腾冲市矿山储量管理系统设计与实现

摘 要

　　在矿山生产过程中，矿山储量动态监测是一项重要的基础性工作。每年度进行矿山的储量数据更新工作，有利于掌控到矿山企业矿产的真实资源储量和矿山开采回采率、选矿回收率及综合利用率，是合理利用资源，保护矿产资源有效途径。论文以腾冲市矿山储量动态监测系统建设为总体目标，研究了储量更新的工作流程和数据交互格式。基于软件工程思想，通过需求分析、系统设计和系统实现等步骤，设计并实现了腾冲市矿山储量管理系统。

　　该系统使用 SQL Server 作为数据库平台，使用 ArcEngine 作为开发引擎，能够完成年度数据的提交、储量数据的更新、信息预警以及生成报表等一系列操作，能够较好地支撑储量动态监测的工作，对储量信息进行管理。此外，该系统还存储了大量的相关地质信息和图件报表，并设置了统一的编码格式将非结构化的数据与结构化数据进行对接，有利于数据的统一管理，提高了检索效率和信息的利用效率。系统能支持储量的智能化和信息化管理，对于矿产资源的合理开发和利用有着重要的意义。

　　关键词：矿山储量；动态监测；ArcGIS;ArcEngine;数据库设计；腾冲市

　　Abstract

　　The dynamic monitoring of mine reserves is an important groundwork during the process of mine production. The annual data update for mine reserves, which is conducive to mastering the actual mine reserves of mine enterprise as well as the recovery ratio, the ore dressing recovery percentage and the comprehensive utilization rate, is an effective approach for rational utilization and protection of mineral resources. Taking the construction of mine reserve dynamic monitoring system in Tengchong as the general objective, this research studies the workflow and data interactive format of reserve updating and design and realize a mine reserve management system of Tengchong based on software engineering through the process of requirement analysis, system design and system implementation.

　　The system proposed in this research, by the application of SQL Server as the database platform and ArcEngine as the development engine, can not only perform the submission of annual data, the update of reserve data, the early warning, the report generation and other functions, but manage the reserve information to support the work of dynamic reserve monitoring as well. In addition, the mass storage of related geological information and graph reports and the setup of unified coding format for the connection of unstructured data and structured data facilitate the unified management of data and improve the efficiency of retrieval and information utilization. This system, which supports the intelligent and information management of reserves, is of great significance to the reasonable development and utilization of mineral resources.

　　Keywords: mine reserves;dynamic monitoring;ArcEngine;ArcGIS;database design;Tengchong City

　　1 绪论

　　1 Introduction

　　1.1 研究背景与意义（Research Background and Significance）

　　1.1.1 研究背景

　　我国虽然矿产资源非常丰富，但人均矿产资源不足世界平均水平，因此我国是一个人口众多、资源相对贫乏的发展中国家。为了实现到本世纪中叶建成社会主义现代化强国的宏伟战略目标，需要有充足的资源作保障[1].矿产资源是一种不可再生资源，采取有效的措施对其进行保护、同时在当前资源紧缺的情况下提高对矿产资源开发利用效率对于经济可持续发展是十分重要的。

　　随着我国工业化、城镇化进程加快，矿产资源需求高速增长，导致供求矛盾日益尖锐，也伴随着开发混乱日益严重的现象。因此，需要加强矿山资源管理，提升矿产资源的合理利用水平，而储量动态监督测量工作是一项重要的基础性工作[2].2006 年，国土资源部也印发了《关于全面开展矿山储量动态管理的通知》（国土资发[2006]87 号），要求国土资源管理部门加强对矿产储量的监控力度，对各矿山企业开展储量动态监督管理工作[3-5].

　　矿山储量动态测量是指测绘单位对矿山的开采按年度进行测量，确定矿山开采量、损失量，得到真实的储量变动信息。然后编绘有关图件，编制矿山储量年度报告，对矿山储量等信息进行更新、存储。这个过程实质是对上年度的储量基准库进行更新。

　　由于矿山的各种图表、档案数据量极其庞大且格式异构，传统的以纸质文档管理为主的管理方式难以应对这样的任务[6].目前，借助先进的计算机技术和日益发展的地理信息系统技术，实现矿山储量动态管理工作常态化、信息化、体系化越来越成为一种行业共识。然而由于储量更新工作的特殊性，每年都需要在上年度数据进行一次储量更新，没有专业软件和数据库的支撑，很难完成这样的工作。因此，该项工作更迫切地需要专业的信息管理系统的支持。

　　腾冲市进行了" 腾冲市矿山储量动态测量"项目研究，积累了大量矿山储量等方面的数据。为了合理地利用地质、矿产、物探、化探、遥感、测绘成果，需要建立专业的数据库系统，通过其强大的系统管理功能进行分析、评价和预测，从而实现矿山管理与决策的科学化与现代化。本文拟基于该项目的工作流程和测绘成果的存储形式出发，从数据收集、数据管理、动态监测与储量计算入手，建立一个能够对矿山海量地质数据进行管理、动态监测、矿山储量查询与计算的矿山储量信息管理信息系统。

　　1.1.2 研究意义

　　矿山储量动态管理作为矿产资源行政管理的一项重要基础性工作，能够反映国家矿产资源的家底、维护矿业经济安全，并能及时地将矿产开采过程中变化的相关信息通过反馈给矿产资源的管理部门，为其提供决策所需的综合分析数据，以便决策者们可以根据矿产资源当前的开发利用状况，以及外部因素的变化情况来调整政策、修订法规、修编规划，以此达到矿产资源按需开采、合理利用的目标。同时，该项工作也是矿业权管理的资源补偿费征收的重要依据。

　　进行矿山储量年度测量工作，建设相应的数据库系统和信息管理系统，是掌握矿山储量管理的一项重要基础性工作，能够解决矿山多年存在的资源储量家底不清的问题[7].

