采煤塌陷区综合治理监测管理系统的设计与实现

任家锋，侯恩兵，胡小彭

（1.安徽省基础测绘信息中心，安徽 合肥 230031；2.安徽省智慧城市与地理国情监测重点实验室，安徽 合肥 230031）

采煤塌陷区综合治理监测管理系统的设计与实现

任家锋1,2，侯恩兵1,2，胡小彭1,2

（1.安徽省基础测绘信息中心，安徽 合肥 230031；2.安徽省智慧城市与地理国情监测重点实验室，安徽 合肥 230031）

通过对采煤塌陷区综合治理工作现状的了解与分析,以淮南市为例，提出基于地理信息技术建立“采煤塌陷区综合治理监测管理系统”的思路与方法，以提高采煤塌陷区综合治理管理工作的效率，全面准确地掌握综合治理项目的情况，规范综合治理工作的管理，实现管理工作的信息化。

采煤塌陷区；综合治理；管理系统；地理信息技术

为了提高采煤塌陷区综合治理管理工作的效率，全面准确地掌握综合治理项目的情况，规范综合治理工作的管理，利用现代信息技术手段来建立“采煤塌陷区综合治理监测管理系统”（以下简称“管理系统”），以创新综合治理工作的管理方式，对综合治理项目进行全程监管。“管理系统”将通过数据库技术、GIS技术来实现对采煤塌陷区综合治理项目的监管、规划、辅助决策与档案资料管理等功能，为治理规划提供科学的决策依据。

1 系统建设内容

数据是本系统运行的基础，也是管理的对象。在开发“管理系统”之前须先建立系统数据库，系统数据库包括综合治理项目数据、基础地理信息数据和项目扩展数据等。对采煤塌陷区综合治理项目业务数据进行采集与数字化，作为系统业务数据；将基础地理信息数据（矢量数据和影像数据）作为系统的底图数据，用于对业务数据进行叠加展示和业务分析。将业务数据、基础地理信息数据以及综合治理管理工作中涉及到的其他数据分别入库，建立采煤塌陷区综合治理数据库，作为系统的数据源。

结合采煤塌陷区综合治理管理工作业务需求，开发“管理系统”供相关工作人员使用。系统主要包含综合治理数据的管理、信息浏览、项目检索、统计分析以及报表输出等功能，并且还可以通过地图浏览工具来为塌陷区综合治理项目的监管、规划与建设提供辅助决策支持。

2 系统设计与实现

2.1 数据库设计

本系统数据库包含项目空间位置、项目基本信息和项目扩展信息，以及作为底图的基础地理信息数据。这些数据既有空间图形数据，又有属性数据和文档资料等非空间数据。其中空间数据包括项目图斑空间位置数据和基础地理信息数据，非空间数据包括项目的基本信息、与项目相关的报批文档、图片和视频等。

采用Oracle关系数据库和ArcSDE空间数据库引擎作为空间数据存储管理平台，将空间数据通过空间数据引擎存储到关系数据库当中；非空间数据以表的形式存储到关系数据库中，其中非表格数据以二进制文件流的方式存储到对应表的字段当中。数据库整体逻辑设计组织结构如图1所示。

图1 数据库整体逻辑结构图

1）综合治理项目数据逻辑设计。采煤塌陷区综合治理项目所涉及到的项目类型主要分为村庄搬迁类、土地复垦类和生态修复类3个类型的项目，故在数据采集与建库时分3大类进行设计。每类项目数据包含了项目的名称、状态、投资来源、项目的建设情况等信息。综合治理项目数据逻辑模型如图2所示。

2）基础地理信息数据逻辑设计。基础地理信息主要包括行政区划、道路、水系、地名和注记以及数字正射影像数据等。由于基础地理信息数据范围广、更新难度大，为了减少基础地理信息数据的更新维护成本，在系统建设时应预留接口，使建成后的系统能够与“数字城市”实现无缝对接，可直接将“数字城市”发布的地理信息服务或数据作为系统的基础地理信息数据源。因此，需参照“数字城市”地理空间框架数据相关标准进行设计。

图2 综合治理项目数据逻辑模型图

3）项目扩展数据逻辑设计。项目扩展数据包括项目相关的进程、文档、图片和视频等数据，根据数据的实际情况，将项目进程、文档和图片以表的形式存储到关系数据库当中，视频数据以文件的方式存储到服务器共享目录当中，项目扩展数据逻辑模型如图3所示。

图3 项目扩展数据逻辑模型图

由于项目视频文件大，不适宜存放到数据库中，将视频数据以文件的方式存储到服务器共享目录当中，方便视频数据的存储与访问（图4）。

图4 项目视频文件组织结构图

4）系统运维数据逻辑设计。系统运维数据是保障管理系统正常运行的基础，系统数据库包含系统的用户表、权限表、日志表。系统的使用管理和运行维护必须要求用户提供特定级别的权限验证，这些权限验证由用户和权限表来控制，系统的相关使用情况和操作日志存储到日志表（图5）。

图5 系统数据逻辑模型图

2.2 系统架构设计

“管理系统”采用C/S分布式架构，分为3层架构体系，即数据层、逻辑层和表现层。系统的功能实现主要集中在客户端，利用C#和ArcGIS组件开发客户端应用，从而可以组织复杂的业务操作功能，并具有较高的性能，使用前需要首先安装客户端软件。系统的总体架构如图6所示。

