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我们国家的GIS在北京、武汉、广州这三个城市发展是最好的；GIS公司和GIS技术都很强；内蒙古以及其他的西部城市GIS技术发展起步晚，技术比较弱；因此内蒙古的绝大部分GIS项目都是北京或者武汉的公司做的，本土公司很少；
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陈小红1 潘懋1 徐旸2 汪艳梅3
(1.北京大学地球与空间科学学院；2.北京市地质调查研究院；3.内蒙古自治区国土资源信息院)
摘要 进行矿权范围内涉及国家出资地质勘查情况核查是矿政管理的一项重要工作。本文基于GIS技术，采用矿政空间数据与地质资料的结合，实现了矿权范围内涉及国家出资地质勘查情况筛查、重叠区域的核实等功能。该系统在内蒙古自治区国土资源厅实际工作中得到了应用，极大地提高了核查工作效率。
关键词 国家出资地质勘查 GIS 空间分析 影像配准
0 引言
国家出资地质勘查，是指地质勘查资金由国家投入、地质勘查风险由出资者(国家)所承担的地质勘查。国家投入的地质勘查资金来源一般包括税收、矿产资源补偿款、矿业权使用费及价款、地质勘查基金(中央或者地方)[1～2]。国家出资地质勘查形成的成果以不同形成体现在矿业权中，因此在矿业权登记、转让等环节中，需要考虑国家出资地质勘查情况。
矿政管理一般要承担矿业权的登记、变更、注销等工作以及矿产储量登记工作等。GIS技术已经广泛应用于矿政管理系统中，矿权管理系统、储量空间数据库管理系统、矿业权审批系统等[3～7]主要实现数据填报、矿权登记业务流程管理、网上审批、基于GIS功能的图形查询、统计、发布等功能；GIS应用于“一张图管矿”是业内研究的热点，主要将矿业权实地核查数据与矿产资源规划等多个数据库进行集成，实现矿权审批、监管、统计分析等[8～11]。
本文基于GIS技术，结合地质档案资料，集成探矿权、采矿权、储量等空间信息，实现了矿权范围内涉及国家出资地质勘查情况筛查、重叠区域的核实等功能，为矿业权登记、转让等环节中价款核算提供支持。该系统在内蒙古自治区国土资源厅工作中得到应用，解决了传统核查中核查精度低、周期长的问题，提高了矿政管理效率。
1 系统框架及功能
1.1 设计思路
矿业权(探矿权、采矿权、划定矿区范围批复等)审批、价款评估与缴费是矿政管理的一项重要工作，而进行矿业权范围内国家出资地质勘查情况核查工作是矿政管理及价款评估与收缴的重要依据之一。基于GIS的国家出资地质勘查核查系统建设应满足矿政管理的多层次需求，实现涉及矿政管理的基础数据管理、查询、图形核查、报告管理、统计分析等需求。系统建设应遵循总体设计、分步实施、技术先进、安全可靠的基本思路。
总体设计，分步实施：系统设计按照矿政管理需求，全面统筹规划，做好顶层设计，进而分步骤实施。优先考虑系统架构的合理设计，在此基础上逐步进行各功能组件及系统接口的深化设计，使组件之间实现高内聚、低耦合，力求形成一个布局合理、功能完备、能力均衡、分工明确的平台。
技术先进，安全可靠：系统建设充分借鉴信息技术发展前沿技术，综合运用数据库、地理信息系统(GIS)、分布式计算等多项信息技术，并遵循稳定性(运行稳定)、可扩展性(功能、数据、可视化、用户界面等)、可配置性(参数可配置)、标准性和规范性等设计原则。
1.2 系统框架
基于GIS的国家出资地质勘查核查系统框架包括数据库、技术支撑、应用系统、用户等，如图1所示。利用地质资料目录数据库、地质资料图文数据库、探矿权登记数据库、矿业权登记数据库及储量空间数据库，提取相关的数据项，构建数据库；采用空间数据库引擎进行数据访问；基于GIS平台二次开发，实现空间检索和图形核查等功能；基础组件实现显示、可视化、报表、报告模板、输出等等功能。
图1 基于GIS的国家出资地质勘查核查系统框架
1.3 主要功能
基础数据管理：主要包括地理底图、地质资料目录数据、探矿权登记数据、矿业权登记数据、储量空间数据管理。除了具有数据导入、录入、修改、删除等功能外，还包括利用区域坐标(拐点坐标)生成图层功能，生成的图层为地质资料目录GIS图层、探矿权GIS图层、矿业权GIS图层、储量GIS图层；另外，区域坐标(拐点坐标)发生变化后，GIS图层将实现更新。
条件查询：包括地质资料目录数据、探矿权登记数据、矿业权登记数据、储量空间数据查询。
空间检索：除了具有点选检索、拉框检索、输入地理坐标检索功能外，还有两个图层交互检索功能。