　　通过矿山储量动态监测数据库，监督矿山企业开展矿山储量地质测量，对矿山开发全程储量动态进行监督管理，对于促进矿山企业珍惜和合理开发利用资源，推进国土资源管理职能全面到位，建设资源节约型社会，维护国家、采矿权人的合法权益等都具有重要意义。

　　推行信息化、数字化管理是进行该项工作的必由之路，各个矿山也在生产过程中逐渐建立起来了各种各样的数据库来存放这些信息。但是随着数据量的增加以及工作需求的变化，很多问题逐渐暴露了出来，一方面，很多已建成的数据库存储于各个地方，没有使用统一标准，难以相互调用；另一方面，一些已建成的数据库的结构已经不适宜实际工作的变化，需要对数据库结构进行优化设计。综上所述，针对矿山储量动态测量的实际需求对数据库结构进行重新优化、修行、整合，建设矿山储量管理数据库，并建立相应的支持系统，以适应当前的工作需求，为储量年度更新工作的快速开展提供保障。

　　对于建设具有根本性、全局性、长远性的矿产资源储量动态监督管理长效机制具有重要的实际意义。

　　1.2 国内外研究现状（Research Status）

　　1.2.1 国内研究现状

　　对于地理信息数据管理系统，我国的工作起步稍晚，但发展较快。1980 年，全国第一个地理信息系统研究团队成立于中国科学院遥感应用研究所，这是我国在地理信息系统方面正式起步的标志[8].1983 年，中国地理信息系统协会成立，不仅建立了我国地理信息系统行业的操作规范，而且每年都举办学术年会，大力促进 GIS 行业的不断发展壮大。上世纪九十年代是我国地理信息系统全面发展的一个重要时期，逐渐从发展初期的实验阶段、局部应用阶段向实用化和产业化的方向发展，支持了国民经济重大问题的分析和决策。目前，GIS 在资源、矿产、环境、规划、土地、交通甚至于军事、国防领域都得到了越来越广泛的应用[9,10].我国的矿产资源管理部门也提出了矿山地理信息系统的概念，结合地质、地理、测绘、计算机等学科提出了矿山地理信息系统、数字矿山的发展模型和技术路线，形成了以管理和分析为主要功能的专题地理信息系统技术，为矿产资源的管理提供了决策依据。如矿产资源规划管理信息系统、矿产资源储量管理系统等。

　　在矿产资源储量管理系统方面，我国在上世纪 90 年代就已经开始了初期探索。其中，1995 年 4 月，国家地质调查局在川西扬子地台西部地区 4 个 1:20 万图幅开展了地理信息系统应用的试验研究，并建立了目标图层综合的数学模型，在 ArcInfo 上开发了证据加权法软件模块。开始利用 GIS 手段处理大量的图形数据、文档数据、指标数据以及规划实施工作的资料数据，对大量的矿产地质勘探资料进行管理[11].后来，各个矿山陆续开展储量的信息化管理工作，建立起矿产资源储量管理系统，用来存储矿山运行中生成的海量的属性数据和图形数据、并对各项入库数据进行叠加显示、网络共享等，并依托这些系统，对储量分析、动态开采监管，三维展示等功能进行了充分的探索，逐步建立起完善的矿山基础数据及监管平台，为管理部门的使用和为社会提供服务带来了方便[12].与此同时，各项新的功能和算法也被集成到了储量管理系统中，例如，王军等[13]

　　将矿山地质模型引入到储量管理系统中，实现了矿山矿产储量的图形自动生成，可以进行任务区域的储量计算，侯运炳等[14]建立了通用报警系统，把报警功能独立于其他业务子系统，封装为单独的软件组件，通过对报警信息表的轮流查询和在应用系统中显示报警提示的方法实现应用系统的报警功能，对报警信息统筹处理。基于资源环境承载力评价的煤矿开发与管理研究。

　　对于储量动态监测工作，王妮娜等[15]对储量动态监测过程中矿山储量年报的编制进行了详细的讨论，从矿山储量动态管理要求、地质测量、资源储量计算的相关规定出发，阐述了地质测量、成图、储量计算等方面的年报编制的方法。云南省于 2007 年开始启动矿产资源利用现状调查工作，全面系统的获取煤炭、铜、铅、锌、锡、磷等 22 个矿种截止 2009 年底矿区资源储量数据，并建设了单矿区储量核查成果数据库和单矿种省级汇总数据库。同时，还提出了具有统一数据库标准化定义的矿区资源储量核查成果数据库规则（包含一维属性数据和二维半空间图形数据），该规则以块段为最小统计单元，以矿区为建库单元的标准，依据该标准，能够直观地反映从块段到矿区资源储量的数量、结构、品质和空间分布，理清保有资源储量与矿业权人的时空关系。有效克服以往核查内容填报的随意性，全面提高了数据质量和综合汇总水平，实现了矿产资源储量管理由一维属性数据管理向二维半空间数据管理过渡[16].

　　1.2.2 国外研究现状

　　二十世纪六十年代初期，出现了计算机化的数字地图，进入七十年代以后，由于计算机技术飞速发展为 GIS 技术的应用提供了必要的硬件基础，同时，GIS 在自然资源评价分析中的巨大的潜力也越来越得到地学专家们的认同，所以这个时期，GIS 朝着使用方向迅猛发展[17].八十年代，大量的 GIS 软件系统化在这时期开始被研制并走向行业应用。从九十年代起，地理信息系统逐渐地成为一种产业，其产品在全世界得以普及，并且深入到人们的日常生活、学习、工作中，很多发达国家开始并建设综合性质的国土资源管理系统。伴随着网络的飞速发展，以地理信息数据库为基础的，服务器/客户服务模式（C/S）的网络地理信息系统开始迅猛发展，网络的数据发布与更新的重要性、实时性、高效性的优点明显突出[18-20].

