李太启，孙尚宇，高荣久

（1．安徽省皖北煤电集团有限责任公司，安徽 宿州234011；2．辽宁工程技术大学，辽宁 阜新123000；3．煤炭科学研究总院唐山研究院，河北 唐山063012）

矿产资源开采对我国国民经济的发展发挥着至关重要的作用，然而随着勘探开采规模的不断扩大和相关生产建设活动的快速发展，一系列的矿区生态环境问题相继出现：耕地大量遭到破坏，水土流失和土地荒漠化进程加剧，矿区生态环境恶化严重，矿产资源的持续利用及矿区经济的可持续发展受到极大制约。因此，实现恢复土地资源、保护生态环境、解决人地矛盾的矿区土地复垦工作势在必行［1］。

矿区土地复垦规划是保障矿区土地复垦科学合理实施的有效途径之一。矿区土地复垦所涉及的数据量庞大、类型繁多、异构复杂、分散存储，相关数据的关联度低，传统数据处理方式与规划管理模式已不能实现信息的集成存储和科学管理。作为现今空间数据处理领域最为有效工具的GIS，为土地复垦的空间数据处理提供可行的技术支撑［2－3］，建立基于GIS的矿区土地复垦信息系统，对于促进矿区土地复垦的科学管理、合理实施具有重要的现实意义和应用价值。

1 系统总体设计

1．1 系统的体系架构

根据系统应用的矿区环境地域分散、系统交互性需求高、信息流异向以及数据的实时一致性等需求[4]，基于GIS的矿区土地复垦信息系统设计采用B／S模式，基于SOA（Service－Oriented Architect ure）构建，应用系统集中地部署在服务器端，客户端仅需要使用Inter net浏览器就能轻松访问系统提供的功能，避免在客户端计算机上安装复杂的专业软件的麻烦。系统服务器端逻辑上划分为数据库服务器、应用服务器、Web服务器3个部分，客户端计算机通过有线或无线网络与系统服务器端进行通信，进而调用系统提供的各项功能。空间数据通过入库、数据资源的服务抽象、与GIS服务发布，最终以REST和SOAP（Si mple Object Access Pr otocol）两种服务访问协议提供给客户端浏览器Web应用程序使用。系统总体架构如图1所示。

图1 系统总体架构

1．2 系统功能设计

基于SOA和GIS的矿区土地复垦信息系统的开发旨在实时掌控矿区土地复垦、村庄搬迁、河堤修复以及复垦规划［5］，集成相关的土地复垦现状数据、煤层开采接替数据、复垦规划数据、沉陷预测数据以及统计数据、复垦工程协议等相关信息，并在地图环境下进行可视化展示［6］。

根据上述需求目标，本系统采用面向业务的设计方法，以矿区土地复垦的核心业务为主线，以日常业务流程、组织机构职能分配为依据，以业务活动内容和需求为中心，组织集成数据并进行相应的系统功能设计。系统总体功能模块划分如图2所示。

2 数据库设计

基于SOA和GIS的矿区土地复垦信息系统的数据存储方案采用关系型数据库管理系统与空间数据库引擎相结合的方式实现。系统后台选用商用关系数据库管理系统SQL Ser ver存储用户数据，采用Arc SDE空间数据库存储矿区多尺度、多类型的地理空间数据。

图2 系统功能模块

2．1 系统数据处理与集成

矿区土地复垦涉及的数据包括矿区的基础地理数据、土地复垦现状数据、土地复垦规划数据、煤层开采接替数据、沉陷预测数据以及统计数据、复垦工程协议等［7－9］。按照数据的表现形式可以分为两类：一类是文档数据，主要包括：矿区土地复垦统计表、矿区土地复垦协议统计表、矿区土地复垦项目相关合作单位统计表等；另一类为图形数据，主要包括：矿区的遥感影像、煤层开采规划图、复垦现状图、复垦规划图及各年度的预计地表下沉等值线图等。系统详细数据信息及表现形式和归属类别如表1所示。

表1 系统数据信息

基于F ME的CAD数据向GIS数据的转换，通过分析原始CAD数据的图层结构，构建进行数据转换的映射机制模型，实现对CAD数据文件中的各种土地复垦图形数据的自动提取 并经人工干预，构建拓扑信息［10］。采用面向对象的空间数据建模方法，在复垦图形数据基础上添加相关的属性字段信息 并存储于地理空间数据库中 实现分散图形和相关属性的存储集成与一体化管理。系统数据处理流程如图3所示。

图3 系统数据处理流程

2．2 数据库的建立

根据用户需求，结合系统数据特征，进行现有矿区土地复垦数据的分类整合：利用矿区现有基础地图和影像数据，通过数据转换和整理建立矿区多尺度、多类型基础地理空间信息数据库；利用现有矿区土地复垦现状及规划数据、采矿相关数据，构建矿区土地复垦专题数据库和采矿相关数据库。