图形核查：功能包括两个方面：一是在地理底图基础上加载探矿权图层、矿业权图层、储量信息图层及地质资料目录图层，实现待核查矿权范围内地质资料检索，检索结果显示、追加、删除及资料查看等功能；二是实现待核查矿权与涉及国家出资地质勘查重叠区域比对功能，包括导入数据、配准、距离量算、面积量算、数据导出等功能。
核查报告管理：核查信息保存到数据库后，系统具有提取核查信息并自动生成报告功能，并且还具有报告上传入库、查询、显示等功能。
统计分析：按照矿权性质(招拍挂、探矿权、采矿权、划定矿区范围)统计，按矿权类别(探转采、延续、变更、转让、新立)统计，按行政区划查询(矿权所在的省、市、区行政区划)统计。
2 系统主要关键技术及实现
系统采用Oracle10 g数据库，把地质资料目录数据库、探矿权登记数据库、矿业权登记数据库及储量空间数据库提取的数据项按照空间-属性进行关联；系统采用C＃ WinForm，基于GIS平台二次开发；实现系统的关键技术主要为矿权涉及国家出资地质勘查项目筛查、矿权涉及国家出资地质勘查重叠区域核实、核查信息提取并生成核查报告等方面。
2.1 空间数据与属性数据组织
地质资料是一种国家投入巨额勘查资金获得的特有信息资源[3]，是将地质勘查形成的原始地质资料、实物地质资料等进行总结、编制而形成，地质资料需按照地质汇交管理办法进行汇交[12]。汇交的地质资料包含目录和电子文件。利用地质资料目录数据库、地质资料图文数据库、探矿权登记数据库、矿业权登记数据库及储量空间数据库，提取相关的数据项，再增加与核查特性相关的数据项，组成核查系统的数据内容。
提取地质资料目录数据库中档号、报告名称、起始经度、终止经度、起始纬度、终止纬度等数据项，并增加是否涉及国家出资数据项；提取地质资料图文数据库的档案号及电子文件；提取探矿权登记数据库中矿权证号、项目名称、矿权性质、申请人、勘查单位、地理位置、东经起、东经止、北纬起、北纬止、区域坐标(拐点坐标)等数据项，并利用坐标信息组织空间数据图层；提取矿业权登记数据库中矿权证号、矿山名称、矿权性质、申请人、勘查单位、地理位置、东经起、东经止、北纬起、北纬止、区域坐标(拐点坐标)等数据项，并利用坐标信息组织空间数据图层；提取储量空间数据库中矿区名称、报告名称、行政区域、主矿种、矿区面积、地理位置、东经起、东经止、北纬起、北纬止、区域坐标(拐点坐标)等数据项，并利用坐标信息组织空间数据图层。
另外，设计了保存核查结果的数据项，主要为：文号、项目名称、项目性质、矿权证号、矿权人、面积、行政区域、东经起、东经止、北纬起、北纬止、区域坐标(拐点坐标)、报告出具时间、是否国家出资等。
2.2 矿权涉及国家出资地质勘查项目筛查
在地理底图上，加载探矿权图层、采矿权图层、储量信息图层、地质资料目录图层，利用GIS的空间分析功能[13，14]，实现矿权范围内涉及国家出资地质勘查项目，具体步骤为：
1)建立图形工作区，图形工作区为西安80 地理坐标，并加载探矿权图层、采矿权图层、储量信息图层、地质资料目录图层，其中，探矿权图层、采矿权图层、储量信息图层一般为高斯三度带或者高斯六度带投影，需进行坐标转换。
2)地质资料目录图层中属性“是否涉及国家出资”数据项进行标识，分别标为“涉及国家出资”和“不涉及国家出资”。
3)在探矿权图层、采矿权图层或储量信息图层中，选定待核查矿权，利用GIS空间分析功能，得出该矿权范围所有的地质勘查项目，如图2所示。
4)利用“是否涉及国家出资”数据项进一步筛查，即可得出矿权范围内涉及国家出资地质勘查项目。
5)筛查得出的涉及国家出资地质勘查项目，如有其他资料进行佐证，可以追加或者剔除。
图2 待核查矿权涉及地质勘查项目示意图
2.3 矿权与国家出资地质勘查重叠区域核实
筛查得出的涉及国家出资地质勘查项目，与图文数据库链接，提取国家出资地质勘查项目数据，并利用GIS的矢量数据与影像数据配准功能[15～17]，实现矿权与国家出资地质勘查重叠区域核实。具体步骤为：
1)建立图形工作区，图形工作采用高斯三度带或者高斯六度带投影，并加载待核查矿权图形。
2)获取国家出资地质勘查工作区域影像数据，并以待核查矿权图形为参考进行配准，如图3所示。
3)配准后，在图形工作区域利用距离或者面积量算工具，确定待核查矿权与涉及国家出资地质勘查工作区比例。
图3 待核查矿权图形与涉及国家出资工作区域影像配准
2.4 核查信息提取，自动形成核查报告
核查中形成矿权人、矿权、位置(坐标)、面积、矿权范围涉及地质勘查情况等信息，提取后存入数据库中。利用Word模板，系统实现核查报告自动生成，该报告为矿权价款核算提供重要依据。
3 系统应用
该系统在开发完成后，依托内蒙古自治区矿政管理基础数据库及管理系统建设项目，在内蒙古自治区国土资源厅实际工作中得到应用，极大地提高了核查工作效率。图4为该系统主界面。