　　对于各个国家，1997 年 7 月，澳大利亚联邦科工组织（CSIRO）制定了一项关于煤炭勘探与开采的三年研究计划，围绕资源评估、采矿工艺革新、矿井瓦斯控制与利用、自动化、安全和材料精细控制等六个方面，按 18 个专门项目进行研究[21].进入二十一世纪以来，地理信息系统作为一门新兴的行业，它在推动社会不断进步的同时，其社会价值越来越得到公众的认可。它在一定程度上了改变了人们的生活和对现实世界的认知。

　　加拿大已制订出一项拟在 2050 年实现的远景规划：即将加拿大北部边远地区的一个矿山实现为无人矿井，从萨得伯里通过卫星操纵矿山的所有设备实现机械自动破碎和自动切割采矿[22];芬兰采矿工业也于 1992 年宣布了自己的智能采矿技术方案，涉及采矿实时过程控制、资源实时管理、矿山信息网建设、新机械应用和自动控制等 28 个专题[23];瑞典也制定了向矿山自动化进军的"Grountecknik 2000"战略计划[24].随着实时矿山测量、GPS 实时导航与遥控、GIS 管理与辅助决策和 3DGM 的应用，国际上一些大型露天矿山（包括我国的平朔、霍林河矿区）已可在办公室生成矿床模型、矿山采掘计划，并与采场设备相联系，形成动态管理与遥控指挥系统。

　　最近，专家系统、神经网络、模糊逻辑、自适应模式识别、遗传算法等人工智能技术、GPS 技术、并行计算技术、射频识别技术以及面向岩石力学问题的全局优化方法、智能矿山设计、智能矿山开采、计划与控制、矿山灾害遥感预报等研究领域得到应用[25-28].

　　采用这些技术的储量管理系统，能够更好地利用矿山开采过程中所采集和多源数据，为矿山储量的计算管理提供更加强大的工具。

　　随着工业正从第三次工业革命（工业 3.0）走向第四次工业革命（工业 4.0），这种颠覆性技术的实施将极大地影响矿山开采过程，Nanda[29]描述了在矿山集成工业 4.0 技术以提高产量和增加利润的重要性。为了在竞争激烈的市场中生存，智能采矿势在必行。

　　为了在竞争激烈的市场中生存，智能矿产资源储量管理势在必行。这将看到诸如大数据、物联网（IoT）、机对机（M2M）、数据分析、传感器网络、无人机、机器人等技术提高关键矿产资源开发利用的效率，如矿井水管理、钻探、勘测、处理和运输[30-35].2003 年，德国 Wismut GmbH 公司[36]发明了第一个综合矿山管理系统。人工智能（Artificialintelligence ,简称为 AI）目前驱动着许多行业的决策[37, 38],他们利用智能数据和机器学习来提高操作效率、矿井安全和生产工作流程[39-42].Liu 等[43]通过对风险预控连续体、两极化危害管理、安全管理发展演变、事故成因等方面的研究，建立了煤矿井下安全风险预控管理体系统，帮助煤矿企业落实安全风险预控管理制度。Wu 等[44]分析和识别危害风险的差异和联系，找出煤矿安全管理的重点，建立了基于危险源、隐患和应急响应的煤矿安全管理体系，以提高煤矿安全管理水平。Chehr 等[45]通过模拟和测量研究了利用超宽带网络（Ultra Wideband ,简称为 UWB）作为未来地下矿井定位解决方案的可行性。Duff [46]等介绍了在一辆 30 吨载货牵引自卸车上实现自主导航系统的方法，并在一个真实矿井成功应用。Jacobs 和 Webber-Youngman [47]编制个涵盖采矿企业整个生命周期的技术图，可用于促进矿山现代化技术的进步。Gao 等[48]提出层次系统模型，该模型集成了矿井用水过程的模拟器和多目标优化器来评价矿井水管理策略：通过在模型对象和进程状态上放置操作规则，模拟器在模拟复杂策略方面改进了先前的工具，该模型已被用于评估澳大利亚昆士兰州的一个煤矿的矿井用水管理策略。

　　1.3 研究内容（Research Content）

　　本研究的目标是设计并实现矿山储量管理数据库，用以存储矿山各项基础地质、生产资料和年度更新的测量数据；并建设相应的矿山资源管理信息平台支撑数据库的运行，为年度性、常态化动态测量工作的数据收集、更新和管理提供保证。建成的系统涉及到矿山资源及矿山地质环境的信息查询、数据处理、信息统计、预警与动态监测等功能。

　　主要研究内容如下：

　　（1）资源管理信息平台的需求分析分析矿山固态储量测量工作的工作流程，确定矿山储量测量过程中产生的各种数据和报告，划分出计算储量的部分，研究以什么形式在数据库中存储各种数据。确定系统目的和功能，划分出系统的主要模块和主要功能。

　　（2）数据库结构设计进行数据库概念结构设计，制作矿区储量管理 E-R 图，进行数据库逻辑结构设计，设计关系表格和联系结构，形成逻辑数据库。

　　（3）数据库和系统实现确定开发平台、开发语言、开发技术、并设计数据库标准。然后根据需求分析中的各项要求和数据库逻辑设计结果，实现系统平台和数据库的建设。进行系统测试，完善系统，提高系统稳定性和与实际应用的契合度。

