開啟的GPS定位功能，可以在可視化大屏系統中實時查看和跟蹤車輛的實時位置，對于未按照要求進入指定位置的車輛，可以及時進行位置糾正與更新；同時可以對于車輛自身狀態進行監督，對于狀態異常的車輛可以及時發送預警信息，盡可能減少事故發生。例如，當車輛油量不足或漏油時，車輛上安裝的油量傳感器可以及時向系統報警反饋。

(2)對各個分管礦區的車輛趟數進行統計。每輛車間隔一定時間會自動報送出工情況，有利于系統及時對車輛出工的趟數明細進行統計，以便于統計和計算每個礦區每輛車的工時和績效。

(3)查看各個分管礦區的車輛的GPS歷史軌跡。基于此功能，管理者可以查看礦區車輛在任一歷史時刻的歷史運動軌跡，從而對一些重要的事件或事故進行回溯，從而對當時的車輛狀態和事故原因進行調查取證。對于井下車輛的定位問題，首先根據每個礦井的井下面積大小，在井下建立、分布多個定位分站(類似于定位基站)，然后為每個車輛及其員工配備標識卡，利用RFID無線超高頻定位技術，對車輛進行定位,每輛車通過距離其最近的定位分站進行定位。

(4)查看和分析各個分管礦區的車輛的加油量。支持實時查看各在工車輛的加油情況，對耗油量進行統計，找出耗油量超標的車輛并進行檢修、改進或替換。

(5)對H市各個分管礦區的車輛進行實時指揮與調度。根據實際的礦區施工需要，管理者可以基于系統靈活機動地調度各礦區的人員和車輛，通過系統向車輛發送相應的文字或語音指令，車輛收到指令后及時進行位置、狀態調整，或者結束舊的任務，開始新的任務。

(6)對各個礦區的勘探流程與礦權進行管理。管理者可以基于本文的系統，實現對各個礦區勘探流程的快速、精細控制，并且對于各個礦區各個區域的開采權進行審查和控制。

(7)對H市各個分管礦區的開采流程管理，提供采礦、控礦與爆破方面的監控管理。通過系統，管理者可以清晰知曉每個礦場中鉆機維護次數、進尺深度、爆破的裝藥量和部孔方式以及爆破量等信息，便于對每個礦場的施工爆破進行實時監管和指揮控制。

(8)對各個分管礦區的場堆進行管理，根據場堆ID、場堆編號和場堆名稱快速定位到狀態異常的場堆，同時支持場堆信息的更新，對于存在分割或合并情況的場堆，系統支持場堆信息的實時更新。

(9)對各個分管礦區的人員與車輛績效進行管理。管理者通過系統生成的條形統計圖等多種可視圖表，可以實時查看各個施工人員和車輛的工時信息和任務完成進度信息，從而在項目施工的各個時間節點對人員和車輛的績效進行評價。

(10)查詢施工人員或車輛的違規記錄，對于存在違規操作或位置不對的人員車輛及時進行糾正，對于人員或車輛的違規次數進行統計，作為最終績效考核的依據。

(11)對物料倉庫的庫存明細進行管理。管理者基于本文研制的系統，可以對H 市各礦區、場堆的物料倉庫的庫存量進行有效管控，并且對于每個物料倉庫的物料進庫和出庫明細進行記錄，便于后期的管理與維護。

5.3.5系統在H市礦山資源管理中的應用情況

5.3.5.1礦山開采計劃方面

本文研制的系統目前在H市礦山資源管理中得到廣泛應用，在實際的礦山管理過程中，通過一系列二維可視化技術，可以為政府或企業管理者在進行礦山資源開采前提供礦產資源分布情況的實時監測信息，從而為管理者開展礦山開采施工前的勘探、基建、開發利用、生產安全等方面的計劃和評估工作保駕護航。

