1地质测量计算机信息化管理

1地质测量计算机信息化管理孟乃栋摘要：随着网络技术，数据库技术以及地理信息系统技术的快速发展，为建设新型的数字化矿井，我国矿建企业将趋向采用空间数据库管理测绘资料并利用地理信息系统辅助高效快速决策。本系统从实际矿井地质测量工作入手，基于ESRI所提供的空间数据引擎以及组件式产品MO，研究与开发C／S模式下的矿井地测信息管理系统。关键词：地质测量；ArcSDE；MO；空间数据库；C-API空间数据引擎(SpatialDatabaseEngine)是一种中间件技术，它在GIS的应用程序和基于对象关系型数据库(ORDBMS)之间提供了开放的接口，可以通过它来将GIS数据转交给大型对象关系型数据库如ORACLE、MSSQL等，由ORDBMS统一存储与管理，同样我们可以在客户端通过ARCSDE从数据库中提取空间数据与属性数据。1、SDE空间数据管理1.1ArcSDE简介ArcSDE是ESRI公司针对空间数据而推出的一套空间数据库管理系统软件，是数据库系统中管理空间数据库的一系列接口，为ArcGIS产品家族提供了数据存储与管理。ArcMAP、ArcCATALOG可对ArcSDE进行数据转化、导入、导出以及空间分析等功能操作；ArcIMS也可以ArcSDE为后台地图应用服务，基于IPC／IP协议发布地理空间信息和基于地图的应用服务；同时作为MO客户应用程序的访问服务端，为其提供空间数据库的管理与存储。1.2空间数据管理空间数据库是被统一存储起来的空间数据集合，是地理信息系统的重要组成2部分，空间数据库系统的建立使空间信息的采集、存储、检索，分析处理和输出更加系统化，并提供多功能的查询与检索方法。ArcSDE把几何要素按照其属性和形状分为点、线、面，并将具有共同属性端的几何要素划为一个图层，管理空间数据便归为图层管理的形式。例如可以将不同地理参考下的地质等高线存放在一个线性要素层中，在数据库中每条记录分别对应一个等高线几何实体。一个图层包括描述空间的列和相应属性信息的表，几何数据存储在要素表中，而一个包含空间列的表称作为业务表。由此一个ArcSDE图层由业务表、要素表以及空间索引表三部分构成。2、地测信息数据库2.1系统总体设计矿井地测信息管理系统是一个通过协调计算机硬件、软件、数据，实际处理应用和操作过程来完成现实地测管理的工具。系统的总体框架如图1所示。图1系统总体设计框架2.2地测空间信息数据库的建立2.2.1地图数据来源与分析矿井地测信息系统地图数据主要包括地质水文数据、测量数据、储量数据、开采沉陷数据四个方面。由现有地质水文基础空间数据为支持，包含该地区行政TCP/IP客户端GIS应用程序客户端GIS应用程序客户端GIS应用程序空间数据引擎(ArcSDE9.0)应用程序对象关系型数据（MSSQL2000）XX矿井地测管理系统3区划图、道路土、水系图以及大比例尺地形图等，建立测量数据所得的专题空问数据地图、统计并管理储量(三量)数据、分析开采沉陷所造成地表下沉而带来一系列灾难性的后果及其影响区域范围。图象数据来源于航片、卫片和现成纸质扫描图，并对其矢量化地图各要素添加相应的测量属性数据值存放于MSSQL2000数据库中。2.2.2地图的矢量化地理信息数据采用Arcinfo9.0进行数字矢量化，以shp文件格式保存空间地物要素信息，属性数据输入到.dbf文件中去。经由ArcCatalog把所得桌面矢量化文件导入ArcSDE后台大型空间数据库中，方便用户客户端访问，完成空间数据库的入库工作。2.3基于ArcSDEC-API开放接口客户端实现C-API即C环境下的应用程序接口，是为ArcSDE开发人员提供的一系列函数组。ArcSDE9.0将C-API按其功能封装到五个静态库中，分别是存在%SDEHOME／cAPI／lib下的icuuc.lib，jsg90.lib，pe90.lib，sde90.lib，sg90.lib，并通过include文件下的pe.h、pe-coordsys_from-prj.h，pedef.h，pef.h；sdeerno.h，sderaster.h，sedtype.h，sg.h，sgerr.h为应用程序声明各接口。