　　1.4 研究方法（Research Methods）

　　1.4.1 开发平台

　　NET 平台是 Microsoft 推出的一个程序开发基础平台，常见的 Windows 程序和 Web程序都可以在该平台上来构建NET 平台拥有诸多的核心功能，.NET Framework 就是其中一种，同时因为其为在运行在。NET 平台上的软件提供基本框架，因此是整个平台最核心的功能[49]NET Framework 的两个最重要的组件是公共语言运行时和。NETFramework 类库。公共语言运行时在程序运行时充当"翻译官"的角色，无论哪种编程语言在编译时，编译器都需要把它翻译成微软中间语言代码，而程序运行时，需要的是计算机能自动识别的语言，这就需要一个工具能把中间语言再次转换为计算机能够识别的代码语言，公共语言运行时在该过程中是不可或缺的工具。人们可以利用。NETFramework 类库开发多种程序，包括传统的命令行或图形用户界面应用程序等，除此以外，.NET Framework 还拥有 ADO.NET、ASP.NET 等组件[50].

　　Visual Studio 是目前比较主流的开发环境，它容易上手，是软件开发人员的较好选择。它具备清晰的用户界面和优异的调试功能，可以使软件开发人员在最短时间内搭建出一个较好的用户界面程序。Visual Studio 的特点主要包括[50,51]:

　　（1）用户体验更好。全面的 UI 设计、加强的编辑器、对浮动窗口的支持、行为回馈的焦点动画等使得开发人员对开发流程的理解更加自然。

　　（2）更方便的 Web 开发。能够快速的将开发文档和设置传送到正在开发的网站上，使得 Web 开发更加方便。

　　（3）支持云计算。Visual Studio2010 可以简单的实现在微软云平台上的一系列开发步骤，支持诸多的云计算相关功能。

　　（4）支持数据库的类型众多。Visual Studio 不仅支持 SQL Server、Access 数据库，还支持 IBM DB2 和 Oracle 数据库。

　　1.4.2 C#语言以及 ADO.NET 介绍
　　C#是针对。NET 而诞生的一门编程语言，它可以与。NET 框架很好地融合以及更好地凸显出。NET Framework的诸多优点。C#相比其他编程语言的优点主要有以下几点[52,53].
　　（1）简约性。C#是在 C 语言和 C++基础上演变而来的，在此过程中，C#取消掉了C 语言和 C++一些复杂的语法，这使得开发者能更轻易的理解语法结构。除此之外，C#中没有指针，这使得 C#在运用时更加方便和简单。

　　（2）类型统一性。C#中的类型系统是统一的，这主要是因为 C#本身的设计原理就是 C#中的类的基类都是 object 类。

　　（3）面向对象性。对每一个程序员来讲，面向对象都不是一个陌生的概念，面向对象功能是各编程序言必须具备的功能。C#不仅具备面向对象的语言的基本功能，还能实现封装、继承与多态性。

　　（4）类型安全性。编程语言的安全性对于一门成功的编程语言至关重要，程序员很多时候都会忘记初始化自己设置的变量，也有可能不小心就对不属于自己管理的内存进行修改，这些不小心的过失，可能会造成难以预测的后果。C#在设计时就避免了这些常见的错误。

　　（5）兼容性。C#作为。NET Framework 特色最鲜明的语言，在简化语法的同时，保留了语言的灵活性，同时在很大程度上保持了对外界技术的兼容[54].使用。NETFramework 框架编写的应用程序都依赖于。NET 类库，他们存在于一些特殊的 DLL 文件中。

　　ADO.NET 是微软开发平台下可以高效访问任何数据来源的一种技术。他可以在连接到数据源以后对数据进行检索、操作和更新。它很大的一个优点是在与数据源断开连接以后仍然可以使用数据源的数据，这是因为他可以把检索到的数据存放在一个叫做"数据集"的地方。ADO.NET 统一对数据的访问方式是 ADO.NET 最鲜明的特色。

　　1.4.3 GIS 开发技术

　　现存的 GIS 开发模式主要有三种模式。独立开发、宿主型开发与基于组件的二次开发[55].（1）GIS 独立开发模式。独立开发意味着开发者从对数据的采集、编辑、分析处理以及结果输出都依靠开发者独立完成，该过程完全不依靠外部应用。独立开发模式的好处是经济实惠、节省开发成本，但对开发者的个人能力和时间要求很高，此外，这种开发模式的软件成型时间长，在 GIS 功能方面也不能与专业的 GIS 软件相比。

　　（2）宿主型开发模式。许多 GIS 平台都拥有自己独立的二次开发语言，欲进行二次开发的用户可以通过现有的 GIS 软件作为自己开发的基础，使用 GIS 平台提供的开发语言，进行有目的性的开发。这种开发模式的优点是开发工作简单，可以在原有的 GIS平台软件环境进行开发，不需要单独使用其它的开发环境。但缺点是在原软件环境下开发的软件，也只能在该环境里使用，不能脱离原软件而独立存在。这使得软件在共享性与扩展性上大打折扣。

　　（3）GIS 组件的二次开发模式。组件是开发模式以组件技术作为基础，这些组件通常情况下都具备 GIS 的基本功能。用户可以利用组件进行高效率的开发工作，特别是在地理数据的可视化方面，组件式开发在功能方面显得更加突出。很多 GIS 平台商都提供这些组件，这种开发模式综合了 GIS 强大的数据管理能力与分析能力。在兼容性方面，可以很好的和其它可视化平台组件和开发环境融合。对于初学者来说，很容易就能掌握GIS 基本功能的开发，基于组件式的二次开发模式已经是当前最流行的开发模式了[56].

