矿产资源规划中的信息处理技术研究

刘光孟，汪云甲，李永峰

(1.中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室，江苏 徐州 221116；2.中国矿业大学环境与测绘学院，江苏 徐州 221116)

国土资源部于2006年11月发布了《关于开展第二轮矿产资源规划编制工作的通知》，全国31个省(区、市)也相应地结合本地自身的矿产资源现状展开了第二轮规划，在大力强调科学发展观、循环经济、低碳经济和构建和谐社会的政策背景下，为了深入研究我国矿产资源勘查开发现状和发展趋势[1]，使此轮规划站在高起点、具有高科技含量并能采用先进的科技手段保证规划的快速、高效实施，根据国土资源部制定的规划要求，通过利用自身的资源和技术优势，实现矿产资源规划信息化建设与管理。

为了能够按照统一的信息化标准、规范和要求做好矿产资源规划，针对规划中涉及到的数据源获取、图形转换和数据库建设、管理与统一等信息处理技术，本文结合承担的矿产资源规划项目，将CAD制图技术和地理信息系统(GIS)管理技术有机结合起来，探索出一条行之有效的矿产资源规划信息处理技术，取得较好的应用效果。

1 国内外研究现状

在国内，国土资源部先后两次发布了矿产资源规划的通知，对全国范围内的矿产资源进行系统全面的统计、规划和管理，相关的专家学者也不断加强规划中的技术探索，提高矿产资源规划技术水平。任效颖对首轮全国矿产资源规划管理信息化建设进行了系统的研究与总结，并对发现的问题提出了解决意见[3]；刘金平等基于GIS组件MapX开发了矿产资源规划信息系统实现矿产资源规划的科学化自动化管理[4]；闫金梅等利用MAPGIS和SQL Server对矿产资源规划进行了数据库建库，实现了矿产资源规划数据的共享和互操作[5]。

但现有研究绝大多数都集中在对最终图形与数据的管理和维护上，很少从数据源的获取到信息处理后形成最终规划成果的过程和细节层次入手。文章将从这个角度对矿产资源规划中信息处理中涉及到的图形信息处理和图形属性建库技术进行研究和探讨，为矿产资源规划提供支特。

2 图形与属性数据获取及预处理

根据目前已经实施的矿产资源总体规划编制指南及成果要求，规划中所涉及到的信息处理主要有图形信息的获取与处理、属性信息的编辑建库和文本的编制说明。本节将结合承担的矿产资源规划项目对图形属性建库技术进行研究探讨。

2.1 图形信息获取及预处理

2.1.1 多种图形数据源获取

由于矿产资源规划要求时间较短，规划内容涉及该地区的旅游、交通、河流水系、矿产资源分布等多方面因素，而在短时间内完成这些因素的实地现场调查是不可能的，因此只能在已有的最新资料基础上进行规划，图形数据源必然是多种多样的。其中栅格图形是最重要的一种图形数据来源，主要为地形和地质扫描图、通过购买或网上下载的卫星影像图，其他则为矢量形式的MapGIS和Arcinfor格式的电子地图。为了实现这些图形的统一性，需要使用CAD和ArcGIS制图软件进行重新矢量化和编辑转换。

2.1.2 图形配准、矢量化与转换

通过实地购买和网络共享等方式获取的栅格影像一般在地图精度、空间坐标系统和数据格式上都有所不同，要使用地图配准[6]将这些栅格影像的空间坐标统一起来，以便进行编辑转换。不同软件平台提供的配准方法虽不一样，但基本原理一致。在AutoCAD中装载栅格图像，使用CASS环境下的图像纠正工具，选取或输入四个控制点坐标，经过运算后便可得到纠正后图形。若达不到精度要求，可以采用旋转、缩放、平移等方式调整，经调整后的图形基本上能满足矿产资源规划所需的精度要求。数据源充足的话，还可以使用其他数据进行补充和调整。

矢量化方法比较简单，但工作量较大，为了后面的图形管理方便，应建立多个图层对相关的地形要素进行矢量化分层和分类管理，使用的工具主要是多段线，在矢量化过程中应当尽量保持图形的连续性，编辑完成存档后，再将栅格底图去除，便可以得到所需要的标准矢量图。

由于不同软件平台下图形存储的格式不同，因此要对不同格式的图形进行转换。AutoCAD矢量化得到的图形主要为.dwg和.dxf格式，图形操作简单、快捷；ArcGIS存储使用的主要为shape格式(.shp)、coverage的交换文件(E00)和数据库Geodatabase文件(.mdb)或(.gdb)，支持CAD文件向gis格式文件转换；MapGIS使用的主要是点文件(.wt)、线文件(.wl)、面文件(.wp)，支持MapGIS格式文件与CAD文件互转及MapGIS格式文件与ArcGIS格式文件互转，功能强大且有丰富的图形编辑和属性数据库管理操作。这三个软件的结合使用，让矿产资源规划的信息转换处理更加准确、方便、快捷。

2.1.3 特殊图形符号库设计

特殊图形符号库设计包括：基本地形、地层岩层、采矿权范围、探矿权范围、开采矿种、矿山、矿点、规划区中的鼓励开采区、重点开采区、限制开采区、禁止开采区、鼓励勘查区、重点勘查区、限制勘查区、禁止勘查区等符号。

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为了统一并满足规划中符号规定，需要对ArcMap中的点、线、面图形符号进行重新设计与管理，除ArcMap自带的可选图形符号外，其他符号则需要根据规程和国标重新设计。主要方法有：一，网上下载新的符号库进行更新；二，根据已有的符号库进行组合式设计；三，重新编辑和设计新的style符号库文件。