在VC++.NET环境下，只需把各个静态库加载到工程中并且把各头文件添加到相应的目录下即可对ArcSDE进行开发。数据获取过程建立在结构化查询语言(Struc.turedQueryLanguage)中所定义的标准游标模型之上，在一个查询中通过支持矢量和栅格条件性约束依照传统性模型方式对数据进行获取。如图2所示：图2数据获取数据获取地理几何数据数据库连接查询器游标值TYPE1(e.g.atring)TYPE2(e.g.number)空间数据参考几何形状点线面4数据库连接是一个通向几何数据集的连接，它代表ArcSDE服务器回复客户端对地理信息的请求。查询器定义了一个几何特征规范集合，它可以从数据库连接句柄中提取到，即在你为数据库连接应用查询器时，要定义相应符合查询规范标准的图形特征集，那些查询可以是非常简单的，可能仅仅是一个属性值的比较，或者他们是复杂的，要通过主键／外键建立的所有属性和几何字段关系来处理多表间的查询。游标是查询器的结果，提供了对图形几何特征集迭代机制。游标拥有一个相关的状态，表示在集合当中的当前特征。为游标定义许多函数集在集合当中逐步查询到每一个体几何特征。此外，游标对象同样负责返回当前几何特征的值。值是由游标来返回的值，它在结果集中表示对元素个体的描述。结果集元素拥有几种不同种类的值：简单类型如数字型和字符型或者是复杂类型如一个几何图形类型。在ArcSDEC-API中，查询和游标都是以一个stream(流)的形式执行。流是连接查询和游标的容器，可参照一个唯一stream句柄。流同样拥有缓冲空间和数据传输属性，可以在服务端与客户应用程序之间传递查询的结果。在空间数据类型处理事务中，连接，查询，和游标都由关系型数据库查询引擎来执行。2.3.1SDE数据库的连接C-API应用连接数据库，就是建立一个有效的SE_CONNECTION类型连接句柄，创建的代码如下：Char*server；char*instance；char*dbase；char*user；char*pwd；SE_CONNECTIONm_conn；SE_ERRORm_error；LONGrc=SE_connection_create(server，instance，dbase，user，pwd，&m_error，&m_conn)；if(rc==SE_ERROR)check_error(rc，m_conn，NULL，”SE_connection_Create”)；2.3.2查询器，游标的创建以及空间数据获取通过游标查询的方式获取SDE空间数据主要分以下七个步骤来完成：1)连接数据库-SE_connnect_create函数来创建并得到有效连接句柄。2)定义查询(definequery)-SE_sql_construct_alloc函数分配一个SE_SQL_CONSTRUCT查询结构，SE_stream_query完成查询定义。53)执行查询一通过SE_stream_execute执行第2步所定义的属性或空间查询。4)逐步获取顺序方式返回的各个行-流方式提供的接口执行游标模式的查询是顺序单方向的，记录集在服务器建立的序列中被顺序获取。不能够对已经遍历过的记录进行访问，因为如果你想再次访问需要重新执行查询一次。SE_stream_fetch函数来完成这步操作。5)对于每一个行分别选出并得到各列的值-为得到每行所对应的各列的值，C-API提供了管理不同数据类型的函数集。这些函数集以流的旬柄和各列号做为参数输入并把那些你所想查询的正确信息输出返回。6)关闭查询并释放空间一当不需要流时，就可以关闭并释放stream，可由SE_stream_free来实现。7)断开连接并释放空间一如果程序结束或事务需要停止可由SE_connection_free关闭连接；此外还需要对分配的结构要释放空间SE_sql_construct_free完成对SQL结构的释放。