　　基于以上分析，本文选择采用 GIS 组件式开发模式进行数据库的设计和支持系统的开发。

　　在 COMGIS 常用组件中，ArcGIS Engine（AE）二次开发拥有卓越的功能性和独立性。

　　ArcEngine 脱胎于同时独立于 ArcObjects,提供了基础的 GIS 功能，可以根据用户需求进行功能拓展和集成。它提供给开发人员建立程序或系统所需要的完整 GIS 组件类库，很多基础的普遍会使用的 GIS 功能点击控件添加即可实现，不需要书写代码，如选择要素、加载图形等，这大大方便了程序员嵌入式二次开发过程，程序员可以把主要精力放在重要开发环节上面。

　　ArcGIS Engine 由开发工具包和运行时环境组成（ArcGIS Engine Runtime）[57].开发工具包中包含实现 GIS 功能的小组件，开发人员可以在通用开发平台上添加这些小组件，根据项目需求进行选择使用和功能扩展，适用于 Windows、UNIX 或 Linux 操作平台。运行时是核心 ArcObjects 组件产品，用来确保终端用户能够正常使用程序中的 GIS功能，它将被安装在每一台运行 ArcEngine 应用程序的计算机上[58,59].

　　ArcEngine 提供足够的类库和接口，用户可以根据实际需求定制程序。ArcEngine还有很多优点，比如支持跨平台、跨语言开发，采用了面向对象的思想及基于组件技术，更加高效，提供了强大的空间数据管理功能，提供丰富的开发者资源，包括对象模型、工具集、范例和文档等[60].

　　ArcEngine 功能层次由以下 5 个部分组成。

　　（1）基本服务：普遍的 GIS 需求，如加载、缩放等每个程序都必不可少的基础功能，由 ArcObjects 提供。

　　（2）数据存取：可以操作空间数据库，存取属性数据，空间数据包括栅格数据、矢量数据。

　　（3）地图表达：显示地图，提供符号体系和标注功能，方便用户制作专题图。

　　（4）开发组件：包含基本的 GIS 功能，可集成、可选择、可扩展，可用于直接开发扩展各种 GIS 功能。

　　（5）运行时选项：用于确保 GIS 功能的正常显示，确保用户正常使用 ArcEngine开发出的程序。

　　1.4.4 数据库技术数据库的发展

　　经历了层次型、网络型、关系型数据库、面向对象型数据库。数据库技术与人工智能技术、先进网络技术等的结合，促进了数据库技术更为广泛的应用[61].

　　目前常用的数据库有具备网上功能的多媒体关系数据库管理系统 DB2、最早的关系数据库 Oracle、第一个被移植到 Linux 上的商业数据库、首先提出 C/S 数据体系结构的Sybase、微软的 SQL Sever、以及主流的网络数据库 mySQL、和适合小型商务互动的Access 数据库等[62-64].其中，SQL Server 是一个可扩展的、高性能的、为分布式客户机/服务器计算所设计的关系型数据库管理系统[65,66],具有使用方便、可伸缩性好与相关软件集成程度高等诸多优点，能够很好地满足该项目的需求。所以，本项目将 SQL Sever作为所使用的数据库管理系统。

　　1.5 技术路线图（Technology Flow）

　　研究过程中首先进行试点矿山选定与相关资料收集，研究矿山储量动态更新的工作流程，所生成的数据格式、结构特点等。其次针对系统的需求进行模块划分。然后依次进行数据库概念设计、逻辑设计、物理设计，建设起数据库和与之搭配的数据库支持系统。

　　在此基础上输入试点矿山的地质、生产、储量等各项数据，建立基准库。在年度测量进行之后，在管理系统中导入储量年报，结合基准库中的数据，更新矿山的储量信息。

　　最后，对整个过程进行工作总结，细化技术要求，调试、扩展功能，完善数据库体系。论文研究技术路线如图 1-1 所示。

　　2 腾冲市矿山储量管理系统需求分析

　　2.1 研究区概况

　　2.2 系统性能需求分析

　　2.3 系统需求分析

　　3 腾冲市矿山储量管理系统设计

　　3.1 系统总体设计

　　3.2 数据库总体设计

　　4 腾冲市矿山储量管理系统实现

　　4.1 技术模块实现

　　4.2 系统功能实现

　　5 结论与展望

　　5 Conclusions and Prospects

　　5.1 结论（Conclusion）

　　本论文基于腾冲市矿山储量动态测量工作的实际情况，通过对工作流程和相关数据存取方式的分析，抽象出了数据库的概念模型和系统的功能模块。并以此设计并实现了适合矿山储量动态测量工作的数据库，并且还建立了相应的支持系统，以进行数据库数据的导入、编辑、更新、查询和导出。

　　本文选择 Arc Engine 作为开发引擎，使用 C#语言，统一使用 SQL Server 数据库，便于数据的统一管理和版本控制。本文设计的系统能够完成储量年度数据的提交、储量数据的更新、信息预警以及生成报表等一系列操作，能够良好地支撑储量动态监测的工作的快速展开和信息提取，推动储量信息的信息化管理，对于矿产资源的合理开发和利用有着重要的意义。总结如下：

　　（1）使用了 GeoDatabase 地理数据库，这是一种面向对象型数据库。它具有强大的空间数据管理能力，可以清晰准确地表达数据，并且实际上在定位空间数据方面非常有效。

　　（2）统一的标准存储数据。在数据库设计中制定了统一的编码规则，包括统一的空间坐标系、图件命名规则、矿区编号规定、图层命名规则、图元编码规则等。将各种各样的结构化数据和非结构化数据整合在一起，将非结构化的图件、报告等与结构化的空间图层数据和表格属性数据连接，提升了数据检索效率，提高了对于信息的综合应用能力。