5.3.5.2人員組織協調方面

通過本文研制的礦山信息管理系統，H市政府或企業管理者能夠實時掌控用于下轄的各個地區礦山資源開采、后勤保障、安全防護等工作人員的實時動態，也為企業實時掌握當前時間下各設備、人員的工作狀態提供有力的信息系統支撐，有利于政府或企業對各個礦區的人力資源和物力資源進行統一組織和協調，保證礦山開采和資源管理效率的最大化。

5.3.5.S整體指揮控制方面

基于本文開發的系統，H市各下屬礦區的企業與礦區工作人員之間能夠實現無縫對接、信息互聯，從而實現人、機、物三元合一。具體而言，例如A公司承包了某礦山采礦業務，則對A公司的施工項結算和考核以每天的出礦量為準，如果使用傳統的計量方法，由于過多涉及人為不可控因素，需要專門的井下計量班組，導致人員浪費和計數不準的情況發生；當采用本文的礦山信息管理系統后，可以實時監測出礦量和車輛行駛軌跡，因此可以自動、精確地計算出出礦量數據，可以有效促進礦山的降本增效管理工作。

5.3.5.4實際應用案例方面

自系統開發完成和投入使用以來，目前已經實現了 H市B礦區、L礦區等14 個礦區的實時信息接入。下面以B礦區作為應用案例區域，分別從施工情況調查和勘查規劃管控、車輛狀態監測與維修以及施工安全風險分級管控三方面對系統的實際應用情況進行闡述。

以對B礦區的施工情況調查和勘查規劃管控為例，面向可視化出圖任務，增加圖簽圖例、專題插圖、插圖表等附屬圖層，管理者可以在掛接屬性、轉換成 shapefile并導入到ArcGIS中時去除輔助圖層，并且對圖層命名進行規范化；此外，系統還支持其他數據庫己有數據成果向本庫導入的功能，在將規劃成果數據庫導入礦政管理信息系統數據庫前，建立臨時數據源并導入shapefile文件，調整圖層顯示參數建立相關的專題圖，待通過管理者審核后，將臨時數據庫和專題圖一同導入到礦政管理信息系統正式數據庫。

以對B礦區的車輛狀態監測與維修為例，系統對車輛的維修和更換進行詳細的記錄，統計每種車輛的維修頻率、維修部位、故障原因等，跟蹤管理每臺車的每個部件。為了實現車輛使用的全生命周期跟蹤管理，系統對每臺車的每個部件的安裝時間、使用位置、使用時間、作業量等進行詳細統計和管理。根據車輛狀況實現優化調度，如狀態不好的車輛盡量短距離裝卸等。實現對單個部件使用位置、使用時間、作業量的統計管理，根據車輛全體部件的綜合狀況實現優化調度。

以對B礦區的施工安全風險分級管控為例，系統將安全風險分級管控任務劃分為風險數據管理、“三位一體”風險管控、風險管控考核、風險地圖以及風險動態評估等功能模塊。風險數據管理包括礦井基礎數據管理、風險點管理、年度風險辨識、專項風險辨識等功能；“三位一體”風險管控模塊在礦區安全生產標準化中為安全風險分級管控的一部分，該模塊實現對礦區重大風險的管控，包括重大風險管控記錄的填寫、管控措施的添加，月度、旬度、跟班檢查的記錄性文件的上傳存檔；風險管控考核功能實現了在目前運行的礦井安全風險預控考核系統基礎上，將全礦的安全風險管控考核工作全部納入系統，進而實現考核的動態化、自動化；風險地圖將辨識出的安全風險點與采掘工程平面圖、工業廣場布置圖結合，實現安全風險的空間定位和動態化、可視化；風險動態評估提供各種類型的隱患檢查，并實現對所有隱患的閉環、升級和上報等功能，明確督辦等級管理、督辦下發管理、督辦監督管理、督辦銷號管理等。對于超過期限、復查沒通過的隱患等，自動進行升級督辦管理；對于重大隱患，則自動升級為礦長督辦管理；管理部門可以據此對下屬區隊隱患治理情況的全程實時跟蹤。

