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本文所论述的基于多层次的省级地质矿产管理信息系统研究,以已建成的基础地质图空间数据库/图形数据库为数据基础,研制了一套基于WINDOWS操作平台的、面向管理人员和一般技术人员(非专业人员)以及广大公众的通用地质矿产空间数据库管理系统。该系统采用图形化的用户界面,提供一个易操作的、具有多种检索方式及集统计、报表生成等处理功能的专业地理信息管理系统。
基础地质矿产空间数据库管理系统针对不同的用户群体提供信息,在功能设计上,采取多级安全管理,实现把基础空间数据库与用户的查询结果完全分离的安全、实用效果,即用户编辑与处理仅仅只局限于其检索成果,而非整个数据库,以此使信息安全得到极大的保证。
课题研究的目的是通过该系统的研发,实现云南省1:50万基本比例尺的基础地质、矿产资源数据的空间信息化和科学管理体系,摸索出一个适用于基础地学信息数据库的管理途径,最终达到对全部地学基础信息实现综合管理。
系统由基础空间数据信息管理、矿产地数据管理两个模块组成,实现了矿产地数据、地质矿产图形、图像和属性数据的统一管理维护和多种方式检索。
系统主要主要实现了如下九个方面的功能①矿产地数据采集:②用户管理:③文件管理:用户可以以三种方式对图形文件进行操作,一种为在软件中直接打开本地和网络数据库中的GIS文件;第二是直接对数据库进行批量的文件上传和下载,删除;三是对软件操作过程的文件管理。④空间数据查询与统计:用户还可通过相关关联获得矿产地的交通图、地形地质、储量计算图等其它栅格图象属性信息;⑤网络数据库查询统计:可以通过条件检索(多条件组合)和空间位置检索,自动显示所属范围内的矿产地属性数据,也可以通过条件统计(多条件组合)和空间位置统计,自动显示所属范围内的矿产地属性统计数据;⑥空间数据批量存取:包括图形、图像数据的上载、下载、删除等;⑦报表打印:可以对空间查询得到的矿产地及其属性数据进行打印,也可以对网络查询的矿产地各种属性及其统计结果进行打印。⑧系统维护:包括用户管理、MapGIS数据源管理和MapGIS环境设置;⑨矿产地数据管理:可实现对基础矿产地数据使用的用户身份认证,数据源管理,数据录入、查询与修改,数据检索等。
系统的研究在以下四个方面取得了较好突破:①实现了地质和矿产多源信息的协调处理:在该信息管理系统中,用户检索出的矿产地数据库的表格类属性信息、相关的地形地质图、储量计算图、剖面图等栅格图象及其所关联的基础地理、地质等空间图形信息是联动显示的。其中,屏幕的主要部分显示矿产地的空间表现,而在屏幕的下方则显示出检索出的所有矿产地的详细信息列表。当用户任意点击下方表格上的一个矿产地,对应的矿产地图元即以闪烁的方式显示。
②实现了多层次的用户数据共享与安全认证:鉴于对系统管理和应用的灵活性考虑,对系统提出了较高的安全性问题。在设计中,我们提出并实现了系统功能安全与数据库信息安全的双功能安全管理模式,即用户必须对系统的功能及数据库分别进行注册。在用户进行系统注册时即对用户可使用的功能进行了划分,对低级用户提供较少而且及其简便的功能;对较高级的用户则全面开放信息检索、图层组合及其他统计、打印等功能。在用户对数据库进行注册时,则按其级别分别提供本地/服务器的数据字段及相关信息,对于低级别用户只提供简要的信息或本地信息;而对较高级的用户,则向其全面开放数据库信息,供用户实时联机检索,也可以将自己需要的信息下载到本地进行处理。
③独特的单用户与客户机/服务器双模式管理结构:在该管理信息系统中,我们在系统中通过对用户的数据库注册登录来实现单机操作及客户机/服务器双模式方式切换。在同一个管理系统下,同时实现单机操作及客户机/服务器双模式方式是地质矿产管理信息系统的又一个特色。
④实现了多层次图形无关性空间数据库管理:考虑到管理系统将面临对所有基础地学空间数据的管理,在管理系统中,我们采用了用户信息工程管理模式进行统一用户信息管理。即在用户完成系统注册后,还要进行所需要的空间资源图层的配置,也就是说用户需将欲检索的内容,如地理、交通、地质等图层分类建立三态可选择树状目录结构,它可以是一层至多层目录,系统将按照用户指定的目录结构建立空间检索的临时空间数据库,以后所有的信息都从此临时空间数据库中提取。用户建立的三态可选择树状目录结构可以进行保存,系统将该目录用户的名称、密码等其它信息一起作为一个工程文件来保存,下次检索时只需直接调出上次保存的工程文件即可。由于所建立的工程文件只涉及文件存放的位置而不涉及其具体内容,因此,这种三态可选择树状目录结构空间管理模式适用于所有的空间数据库,只要是同一个区域的同一种坐标系统和比例尺的数据,都可以实现空间检索。