　　（3）通过对矿山储量动态测量工作流程的分析，将信息管理支持系统划分为数据年度更新汇总、储量管理统计、信息预警、质量检查、日常业务五个部分，从而使系统模块功能与具体的业务工作内容相对应。

　　（4）采用 GIS 开发模型，基本实现了系统局域网中的数据共享，实现了各种类型数据的上传、更新和统一管理，有利于统计分析，预警监控等功能的实现。

　　（5）选择 Arc Engine 作为开发引擎，选择 C#作为开发语言，充分利用了组件式开发技术的优点，利用已有的功能模块，方便，快捷地实现系统的开发和实现。将数据统一存储于 SQL Sever 数据库，方便数据的统一调取和版本控制。

　　5.2 展望（Prospects）

　　统一格式与较为全面的数据库系统可以为地质模型的使用提供良好的支撑，因此数据分析模块除了进行一般的空间分析，还可以集成专业的地质模型模块。此外，B/S 结 构是基于服务器和浏览器的结构，比传统的 C/S 程序具有更好的性能，可以解决在程序开发过程中如何进行网络适应化的问题，从而降低客户端对软件的需求，突破 C/S 程序的局限性。因此，本文的后续工作将围绕系统地质模型的集成和基于 B/S 架构的矿山储量管理系统的搭建两个方面进行研究。

　　（1）集成更加专业的预警手段和分析方法。例如引入现有的地质模型或者风险评价模型，直接利用数据库中已经规范好的数据，分析结果，指导生产，合理预警。还可以引入人工智能等方法，提升软件的分析能力。

　　（2）基于浏览器的 B/S 架构可以在不安装客户端的情况下，通过浏览器登录使用系统，进行数据的查看和操作，能够有效地提升系统的使用便捷性。此外，还可以考虑将某些较简单和通讯性的功能迁移到手机端，方便用户实时获取信息，处理信息。

　　参考文献

　　[1] 胡波，龙士清，周康辉，龚业超，周霞，张森。矿产资源储量管理现状分析及对策建议[J].中国矿业，2014,23（02）：24-26+39.

　　[2] 刘金环。浅析煤矿储量管理存在问题及对策措施[J].能源技术与管理，2017,42（05）：191-193.

　　[3] 云南省国土资源厅。云南省矿山储量动态管理工作文件汇编[Z],2013.

　　[4] 云南省国土资源厅。云南省矿山储量动态测量技术指南（试行）[Z],2013.

　　[5] 云南省国土资源厅。云南省矿山储量动态测量数据库建设工作指南（试行）[Z],2013.

　　[6] 王素萍。国外矿产资源储量管理借鉴[J].现代矿业，2016,32（09）：4-6.

　　[7] Li J. Research and Design of the Coal Mine Employee Management System Based on the MobileInternet[J]. Advanced Materials Research,2015,3716.

　　[8] Jiang Q H. Design and Application of Small Coal Mine Management Information System[J]. AdvancedMaterials Research,2014,3349.

　　[9] Zhao S H,Dong W K,Guo G,Gao J Y. The Software Design of Underground Mine PersonnelManagement System[J]. Applied Mechanics and Materials,2013,2594.

　　[10] 王素娜。煤炭资源储量信息管理系统的研究与应用[J].现代矿业，2014,30（12）：191-193.

　　[11] 刘荣杰。浅谈 GIS 技术在矿井储量管理系统的应用[J].信息化建设，2015（08）：84-85+87.

　　[12] 孟斌。储量管理系统在矿山资源管理方面的应用与创新[J].黑龙江科技信息，2016（27）：34.

　　[13] 卢爱冬。 基于 GIS 的矿山资源管理信息系统的设计与实现[D].电子科技大学，2012.

　　[14] 何川，耿融，陈炜，杨艳，钱祥贵。矿山储量动态管理数据库体系建设研究与应用[J].云南地质，2016,35（04）：520-526.

　　[15] 邓树梅。浅谈煤炭资源储量动态检测在中泰矿业的应用[J].科技创新与应用，2014（31）：128[16] Li J. Research and Design of the Coal Mine Employee Management System Based on the MobileInternet[J]. Advanced Materials Research,2015,3716.

　　[17] 王莉，武法东。GIS 在矿产资源勘查开发的应用现状和前景展望[J].中国矿业，2008.

　　[18] 丁亮，温南春，朱力，钮晨，邵珊珊。江苏省矿产资源储量综合数据库及动态监管平台设计与实现[J].国土资源信息化，2015（05）：6-9.

　　[19] 王伟。实时数据库系统推动煤矿信息化管理应用研究[J].煤炭经济研究，2015,35（10）：77-79.

　　[20] 邓颂平，武建飞，李治君。矿产资源储量管理信息化建设总体框架设计[J].国土资源信息化，2020（03）：33-38.

　　[21] Jiang Q H. Design and Application of Small Coal Mine Management Information System[J].

　　Advanced Materials Research,2014,3349.

　　[22] Scoble D. Data infrastructure for a tactical mine management system[J]. Mining Technology,2003,112（2）。

　　[23] 何贞健。固体矿产储量动态管理系统的设计与实现[J].福建地质，2016,35（04）：303-311.

　　[24] 刘金平，魏连江，王宏胜。基于 GIS 的矿产资源规划信息系统[J].中国矿业大学学报，2004.

　　[25] 刘 臻 , 任 效 颖 . 全 国 矿 产 资 源 规 划 信 息 数 据 库 及 管 理 系 统 的 构 建 [J]. 国 土 资 源 信 息化，2012（02）：39-44.

　　[26] 陶晓燕，朱九龙。基于情景预测的矿区生态安全预警评价及驱动因素分析--以河南义马煤矿为例[J].资源开发与市场，2016,32（03）：298-302.