5.3.6經濟效益分析與評價

本文研制的H市礦山信息管理系統在投入實際使用后，得到了 H市政府管理者以及各方礦業集團與公司用戶的一致好評。系統取得的經濟效益主要體現在以下幾個方面：

(1)大幅提升生產作業效率，節約了時間成本。本文研制的系統能夠基于設備狀態和生產計劃以及人員、車輛和其它設備的實時狀態，實現運輸車輛和施工人員的

最快、最優分配，既能保證生產任務的完成，又能使用最少的設備，從而節約大量的能源消耗、設備消耗，節省人員費用和維護費用。此外，礦場設備的有序運轉、運輸車輛的合理分配、計劃產量的完成情況分析、當前生產過程的監控等任務，可以由系統自動完成，這樣既能減輕調度管理人員的工作量，又能提高調度的合理性。

(2)大幅提升生產組織效能，節約了管理成本。系統對各設備的運行狀態和重要生產指標的全面監視功能，能讓調度人員和生產管理人員全面掌握生產情況，高效組織協調各部門的工作，從而真正實現調度室的綜合協調指揮功能，從宏觀上把握生產運輸的各個環節，實現對各工藝系統的協調、優化調度、提高生產綜合效益。

(3)盡量避免人工管理數據，節約了數據管理成本。產量自動統計，減少作弊情況的發生，減輕人員工作強度，采用計算機網絡技術和數據庫存儲技術，能將現場信息和生產情況自動處理存檔，并根據需要打印輸出，實現礦山生產數據的計算機管理，這樣不僅節省了大量的人力物力，而且生產數據更加準確，使管理效益更加明顯。

(4)大幅降低安全事故概率，節約了事故成本。系統能夠對礦場車輛施行超速監測，車輛超速有據可查，為管理者提供客觀數據，借助超速管理功能，大大降低了由于超速而違章的行為。以前電鏟司機操作設備的同時需要手動計量，很容易造成司機誤操作，通過GPS智能礦山管理系統的自動計量，減少操作環節，提高操作設備的安全性。提供任意時間所有的設備的位置、速度、方向、運行狀態、設備狀態的回查，有助于事故分析。

(5)科學控制車輛耗油水平，節約了油耗成本。系統將油耗數據與GPS車輛智能調度系統數據結合，對車輛的產量、運距與油耗數據統一分析，實現噸公里單耗分析，判斷車輛油料消耗是否正常，分析產出消耗的宏觀數據，為露天礦提供更加詳盡的數據信息。

(6)大幅提升設備管理水平，節約了耗材成本。系統針對所有的設備故障流程都實現了規范化，設備管理更加簡單、準確、方便。故障庫、故障位置庫由專人維護，實時更新故障相關數據；統一故障編碼標準，實現故障管理的標準化，為后續的設備故障分析提供了標準化基礎。

5.4本章小結(Chapter summary)

本章設計和實現了 H市礦山信息管理系統，主要是基于第三章和第四章中的總體架構設計和數據庫設計方法，介紹本文的實驗系統研制過程，同時也是闡述礦山信息管理系統研制的關鍵技術，并對實驗系統研制的最終成果進行展示，主要內容包括系統的總體架構、系統功能模塊設計、系統開發環境介紹、系統的具體實現以及實驗系統展示等；最后對本文研制的系統在H市礦山資源管理方面的實際應用體現進行了說明。

6總結與展望

6Conclusion and outlook

6.1 總結(Summary)

論文在現有的礦山信息管理的相關研究基礎上，以H市礦山信息管理為例，針對傳統礦山信息管理方式以及傳統的礦山信息管理信息系統中存在的不足，就基于 Web GIS的H市礦山信息管理系統的設計與實現展開研究，深入研究了 GIS和Web GIS技術的理論與技術、礦山信息管理的關鍵技術，然后分別研究了基于MbGIS的 H市礦山信息管理系統的總體架構設計、數據庫設計和系統實現等內容。論文的主要研究工作包括以下幾個方面：