在系统的研制过程中,主要解决了以下七个关键技术问题:1)用户分级权限管理:满足不同用户需要,又保证数据的一致性不易被篡改,实现用户权限的分级管理,是系统必须妥善处理的关键问题。在这里我们采用对用户的双层“身份认证”,还对校验密码也作了限制:在正常情况下,用户输入用户名之后还要输入该用户的正确密码,否则程序不给予登录使用;用户的授权,只能是系统管理员统一分配,不能随意增加用户或修改授权。系统采取分级模式:数据库管理员及专业管理部门用户可以进行后台数据的更新、维护及数据上传操作;而其他的用户只能对数据库的副本进行检索,从而控制了非授权用户的非法操作。
2)直观、灵活的空间数据检索:在MapGis中欲了解矿产地的相关信息,需点击要查看的图元,才能获知它的属性,一一顺序的点击查看,对用户来说是十分不便的。我们通过直观、灵活的空间检索,使用户便捷地获得检索区域内所有矿产地的空间位置、属性特征,还可得到该区的相关的栅格图像资料。实现了更理想的服务。
3)矿产地数据库的维护:为了方便用户对矿产地数据库的管理和维护,我们在系统中分别以VisualC++和ACCESS作为工具,分别开发了一个单用户数据维护管理模块和整个系统集成在一起的大型管理模块,以方便用户对其进行查询和维护。使得系统更方便、灵活。其中,单用户数据维护管理模块采用MicrosoftOfficeAccess的卡片式窗体结构设计,这种窗体结构的特点是,对数据表格的操作一目了然,使用简单,不用复杂的下拉菜单或弹出式窗口;它通过首先建立选项卡窗体结构,然后在每个选项卡上插入已设计好的矿产地数据录入子窗体(子报表)来实现。而网络环境下的大型C/S管理模块应用VisualC++工具,实现了以数据库为核心操作对象的数据库管理基本功能,主要有浏览、添加、删除、检索等,并通过结合矿产信息管理系统的用户分级管理实现使用层次控制;同时,为满足用户对信息简单查看的要求,我们通过“基础空间数据信息管理模块”连接网络数据库中的数据,并通过数据库中建立的视图完成对矿产地的属性查询和统计的功能。采用视图主要是为了方便和节约系统时间,这样就可以让用户感觉不到自己在操作的是网络数据,并且还可保护数据的完整性。
4)空间数据挖掘与检索:为满足用户对空间信息检索的要求,我们通过“基础空间数据信息管理模块”连接网络数据库中的数据,并通过数据库中建立的视图完成对矿产地信息的挖掘和统计整理。
5)建构分层数据管理模式:以地理、交通、地质等分图层建立三态可选择树状目录结构,它可以是一层至多层目录,系统将按照用户指定的目录结构建立空间检索的临时空间数据库,以后所有的信息都从此临时空间数据库中提取。这种三态可选择树状目录结构空间管理模式适用于所有的空间数据库,只要是同一个区域的同一种坐标系统和比例尺的数据,都可以实现空间检索和管理。
6)数据安全性保障:数据安全性问题,是数据库建设者和使用者都十分关注的问题,系统采用安全性高的SQLServer来存储和管理数据,并定义相关数据库用户模式隔离系统用户和数据库数据,从而保证数据库中数据的安全性。系统采用的双模式对用户的级别进行认证,充分保证后台数据库资源的安全。其一是数据库用户认证,其二是应用程序用户认证,当数据库登入成功后用户需要确认自己的身份。在该系统中,用户级别分成三级,如果具有超级管理员的密码,那么可以对用户进行管理。
7)数据转化成信息的技术:实际的数据需求推动了将数据库中的数据转化成信息的技术的发展。这就是90年代以来以数据库技术发展起来的三种新技术和方法:数据仓库技术(DW-DataWarehouse),联机分析处理技术(OLAP-OnlineAnalyticalProcessing),数据挖掘技术(DM-DataMining)。研究初步实现了空间数据和属性数据的信息提取。达到数据库仓库知识挖掘的目的。
通过该系统的开发研究,使我们在对多层次、多类型、异构空间数据的综合性管理、空间信息协调查询、空间数据挖掘、网络数据安全等诸多方面取得了丰富的经验。为进一步研制实现对地、物、化、遥、灾害等全部地学基础信息统一管理的大数据量网络管理系统奠定了基础。
同时,也发现许多需要我们去进一步深入研究和解决的问题。例如,在空间数据库管理系统下如何同时实现基础地学信息的发布;如何实现同一管理系统下不同比例尺、不同类型空间数据的管理及检索;如何将空间数据管理和空间信息的处理和综合分析有机的结合等;因为我们的最终目的是要达到对所有地、物、化、遥、水、工、环、灾害、旅游等不同比例尺空间数据的综合管理、信息发布、综合分析处理等。