2.4Mapobjeas客户GIS软件客户端GIS应用程序采用MapObjects2.3集成式二次开发方法，开发语言环境为VC++.NET，采用COM编程方式调用MapObjects2.3MapControl组件。软件功能结构设计如图3。图3软件功能结构1)连接界面-利用与数据库引擎的连接，以提供访问MSSQL2000底层数据库的条件，处于其他功能模块的顶层，是数据访问与分析的前提。在连接界面主窗口界面测量图形处理地质图形处理巷道工作处理开采沉陷处理6MapObjects2.3访问ArcSDE9.0时，首先需要定义一个CMoDataConnection类对象，传进相应参数建立对SDE数据连接从而可获得空间信息。程序代码如下：／／定义一个数据连接对象并构造其实体CMoDataConnectionm_conn；m_conn.CreateDispatch(_T(”MapObjects2.DataConnection”))；CConnectDlgdig；／／建立一个连接界面对话框if(dlg.DoModal()==IDOK){m_conn.CreateDispatch(_T(”MapObjects2.DataConnection”))；m_conn.SetServer(”sde90：”+dlg.m_server)；m_conn.SetDatabase(”esri_sde：”+dig.m-Dbase)；m_conn.SetUser(dig.m_useld)；m_conn.SetPassword(dig.m_ewd)；m_conn.Connect()}；／／数据库的连接2)主窗口界面采用VC++.NET多文档一视图工程向导流式，便于管理数据传输与图形处理，同时要MapObjects2.3组件类文件整合到本工程当中去。3)测量图形处理调用测量专题数据库的数据，完成任意比例尺下采掘工程平面图的自动绘制。快捷编辑数字地形图及进行原图数字化。快速填绘月末工作面位置、填绘断层、采空边界颜色、采空区的延伸等功能。4)地质图形处理调用地质数据库及三量管理数据库中的数据，快速生成满足要求的矿层底板等高线图。自动绘制钻孔柱状图、任意比例下的勘探线剖面图、水文相关关系曲线图等。5)巷道工作处理按照数字矿山术语符号调入巷道素描图和工作面图形，自动绘制巷道断面形态和处理断层的上下盘图形。6)开采沉陷处理通过输入参数自动预计任意形状工作面开采和多工作面开采的地表下沉，水平移动和其他变形值，自动生成各种开采沉陷等值线预计图，快速生成地表移动变形剖面图。总之，利用ArcSDE所提供的开放式客户端开发接口C-API结合MO可以7使用户将自己制定的应用程序完全访问其底层的空间数据表。这意味着一个灵活、开放、可伸缩的解决问题的途径，并给用户一个更好的互操作平台。3、建设地质信息管理系统利用计算机技术，进行地质信息管理有着极为广泛的应用前景，可以建立矿井地质构造模型，进行矿井地质，水文地质条件分类与开采评价，辅助分析推断地质构造，进行地质、水文地质、水情水害预测预报等。利用计算机建立矿井的地质模型，模拟其赋存条件及空间形态，对矿井总体开发，生产采区、工作面的布置有比较清晰、直观的基础资料，使采、掘部署更趋科学合理。用灰色系统理论，模糊数学和地质统计学等方法，对矿井勘探程度，矿层稳定性、可采性和构造的复杂类型以及矿井涌水量，灰份，含矸率等空间变异规律进行定量的分析计算，对矿井地质、水文地质条件进行综合分析评判、对矿井的开采影响因素进行相关分析、帮助确定最佳开采方案。用计算机处理矿井地质构造信息，进行构造预测是一项非常有意义的工作，通过大量地质信息的辩译，解释，分析计算，辅助推断断层构造的展布方向，长度，断距梯度，确定褶皱构造的幅度、枢纽位置，推断局部起伏极值点，求解线状、面状构造的优势方位等。计算机的图象显示功能为地质分析，预测预报工作提