(1)基于大量的文獻資料查閱，對國內外與GIS與WebGIS的相關研究、礦山信息管理制度研究、礦山信息管理體系優化、礦山安全風險評估與防控、礦山信息管理平臺建設等內容相關的研究現狀進行了較為系統的梳理。

(2)系統研究了開展本文研究相關的基礎理論與關鍵技術。首先研究了 WebGIS 的基礎理論，包括GIS的定義、構成、分類、功能，WebGIS的定義、特征、系統架構等內容，然后研究了辦公自動化系統技術，包括其基本概念和技術內涵等；然后分析了礦山信息管理技術標準體系，包括礦山信息管理系統建設技術規范以及H市礦山信息化標準化管理制度等內容；最后分析了 Web GIS在礦山信息管理中的應用，從傳統GIS應用于礦山信息管理的現狀、傳統GIS應用于礦山信息管理的不足以及 Web GIS應用于礦山信息管理的優勢等方面進行了分析。

(3)對基于Web GIS的H市礦山信息管理系統進行了總體架構設計，主要包括進行系統構建的需求分析，確立系統的建設目標與設計原則，明確系統的設計思路與建設流程，系統的總體架構設計與功能模塊設計。其中，系統的建設流程的確立以及總體架構設計和功能模塊設計明確了后續章節的研究內容，為開展后續研究奠定了基礎。

(4)開展了基于Web GIS的H市礦山信息管理系統的數據庫設計，主要內容包括礦山數據的采集與入庫、礦山數據預處理與處理方法、礦山數據模型的構建以及礦山數據庫表的詳細設計等內容。礦山數據的采集與入庫方面，對來源于多種設備的礦山數據進行了采集，并分地理底圖數據、空間數據和屬性數據三類進行了入庫；礦山數據預處理與處理方面，對礦山數據依次進行了清洗、壓縮、空間坐標轉換、數據格式轉換、圖形數據處理等操作；礦山數據模型構建方面，分析了礦山數據的多尺度、時空和應用端的并發性與共享性特征，然后基于面向對象思想設計了礦山數據庫對象模型；礦山數據庫表設計方面，依次設計了礦山表、礦山照片表、用戶表、通訊錄表、公告表和友情鏈接表。

(5)設計和實現了 H市礦山信息管理系統，介紹了實驗系統的研制過程，闡述了礦山信息管理系統研制的關鍵技術，并對實驗系統研制的最終成果進行展示。首先闡述了本文功能架構的設計思路，并從實現的角度介紹了系統的實際功能架構；然后對系統的開發環境進行了介紹，包括硬件環境和軟件環境，并分析了系統的適用范圍。最后闡述了本文系統的具體實現情況，并對進行了截圖展示，最后對系統在H市礦山資源管理方面的實際應用進行了闡述。

6.2 展望(Outlook)

礦山信息管理涉及工程管理、公共管理、計算機科學、地理信息科學等多個學科和領域的知識，具有既深厚又復雜的理論和技術背景，因此將WfebGIS技術應用到政府和企業的礦山信息管理工作中并非易事，目前這方面的研究大多還基本處于理論研究或實驗驗證階段，相關理論成果可信度不夠高，指導意義不夠強，相關的實踐、應用還有較大提升空間。本文的研究還存在一些問題，需要在今后的研究工作中繼續進行突破，包括以下幾個方面：

(1)WebGIS技術在礦山信息管理中的研究，本文主要從數據采集、處理到管理、分析建立了一整套完整的研究框架，系統地展開了基于MbGIS的H市礦山信息采集、存儲、管理、分析和應用的工程實踐，但是系統在數據導入和查詢方面的性能還不夠理想，需要在今后的研究工作中不斷進行優化。

(2)現代礦山信息管理中產生的數據往往是海量的，具有大數據特征，下一步需要從大數據視角出發，利用最新的大數據理論和技術對礦山信息的存儲、處理和管理性能進行優化。

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