图4 基于GIS的矿权涉及国家出资地质勘查核查系统工作界面
以前核查一宗矿权涉及国家出资地质勘查需要调阅20 档左右的纸质资料，并需要采用手工的方式，将坐标转换后投影到矿权纸图上扣合后得出结论，这种方式费时、费力，效率低下。而该系统实现了核查流程自动化，利用GIS的空间分析功能，快速得出涉及国家出资地质勘查情况，而且可以直接调阅地质资料，并在计算机屏幕上进行核查，减少了大量反复调阅纸质地质资料的时间，核查效率提高30%以上。
4 结论
本文基于GIS技术，结合矿政信息管理实际需求，实现了矿权范围内涉及国家出资地质勘查核查功能。该系统在内蒙古自治区国土资源厅应用中取得了很好的效果，利用该系统，累计完成了超过近千宗的矿权核查，提高了矿政管理能力，取得了良好的社会和经济效益。
参考文献
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以环境监测为例吧：
城市环境的演变是一个动态的过程,城市环境动态监测的实现,有赖于信息的适时更新和对信息的空间分析与综合处理。地理信息系统具有强大的空间分析和数据处理功能,充分利用GIS的功能模块结合选定的环境监测模型可以对多源环境信息进行处理,从中发现环境演变的动态规律,通过不同时段环境信息的对比和综合分析,辅助决策。其关键在于建立科学的监测模型,对信息进行有效的综合处理,从而实现对环境的综合动态监测。包括大气污染的监测,水体污染监测、生态环境监测,环境灾害监测等。GIS强大的专题制图功能可将环境的变化情况、规律通过直观的图件资料予以显示。
(1)大气环境的动态监测与分析。大气环境是环境问题的一个重要因素,尤其是人口密集、工业企业集中的城市大气环境问题显得尤为突出。目前很多国家和地区都在为改善和恢复大气环境做着积极的努力。在进行这项工作时,首先要了解大气环境的特点。第一,它的空间尺度大,人类赖以生存的大气圈有上百公里的厚度;第二,空气在自然环境中有着最好的流动性,地面是其不可逾越的固体边界。因此大气环境的动态监测与分析工作最适合用GIS技术进行研究。应用GIS建立城市大气污染的管理系统时,将基础数据进行如下分类:属性数据,如污染物排放量、人口状况、工业结构等;地理(空间)数据,如污染源的分布、城市现状平面图等。把数据库分为基本型和导出型,应该既更新基本型数据库,又更新导出型数据库。利用GIS的空间图形图像的显示、分析功能,可以获得各污染物浓度分布图,了解各污染物的空间分布及超标情况。致力于大气环境问题的科研人员已经在这些方面取得了长足的进展,国内外都有成功的实例。比如,欧洲的RAINS模式[2]就是一个跨国界的SO2排放量计算机管理系统,我国“七五”环保项目中“国家大气环境信息系统”[6]。大家熟知的大气层的臭氧层“黑洞”就是通过GIS和遥感技术发现的。
(2)水资源环境监测。随着工业的发展,水资源也受到了不同程度的污染。此外人口的急剧增长及城市的发展,许多城市出现了用水紧张的局面。因此,加强对水资源的监测和管理迫在眉睫。水资源环境的一个特点是空间信息量大,而对空间信息的管理与分析正是GIS的优势,这样GIS便成了一个强有力的水资源管理工具,使水资源的管理工作由传统模式进入了现代化的动态管理模式。
GIS应用于水资源数据的监测管理,主要是对水质数据、供水部门数据及遥感数据进行管理与分析等。GIS与计算机水域模型(watershedmodel)的结合已成为动态评估城市水资源环境的强有力工具。如Adamus和Bergman采用GIS与筛选函数分析水域内无点污染源的荷载分布,Richard和Host应用GIS与相关函数分析河流生物与上游土地应用及河流形状的关系[6],中国环境科学院郑丙辉等应用GIS定量分析昆明市松华坝水库的流域面源污染[7]。用GIS管理水资源数据,使得数据资源共享具有很大潜力,增强了数据管理与分析的可视性,将数据管理的水平又提高到一个新的高度。Hudak等人在利用GIS技术对地下水监测网络进行的设计中,对所选研究区域进行详细的场地监测和分析,从而有利于管理地表和地下废物设施,及时发现潜在污染源,加强对水源井的保护,还能为填理场选址提供决策支持[3]。上海市环境管理部门于20世纪80年代末开始GIS的应用研究,并建立了黄浦江流域水环境地理信息系统,系统具有动态监测显示、水污染过程模拟及取水口水环境管理功能,并可对水质作出快速预测分析和预报(郑丙辉,刘宁。GIS支持下的流域面源污染研究。中国地理信息系统协会首届年会论文集,1995)。