　　[27] 姬龙建。 基于多源信息的煤炭储量管理系统的设计与实现[D].中国矿业大学，2015.

　　[28] 陈启亮，朱杰勇，朱林生等。基于 GIS 技术的矿产资源管理管理系统[J].金属矿山，2009.

　　[29] Nanda N K. Intelligent Enterprise with Industry 4.0 for Mining Industry, Cham, 2020[C]. SpringerInternational Publishing, 2020.

　　[30] Stubrin L. Reprint of: Innovation, learning and competence building in the mining industry. The caseof knowledge intensive mining suppliers （KIMS） in Chile[J]. Resources Policy, 2018,58:62-70.

　　[31] Chien C, Chen L. Data mining to improve personnel selection and enhance human capital: A casestudy in high-technology industry[J]. Expert Systems with Applications, 2008,34（1）：280-290.

　　[32] He M C, Xie H P, Peng S P, et al. Study on rock mechanics in deep mining engineering[J]. YanshilixueYu Gongcheng Xuebao/Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2005,24（16）：2803-2813.

　　[33] Ghose A K. Technology vision 2050 for sustainable mining[J]. Procedia Earth and Planetary Science,2009,1（1）：2-6.

　　[34] Lacey J, Malakar Y, McCrea R, et al. Public perceptions of established and emerging miningtechnologies in Australia[J]. Resources Policy, 2019,62:125-135.

　　[35] Kansake B A, Kaba F A, Dumakor-Dupey N K, et al. The future of mining in Ghana: Are stakeholdersprepared for the adoption of autonomous mining systems?[J]. Resources Policy, 2019,63:101411.

　　[36] G?tze J, Krey?ig E, Schmidt P, et al. Management of data in the framework of the WISMUTenvironmental project, 2017[C]. Gesellschaft fur Informatik （GI）， 2017.

　　[37] Sakizadeh M. Artificial intelligence for the prediction of water quality index in groundwatersystems[J]. Modeling Earth Systems and Environment, 2015,2（1）：8.

　　[38] Chau K W. A review on integration of artificial intelligence into water quality modelling[J]. MarinePollution Bulletin, 2006,52（7）：726-733.

　　[39] Lili? N, Obradovi? I, Cvjeti? A. An intelligent hybrid system for surface coal mine safety analysis[J].Engineering Applications of Artificial Intelligence, 2010,23（4）：453-462.

　　[40] Singh K P, Basant A, Malik A, et al. Artificial neural network modeling of the river water quality-Acase study[J]. Ecological Modelling, 2009,220（6）：888-895.

　　[41] More K S, Wolkersdorfer C, Kang N, et al. Automated measurement systems in mine watermanagement and mine workings - A review of potential methods[J]. Water Resources and Industry,2020,24:100136.

　　[42] Diamantopoulou M J. Artificial neural networks as an alternative tool in pine bark volumeestimation[J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2005,48（3）：235-244.

　　[43] Liu Q, Dou F, Meng X. Building risk precontrol management systems for safety in China'sunderground coal mines[J]. Resources Policy, 2020:101631.

　　[44] Bing W, Zhengdong X, Yao Z, et al. Study on Coal Mine Safety Management System based on"Hazard, Latent Danger and Emergency Responses"[J]. Procedia Engineering, 2014,84:172-177.

　　[45] Chehri A, Fortier P, Tardif P M. UWB-based sensor networks for localization in miningenvironments[J]. Ad Hoc Networks, 2009,7（5）：987-1000.

　　[46] Duff E S, Roberts J M, Corke P I. Automation of an Underground Mining Vehicle using ReactiveNavigation and Opportunistic Localization, 2003[C].2003.

　　[47] Jacobs J, Webber-Youngman R C W. A technology map to facilitate the process of mine modernizationthroughout the mining cycle [J]. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy,2017,117:636-648.

　　[48] Gao L, Barrett D, Chen Y, et al. A systems model combining process-based simulation andmulti-objective optimisation for strategic management of mine water[J]. Environmental Modelling &Software, 2014,60:250-264.

　　[49] Zhao S H,Dong W K,Guo G,Gao J Y. The Software Design of Underground Mine PersonnelManagement System[J]. Applied Mechanics and Materials,2013,2594.

　　[50] Liu Y J,Cao Q G,Wang W Cai,Tian Z Chao,Huang D Mei. Application and Development of ModernSafety Management System in Metallic and Non-Metallic Mine[J]. Procedia Engineering,2011,26.

　　[51] 郭磐石。基于 Geodatabase 的空间数据库技术在农业资源管理方而的应用研究[D].太原：太原理工大学，2005.

　　[52] 刘燕，汪文娟。移动 GIS 系统在矿山储量核查中的运用[J].城市地理，2015（22）：137.

　　[53] 刘利萍，林东升。基于 B/S 的矿产资源储量管理系统设计--以四川省为例[J].中国国土资源经济，2017,30（10）：49-53.

　　[54] 许玉风 . 基于矿山地质勘查的数据库信息管理系统设计及应用 [J]. 世界有色金属，2019（04）：137+139.

　　[55] 王迅，杨耀环。应用 C/S 与 B/S 混合结构的矿产资源管理信息系统[J].地理空间信息，2011.

　　[56] 汪德强，魏镜弢，蔡晓明，朱云峰。基于 SQL Server 的金属矿山地下设备信息管理系统的研究[J].河南科学，2012,30（02）：235-238.

　　[57] 刘利萍，林东升。基于 B/S 的矿产资源储量管理系统设计--以四川省为例[J].中国国土资源经济，2017,30（10）：49-53.

　　[58] Michael N.D,Fundamental of Geographic Information Systems,NewYork;John Wiley & Sons Inc.