2.1.4 图表排版输出

矿产资源规划的重要内容需要以图、表和相关文字描述的方式对评价结果进行阐述。为了能够在规划图上插入相应的表格进行说明，一个简单的方法就是在CAD中安装excel插件，将在excel中统计编排好的表格用插件获取并将其插入CAD中进行编辑，然后转换成shape格式，添加到ArcMap中进行调整，为了保证输出的精度能取得较好的效果，最好是安装PDF插件，将图形输出成PDF格式进行打印。

2.2 资料收集与预处理过程

图形属性建库所需的资料分为空间数据和非空间数据(即属性数据)，空间数据是指表征地理实体空间的位置、大小、形状、方向以及几何拓扑关系的数据，其表达形式可以采用栅格和矢量两种形式；非空间数据则是一些与空间实体密切相关的地理特性信息和描述信息，采用文本和表格来描述，但多采用表格来储存[5]。

资料的收集与预处理是一个繁琐的过程，针对要求规划的单位提供的各种文字、表格、图件甚至图像、音像等资料，要根据规划内容和目标成果的需要，进行去粗存精、去伪存真、总结、归纳等数据质量检查，形成统一格式的数据进行存储管理和编辑入库。

3 图形数据库建库

3.1 数据库结构设计

依据国土资源部《省级矿产资源规划数据库建库指南》，按照要求收集元数据信息后，为了结合ArcGIS平台的使用，采用E-R模型结合指南进行数据库建模，进行数据表模式管理，这些数据表包括矿山、矿区、矿种、采矿权和探矿权许可证、规划区、治理区等，实现数据库中的数据与实体联系起来。

3.2 图形与数据关联

GIS是集数据和图形于一体的软件平台，对于规划中涉及到的属性数据，采用GIS组织和管理数据的方式重新进行编码分类、图形编辑、属性编辑，通过数据转换可以把excel数据表导入ArcMap图形属性库中并将其输出保存为新的矢量图形格式，通过后台属性数据库中的唯一标识码“FID”号可以将图形和相应的图形属性一对一的关联起来。

在layer工具栏打开属性表，可以浏览每个图形的属性数据格式和内容，通过editor命令编辑、修改和更新其中的属性数据，做到图形与属性数据的同步更新化。选择select菜单按照属性查图形或图形查属性等方式，将地图数据与属性数据关联起来，让用户对矿产资源规划的要素更加明确，此外还可以进行叠加分析、缓冲区分析和统计分析等深层次的运用，为规划、管理和领导决策提供帮助。

4 非空间数据处理

非空间数据是对图形数据的说明，主要规划表格和说明文本，除了为政府部门或企事业单位的决策者提供纸质文本形式的规划说明外，也可以根据规划的需要通过图形和数据关联技术将其作为图形属性数据进入后台管理。

规划表格包括矿产资源储量、开发利用现状、探矿权和采矿权现状、产品(产量、需求量)及其预测、重点调查分区、基础地质调查评价项目、资源勘查分区、规划区及区块、主要矿产“三率”规划指标、矿山(整改、关闭、新建)规划、(自然风景、文物古迹、地质遗迹)保护区、重点工程治理和土地复垦规划区等二十多个表格，较为全面的统计和描述了该规划区内的矿产资源利用状况。

说明文本要以规划区社会经济发展的总体规划为指导，阐述当地的规划现状和形势、规划的指导思想、原则和目标，结合当地的自然、人文、社会和经济情况，特别是现有的矿产资源状况，对收集到的实地图形和表格数据进行分析说明，提出今后5～10年矿产资源开发使用的规划，并提供保证规划实施所应当具备的具体措施。

5 应用实例

根据国土资源部的统一部署，各省(自治区)市县应在上级规划的基础上，进一步根据实际情况编制所属区域的矿产资源规划。在编制的规划方案中，特别强调要严格按照规定建立矿产资源规划数据库，因此规划中的信息处理工作非常重要。以某市矿产资源规划编制过程中的数据处理为例。

经过多年开采，某市现已成为典型的煤炭资源枯竭型城市。针对这类资源枯竭型城市的特点，在实现矿产资源持续有序、绿色高效开采的同时，还要为未来城市后矿产资源时代的发展奠定良好的基础。以矿产资源开发利用推动第二产业和第三产业的快速发展，并成为城市发展的支柱，实现资源枯竭型城市的发展转变。

在深入了解以上地域情况的基础上，通过数据采集、图形矢量化、图形转换、属性编辑、符号库设计等多种信息处理手段，最终形成规划成果图。

6 结束语

通过GIS和CAD技术的良好结合，通过最大限度的利用信息资源实现了矿产资源的数字化管理与规划，提供了一种从矿产资源规划的图形和数据获取、预处理、建库到成果显示一体化的技术流程方案，解决了传统矿产资源规划中图形数据获取困难、数据管理难、处理过程繁琐、实现精度不高、图形与数据关联等技术问题，缩短了规划的时间，提高了规划的效率，且使后续的规划管理工作方便、高效、快捷，为矿产资源规划编制的数字化、信息化提供了技术支持与帮助。

随着GIS开发技术的成熟，将会有更多更新的技术被引进入矿产资源规划中，特别是GIS突出的空间数据处理、查询、管理和空间分析能力，将会进一步提高和实现矿产资源规划的过程自动化及规划成果的应用拓展。

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[3] 任效颖．矿产资源规划管理信息化建设研究[J]．建设与进展，2004(1)：16-19.

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[5] 闫金梅，刘云勇．基于MAPGIS的矿产资源规划数据库系统构建[J]．资源环境与工程，2005，19(3)：235-238.

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