图6 系统整体架构图

2.3 系统功能设计与实现

“管理系统”主要包括地图操作、项目查询、统计分析、项目管理与运维管理5大功能模块，系统主界面如图7所示。

图7 系统主界面

1）地图操作。本系统将地理信息技术应用到采煤塌陷区综合治理管理工作中，地图操作是日常管理工作的主要方式之一。系统充分利用GIS系统的特点，提供丰富的地图操作功能，为综合治理管理工作提供服务。主要包含以下功能：①地图操作，系统提供放大、缩小、平移、图层控制等地图操作功能，通过地图操作从图上可以清楚、直观地看到塌陷区和项目区周边的概况，从宏观上对项目的建设情况进行监管。②卷帘查看，通过对塌陷区和项目区各个不同时期航摄影像进行卷帘对比查看，对监管区域情况进行动态监测。③地图量测，在地图上直接进行测量操作，利用这些准确的测量数据，为项目工程量提供一个可靠的参考依据。④对象属性浏览，可通过鼠标点击地图上的对象，浏览对象的信息，以快速查看项目的基本信息、文档、图片等附件资料。⑤加载数据，将项目图斑的拐点坐标数据加载到地图当中，能够直观地查看项目区及周边的概况，并可判断出是否与其他项目存在重叠区域，防止项目重复申报。

2）项目查询。查询在库的综合治理项目信息，项目查询分为条件查询和空间查询。① 条件查询，用户可以在指定的项目图层中根据查询条件来查询所需项目，查询的可选条件有项目名称、项目类别、所在区域、年份，项目状态等。查询结果以表格的形式展现，并能与地图联动。②空间查询，可以通过鼠标点击、拉框查询和其他空间位置关系查询，查询结果以表格的形式展示，并能与地图联动。

3）统计分析。对综合治理项目数据进行统计分析，统计分为概览统计和条件统计，通过综合分析功能对项目的监管、规划和申报提供决策支持。①概览统计，对所辖区域内的采煤塌陷区综合治理项目概况的总览，通过此功能可以方便地获取全部综合治理项目的统计信息，统计结果以统计图和统计表的形式展现。②条件统计，按照项目名称、项目类别、所在区域、年份、项目状态、资金使用等进行统计，统计结果以统计图和统计表的形式展现。③综合分析，对项目信息进行比对核查和分析，实现综合治理项目全程监管和辅助决策。对申报项目坐标数据和目前在库的项目进行空间叠置分析，判断是否与已有项目存在重叠部分，并输出分析结果。

4）项目管理。项目管理功能是对综合治理项目信息数据的统一查阅与管理，主要包含以下功能：①信息管理，对综合治理项目信息数据进行增删改等操作。② 附件管理，对项目相关文档资料、实景照片和视频等进行管理与查阅，需将附件与项目图斑空间位置建立对应管理，可以通过图形来管理附件信息。③进程管理，对项目建设过程中涉及到的各个进程进行监测与管理。④ 打印输出，将项目的基本信息和图斑信息打印输出。

5）运维管理。运维管理模块主要用来保障系统的正常运行，主要包含系统的用户管理、权限管理、日志管理和数据库的备份恢复。

3 结 语

本系统录入了高分辨率航摄影像，可以清楚、直观地看到塌陷区和项目区周围的概况，在影像图上能够直接进行测量操作，减免了外业测量工作，可以利用这些准确的测量数据来为项目的工程量提供一个可靠的参考依据。根据项目建设前后的航摄影像对比，从宏观上对项目的建设情况进行动态监测；根据项目相关文档资料、实景照片和视频对项目的细节和局部实施情况进行监管，创新了综合治理工作的监管方式。系统建成后，可以实现对采煤塌陷区综合治理工作资料的统一管理、查询、制表等工作，提高了管理工作的质量和效率，在采煤塌陷区综合治理日常管理工作中起了非常重要的作用。

[1] 郑波．基于GIS的采煤塌陷地调查及动态管理系统设计和实现[D]．成都:电子科技大学，2012

[2] 韩鹏，王泉．地理信息系统开发——ArcEngine方法[M]．武汉:武汉大学出版社，2008

[3] 萨师煊，王珊．数据库概论[M]．北京:高等教育出版社，2006

[4] 孙立双，马运涛，段磊．基于工作流和Web ADF的辽宁省农村土地整治项目管理系统[J]．国土资源科技管理，2014(2):84-88

[5] 李满春，陈刚，姚志军，等．县级土地利用规划管理信息系统的分析与设计[J]．国土资源遥感，2003(1):65-69

[6] 胡秀丽．基于GIS的土地整理规划设计系统研究[D]．武汉:华中师范大学，2006

[7] 邓洪禹，秦岩宾，付业平．土地利用管理信息系统的设计研究[J]．测绘与空间地理信息，2013,36(10):174-175

P208

B

1672-4623（2015）06-0142-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.06.047

任家锋，高级工程师，研究方向为摄影测量与遥感、地理信息系统应用、卫星定位服务。

2015-07-13。