　　[59] Sycara K , Klusch M.Brokering and matchmaking for coordination of agentsocieties:nied.Coordination of Internet agents[M].London,UK:Springer-Verlag,2000.

　　[60] 温秀芬。煤炭储量动态监测管理及数字化实现研究[J].山西煤炭，2012,32（10）：72-73+75.

　　[61] Goodehild M F.Measurement based GIS[J].The Interactional Symposium on SpatialDataQuality.1999.HongKong.1999.

　　[62] Kim D H,Kim M S.Web GIS service component based on open environment[J].InternationalSystems'.Fuzzy Sets and Systems,2000.

　　[63] 张建兵。 基于 GIS 的资源储量管理系统设计与实现[D].西安科技大学，2013.

　　[64] 郝纪杰，康光清，马瞳宇，张滨，陈贵珍。基于 ArcEngine 地理信息数据库管理系统的研究与实现[J].

　　测绘与空间地理信息，2018,41（01）：113-115+118.

　　[65] 张玉茜。山东省矿产资源管理信息系统的设计与实现[D].济南：山东大学，2008.

　　[66] 王璐，王茂芝，郭科。基于 ArcEngine 的矿产资源管理系统设计与实现[J].计算机技术与发展，2010.

　　[67] 南聪强。四川省矿产资源利用现状调查成果与储量库衔接及关键技术研究[D];成都理工大学；2013 年

　　[68] 刘慧娟，张中源，郭红操。基于 ArcEngine 的地理国情监测分析工具集设计和实现[J].测绘标准化，2019,35（04）：61-64.

　　[69] 王娜。 基于 GIS 的煤层气资源评价信息系统[D].中国矿业大学，2015.

　　[70] Wang D Z,Song G,Wang S,Gan J Y. Development of the Mine Production Management InformationSystem[J]. Advanced Materials Research,2010,970.

　　[71] WU YJun. Construction of Safety Performance Management System for Coal Mine Enterprises inChina[J]. Management Science and Engineering,2010,4（2）。

　　[72] 候春华。基于 GIS 的尾矿资源管理系统的研制与开发[M].焦作：河南理工大学，2010.

　　[73] 江文源，杨如军。基于 ArcEngine 和框架技术的矿产资源管理信息系统设计与应用研究[J].国土资源信息化，2018（04）：8-12.

　　[74] 李亚萍。储量数据库的发展及其应用[J].化工管理，2019（02）：221 [75] 王梓。基于固体资源评价的 GIS 应用与实现[D].北京：中国地质大学[北京],2010.

　　[76] Gu Q H , Lu C W, Guo J P . Dynamic management system of ore blending in an open pit mine basedon GIS/GPS/GPRS[J].Mining Science and Technology,2010,20（01）：132-137.

　　[77] Chien C, hen L.A management information system for mine railway transportationequipment[J].Journal of China University of Mining & Technology,2008（03）：373-376.

　　[78] Cui J, Tian J Kuan, Zheng W, Lin Q K. Research on the Method of Storing the Completed PlanningSurveying Results Based on ArcEngine[A]. IEEE,2019:4.

　　[79] 郝纪杰，康光清，马瞳宇，张滨，陈贵珍。基于 ArcEngine 地理信息数据库管理系统的研究与实现[J].测绘与空间地理信息，2018,41（01）：113-115+118.

　　[80] 张 鹏 鹏 , 毛善君 . 基 于 GIS 的 煤 炭 储 量 管 理 信 息 系 统 的 设 计 与 实 现 [J]. 煤 炭 科 学 技术，2009,37（07）：101-103

　　[81] 王迅。基于 GIS 技术的矿产资源管理信息系统设计与实现[D].焦作：河南理工大学，2009.

　　[82] 周浩，王永峰，蔡欢。基于FME和ArcEngine的基础空间数据出入库系统设计与实现[J].测绘与空间地理信息，2018,41（12）：112-114+118.

　　[83] 王莉。 基于 ArcGIS 的矿山管理信息系统关键技术研究与集成[D].中国地质大学（北京），2009.

　　[84] Li J Z,Li Y J,Liu X G. Development of a Universal Safety Behavior Management System for CoalMine Workers[J]. Iranian Journal of Public Health,2015,44（6）。

　　[85] 林佳玩。基于 ArcEngine 的耕地保护监控预警系统研究与实现[J].北京测绘，2016（04）：46-48.

　　[86] 陈汉章。基于 GIS 的大型煤炭企业储量图形管理系统设计技术[J].煤炭工程，2019,51（06）：57-61.

　　[87] 杨星辰，吴珍汉，张素梅，高曦，韩乐乐，丁伟翠，杨艳，张宇，叶梦旎，杨亚琦。地质图数据库现状与地质制图发展趋势[J].高校地质学报，2020,26（01）：100-110.

　　[88] 车德福，刘中华，陈凯。基于二三维可视化的煤矿储量管理系统[J].矿山测量，2019,47（05）：23-26.

　　[89] 毛荐。浅析原始地质资料图文数字化建设存在的问题及方法[J].兰台内外，2019（27）：76.

　　[90] 王海涛，赵翀，秦进春。基于 ArcEngine 的地图注记自动配置模块设计与实现[J].地理空间信息，2019,17（05）：56-59+5.

　　[91] 王杨刚。 基于数据驱动的基础地质图件更新关键技术研究[D].中国地质大学（北京），2016.

　　[92] 王马峰。 基于 GIS 的煤矿采掘生产状态可视化管理系统研究[D].太原理工大学，2010.

　　[93] 刘涛。矿产资源储量管理系统建设和应用的意义[J].中国金属通报，2020（01）：129-130.

（如您需要查看本篇毕业设计全文，请您联系客服索取）