GIS支持下的煤田大地测量控制点成果信息管理系统的设计与实现

肖海红，谢　瑞，王兰洲，胡　愈

(1. 河南工程学院，河南 郑州 451191； 2. 郑州测维科技有限公司，河南 郑州 450000)

XIAO Haihong，XIE Rui，WANG Lanzhou,HU Yu

GIS支持下的煤田大地测量控制点成果信息管理系统的设计与实现

肖海红1，谢瑞1，王兰洲2，胡愈1

(1. 河南工程学院，河南 郑州 451191； 2. 郑州测维科技有限公司，河南 郑州 450000)

Design and Implementation of Coalfield Geodetic Survey Control Point Result Information Management System Based on GIS

XIAO Haihong，XIE Rui，WANG Lanzhou,HU Yu

摘要：建立控制测量成果管理系统是实现煤田资料数字化管理的发展方向，本文介绍了基于GIS的煤田大地测量控制成果信息管理系统的设计和控制点符号的绘制，并以河南省煤田大地测量控制点成果管理系统为例，验证了该系统的可行性与正确性。该系统的实现能够使煤田大地测量成果在规范化管理、信息处理与共享、安全性等方面得到有效改善，具有较强的实用价值。

引文格式： 肖海红，谢瑞，王兰洲，等. GIS支持下的煤田大地测量控制点成果信息管理系统的设计与实现[J].测绘通报，2015(9)：117-121.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0295

关键词：控制点；GIS；信息管理系统；数据库

中图分类号：P208

文献标识码：B

文章编号：0494-0911(2015)09-0117-05

收稿日期：2015-02-08

作者简介：肖海红(1979—)，男，硕士，讲师，主要从事GIS教学和开发与应用等工作。E-mail: xiaohaihong1979@163.com

一、引言

煤田大地测量数据是煤田建设积累的宝贵资料，主要有平面控制测量数据、水准测量数据、GPS控制测量数据、三角高程测量数据等多种数据类型。其表现形式主要有[1-2]：①表格数据，如各种坐标表、记录表等；②图形数据，如控制网图、水准路线图、点之记等；③图像数据，如点位照片等；④技术总结资料及文字说明等属性信息。这些数据是煤田地质勘探测绘工作的基础性资料，也是煤矿建设及各项测绘工程的作业依据，其保存、共享、查询、更新与管理等在一定程度上实现了数字化管理，但是由于该类数据具有空间特征和应用的针对性，具有空间背景的数据信息化管理还没有得到广泛应用。

在测绘成果数据管理系统中，控制点的符号类型较多，样式复杂，在成果入库过程中，需要实时绘制显示在相应的空间位置，符号库的设计与实现显得异常重要。

本文结合河南中煤测绘公司控制测量成果信息管理系统，介绍了各类控制点的绘制流程和基于GIS的煤田大地测量控制点成果信息管理系统的设计与实现。

二、数据库要求与系统架构

根据数据类型及应用需求，该系统与数据库应满足以下要求：①地理信息系统开发组件与大型数据库结合，解决大地测量数据库中多种类型、多尺度空间数据集成化管理；②将多个独立分散的空间数据，采用完全整合和逻辑整合相结合的方法，形成一个集中的、有整体感的数据库；③实现煤田大地测量控制点数据的数字化管理等，保证数据的浏览、查询、显示等，并能对查询结果进行统计、打印、输出等。

系统架构主要有3部分：客户机、应用服务器和数据库服务器(分别指表示层、应用层和数据层)，如图1所示。系统采用MapInfo平台，通过MapInfo Professional连接本地及服务器端的数据库，实现地图对象与数据库中记录的自动连接。使用MapX的数据绑定功能，采用ODBC绑定方式实现MapInfo空间地图与数据库数据的连接，建立地图对象与关系数据库中的数据项的对应关系。结合MapBasic和MapX进行二次开发，实现系统地图功能和数据维护工作。利用EasyLoad将MapInfo的文件数据上载到SQL Server空间数据库中，通过SQL Server数据库系统存储和管理空间数据。

三、关键技术——控制点符号的绘制

河南中煤测绘公司控制测量成果信息管理系统中涉及的控制点类型主要有三角点、导线点、水准点和GPS点4种类型，每种点类型都有互不相同的符号样式，如图2所示。在GIS系统中完成控制点成果入库过程中，控制点符号的设置方式主要有两种：一是利用GIS平台的符号编辑器功能，将控制点类型符号编辑到GIS符号库中，如常见的CASS软件平台；二是利用GIS的绘图和二次开发功能，动态构建控制点类型符号。前者存在一定的弊端：①控制点符号随视图变化而大小不变，导致控制点只能在一定视野内进行查看；②控制点的相关属性信息(点号、高程数据)需要二次维护。后者能很好地解决上述问题，具体实现过程如图3所示。

在上述符号绘制过程中，坐标变换是重点。系统空间数据采用WGS-84坐标系，在动态绘制控制点符号时，控制点坐标系统若与当前坐标系统不一致，需要进行坐标变换。该坐标转换对精度没有太高要求，只是由此作为基准计算子类符号和文本符号的位置，通常采用三参数法进行转换即可。在计算子类符号位置数据时，需要将当前视野数据纳入计算。

图1　系统体系结构

图2　控制点类型符号(三角点、导线点、水准点、GPS点)