3 系统实现

基于SOA和GIS的土地复垦信息系统采用微软．NET框架开发，应用ASP．NET与Silverlight技术相结合的方式构建Web应用系统，开发语言使用．NET平台的兼容语言C＃。通过对数据资源和功能的服务抽象采用面向服务软件架构进行系统建模。应用系统采用经典的4层架构对系统进行架构分层，分别为数据层、数据访问层、业务逻辑层与用户UI层［11］。系统部署方案分为服务器端部署与客户端部署两个部分。服务器端部署能够支撑应用系统运行的数据库服务器软件、应用服务器软件、Web服务器软件；客户端部署Inter net浏览器和浏览器插件。通过服务器端的集中式部署，可以实现一次部署和更新，全部客户端数据和功能更新的目的，方便系统部署与维护。

系统实现的功能主要包括：矿区基础地形图、影像和专题数据的加载；土地复垦相关信息的显示、放大、缩小、漫游、鹰眼显示等；土地复垦相关信息的提取、查询和统计功能，包括：空间信息的查询、属性信息的查询、基于复垦协议的精确查询和模糊查询等；对于查询结果实现报表生成与打印功能。限于篇幅，本文选取系统的地图浏览与辅助量测、信息提取与专业查询、报表生成与打印等模块为例，详述系统的功能实现。

3．1 地图浏览与辅助量测

系统在地图界面下运行，地图的加载显示可以通过用户勾选对应的数据项来进行，利用菜单按钮和鼠标操作可以方便实现图形的缩放、漫游，可快捷实现地图数据坐标的提取，长度、面积的量测，操作方式和专业地图网站类似，用户可以在客户端通过浏览器实时直观掌握土地复垦的各类相关信息。地图显示功能如图4所示。

3．2 信息提取与专业查询

系统实现基于地图的土地复垦相关信息提取功能，支持土地复垦的空间信息、属性信息的精确查询和模糊查询。用户通过输入空间信息，可实现对相应对象的属性查询；反之，亦可实现由属性信息到空间信息的查询，即以属性为査询条件，用户选择或输入具体的属性信息，系统根据属性信息定位到图层图形，显示相应对象的土地复垦相关信息。

同时，系统实现土地复垦历史、现状及规划信息的专业查询功能。以按土地复垦协议查询为例：系统支持按照协议名称或按照协议编号的精确查询和模糊查询，用户输入协议编号，结果显示包含该协议编号的协议信息，双击某一协议名称，精确显示该协议的具体信息，同时在地图中高亮显示对应地块，鼠标置于该地块上，显示复垦相关信息。系统的信息提取、按协议查询功能分别如图5、图6所示。

图4 地图显示功能

图5 信息提取功能

图6 按协议查询功能

3．3 报表生成与打印

系统实现对查询结果的报表生成与打印功能，在查询结果界面点击保存，下载完毕后，即可打开查询生成的登记表 并可进行打印输出 报表生成功能如图7所示。

图7 报表生成功能

4 结 论

建立矿区土地复垦规划管理系统，对土地复垦涉及的庞大分散、众源异构、低关联度数据集成存储和统一管理，是实现矿区土地复垦信息化、合理化的有效措施。本文利用GIS强大的空间数据处理能力，选用具有良好分布性、共享性、更新同步性的B／S模式，基于SOA建构，联合关系型数据库与空间数据库引擎实现系统的数据存储，选用．NET平台的兼容语言C＃进行编程开发，建立基于SOA和GIS的矿区土地复垦信息系统，实现对矿区土地复垦相关信息的实时浏览、快速查询定位、精确合理分析预测等功能，系统的应用有助于矿区土地复垦工作的准确高效实施，为矿区土地复垦的科学管理、合理规划提供有效的数据支持和决策依据。

［1］ 张继栋，白中科，崔艳，等．矿区土地复垦决策支持系统的开发设计与应用［J］．煤炭学报，2008，33（5）：533－536．

［2］ 乔朝飞，胡振琪．基于GIS的矿区土地复垦管理信息系统若干问题的探讨［J］．计算机工程与应用，2002（4）：239－241．

［3］ 张晓楠，华一新，熊金华，等．GIS地形分析模型库管理系统的设计与实现［J］．测绘工程，2013，22（6）：68－72．

［4］ 包妮沙，叶宝莹，白中科，等．Arc GIS在矿区土地复垦中的应用［J］．山西农业大学学报：自然科学版，2009，29（6）：501－504．

［5］ 许冬，吴侃，杨永均．基于GIS的矿区土地复垦辅助信息系统［J］．金属矿山，2012（9）：117－120．

［6］ 陈秋计，孔云峰，胡振琪，等．基于Map X和Oracle Spatial建立矿区土地复垦信息系统探讨［J］．地域研究与开发，2007，26（3）：121－124，128．

［7］ 胡晋山，康建荣，王文福．基于GIS的矿区土地复垦信息系统的设计［J］．金属矿山，2010（12）：113－116．

［8］ 于金蓉，刘冰，李显．基于GIS的区域土地利用分析评价系统设计［J］．测绘与空间地理信息，2014，37（10）：100－101．

［9］ 周永望，公茂玉，吴超辉．基于GIS的科普资源信息发布系统设计与实现［J］．测绘与空间地理信息，2014，37（3）：26－30．

［10］李太启，赵丽科，高荣久．矿区土地复垦规划数据库设计与实现［J］．矿山测量，2014（1）：88－91．

［11］孙尚宇．矿区土地复垦规划信息管理系统设计与实现［J］．矿山测量，2014（8）：84－87．