图3　控制点符号绘制流程

四、功能模块设计与实现

系统主要功能模块如图4所示[3-6]，主要包含GIS功能操作模块、控制网成果数据管理模块及安全管理模块。

1. GIS功能操作部分

系统GIS功能操作部分包含基础数据维护模块和GIS功能模块。

(1) 基础数据维护模块

由于地图数据格式杂乱，首先需要维护基础地图数据。处理完毕后得到MapInfo地图数据格式，将需要进行数据库管理的数据通过EasyLoad上传到SQL Server中，不需要的数据以MapInfo Table表文件方式存储，并将其保存在文件服务器上。数据处理主要流程如图5所示。

(2) GIS功能操作模块

GIS功能模块包含基本和高级功能模块。基本功能模块主要指GIS系统的一般功能，主要有[7-8]：地图装载；鹰眼功能；地图放大、缩小、漫游与全图显示；属性查看，属性信息和图形信息的交互浏览；返回上一范围(两图层间的相互切换)；距离量算；多边形区域选择；清除选择集合。高级功能模块主要指GIS系统中关于控制网信息的操作，包括计算方位角、缓冲区分析、打印输出和图例显示、专题图统计分析等。

图4　系统基本功能

图5　基础地图数据处理流程

2. 控制网成果库建立模块

控制网成果内容分为三角测量、水准测量、GPS测量、重力测量资料4个独立、分散的数据，成果库的内容有点之记、基线和水准网的数据等。系统采用完全整合和逻辑整合相结合的方法，按统一的信息编码、数据结构、规范化无冗余地对数据进行增加、删除、修改，形成一个集中的、有整体感的控制网成果数据库。

(1) 控制点成果入库

指各种大地数据信息的入库、维护，如控制点数据包括点名、点号、坐标等属性数据，以及点之记、控制点近景图片等相关图形数据。根据系统提供的权限，对系统中各类数据进行添加、删除、修改并记入历史记录，可进行历史记录的恢复功能。

主要有测区名/路线名、点名与点号、外业标志名、点类型、标石说明、旧点名、相邻点、所在地、交通路线、所在图幅号、土质、坐标、记录日期、记录者、绘图者、校对者、审核者、审核通过时间、略图、是否在线提供、备注等，成果表与索引表间通过网区名/路线名关联。控制网成果入库如图6、图7所示。

(2) 控制点成果数据审核

控制点成果数据录入之后，由具有审核权限的人员进行数据合格性审核，审核通过后才能进入成果库；否则，根据审核意见重新维护数据，直至通过审核。同时，利用GIS统计分析，可迅速浏览未能通过的数据，审核流程如图8所示。

图6　控制网入库

图7　控制点入库

图8　数据审核流程

(3) 成果数据检索模块

成果数据检索模块是系统的核心，提供两种检索方式：基本信息检索和电子地图交互式检索。数据基本信息检索条件包括：点名、点号、道路名、区域名、等级、通视条件、行政区、经纬度、坐标、图幅、路线等，并且可任意组合条件检索。与电子地图的交互式检索是通过一些地图操作功能进行检索，如单选、多边形选择等，对检索后的结果进行统计，并生成相应的报表，包含图形信息和属性信息。点位信息的索引表通过点名与数据库关联；相关文档的索引表通过测区名或路线名与数据表关联。

(4) 成果数据输出及打印

成果数据输出及打印包含控制点成果报表、图形打印输出两种方式。用户检索、查询信息提供报表、图形等多种形式的大地测量成果及相关成果信息，按照国家标准进行存储、打印输出，输出格式采用Word或Excel方式。对每个控制点的信息(包含图形信息和属性信息)生成控制点成果表打印输出，还提供控制网图形打印。

(5) 文档管理

文档管理主要有两方面内容：①数据库中的图形信息和地图数据的查询和打印输出、存储采用“索引表+数据文件”的方式；②对测量规范和技术指标进行管理，方便以后查找，如1954北京坐标系及1980西安坐标系相关文档信息、历年来使用的测量细则或规范名称及主要技术指标。

(6) 辅助功能

辅助功能包含坐标换算功能和控制点方位角计算等。坐标换算功能主要包含外接大地计算功能，实现统一坐标下XYZ、BLH、BLR之间的相互转换；统一参考框架下不同参考历元的相互转换；同一参考历元下不同参考框架的相互转换。

根据上述设计，建立河南中煤大地测量控制点成果管理系统，图9所示为河南省某市煤矿控制网略图和统计表。

图9　控制网略图与统计表

五、结束语

通过开发基于GIS的煤田大地测量数据管理系统，用户可以方便、快捷地查询、检索和使用权限范围内的数据，最大限度地实现资源共享；同时实现数据的更新维护、统计汇总等功能。利用地图上的热点、热区查询分局辖区内的控制点的基本信息、图形信息、图像信息，统计热区内控制点的情况，实现多维控制点数据在地理信息系统中的有效管理，有效地实现测绘数据数字化管理，以及表、图、文档等数据的查询。

此外，系统还存在一定的不足，功能上需要进一步扩充，如在控制点选取的适宜性评价方面还有待完善。控制点在使用过程中，煤矿测区需要选取控制点，需考虑精度(等级)、空间分布、费用(成本)等因素的影响，如何选择最恰当的控制点，以建立合适的空间分析模型；另外，煤矿建设中经常需要钻孔分析，建立一定范围内的缓冲区区域，选择影响范围内的控制点以满足建设需要，也是值得研究的内容。

参考文献：

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