(3)生态环境宏观监测。我国改革开放以来,经济高速增长,然而资源的过度开发利用,对生态环境造成了严重的破坏。为了实现我国经济可持续发展战略,必须了解生态环境现状,解决主要生态环境问题,以保障有关决策部门在资源开发利用和保护生态环境方面做出合理的、科学的宏观决策。由于生态环境信息具有容量大、层次多、内容广、关系复杂、空间分布和动态变化的特点,以往所做的大都是一些常规的、单项的生态环境和资源调查,而且监测结果的技术质量较低[8]。
第2卷第2期冯文博等GIS在环境工程中的应用17在GIS技术正逐渐走向成熟的今天,利用GIS软件支持,可以更精确、更直观地对空间数据进行划分,把生态环境的属性信息和空间信息按空间分布特点,输入计算机,来建立地理信息系统及生态监测数据库,以便有效地存储和管理数据,快速、准确地进行信息的查询、检索、更新,促使数据的全面综合处理和迭加分析,对生态环境的发展态势做出科学预测[9,10]。GIS的强大制图功能,可以使用户轻松获得定位准确、内容详的实专题图。生态环境信息系统的建立,不仅为将来的工作提供重要的本底数据,还可与其他部门的有关信息系统以及国际相关系统联网,形成统一的生态环境信息网络。内蒙古环境监测中心站利用遥感和环境信息技术对内蒙古伊盟地区进行首次生态环境调查,并取得了可喜调查成果,为建立自治区生态环境动态监测信息系统奠定了基础[11]。
(4)环境灾害监测与评估。灾害的发生大都是突发性的,其结果是对环境造成重大污染,经济上造成巨大损失,对居民的身体健康及生命安全造成巨大威胁,其危害制约着生态平衡及经济、社会的发展。一旦灾害发生,必须及时准确的制定出应急对策,在有限的资源条件下,最大限度的降低灾害损失。由于GIS具有交互定位和逻辑查询以及广泛的关系数据库连接能力,所以非常适合用于环境灾害监测与评估。对于特大火灾,消防部门可以使用GIS完成火灾事件分析、绘制火灾现场图、显示消火栓分布图、道路状况和资源分布,从而进行紧急调度和路径优化。灾后可很快进行环境质量追踪调查、评估,根据新的环保监测数据,迅速得出一定范围内大气污染的等值线图,以及对居民、生态的影响。GIS可以提供有关洪涝灾害的历史、自然环境和社会经济现状的背景数据;可以对洪涝灾害的可能性、空间分布、危险程度等进行综合的分析、评价、模拟分析和趋势预测研究;可以辅助防灾、减灾决策分析,提供灾害快速评估与计算机辅助决策。中国测绘科学院李紫薇等建立的一套基于“4D”的洪涝灾害遥感监测评估与保险核损技术系统也已经在岳阳地区投入了运行。水利部陈曦川等应用GIS网络分析技术,模拟分析出北京地区小清河滞洪区疏散居民最佳撤退路径,减少了居民伤亡和财产损失,为防洪减灾中提供最有效的决策依据。
地理信息系统可不断更新、储存新的信息,维持数据库的有效性和现势性。若将GIS与RS(遥感技术)相结合,可以实现实时动态监测模拟。在灾害发展过程和灾害消除后,灾害发生的规模、速度,灾害制止后是否有回迹现象等都可用遥感进行监测。尤其是对交通不便、人迹稀少的地方更为方便(李紫薇,毛可标,龚循平,等:《基于“4D”的理大洪涝灾害保险核损技术系统的建立》,第十届全国遥感技术学术交流会论文集,1997)。
1、资源管理
主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。
2、资源配置
在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。
3、城市规划和管理
空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。
4、土地信息系统和地籍管理
土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。
5、生态、环境管理与模拟
区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。
6、应急响应
解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。
扩展资料：
GIS的特点
1、公共的地理定位基础；
2、具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；
3、系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息；
4、以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。
发展空间：
许多学科受益于地理信息系统技术。活跃的地理信息系统市场导致了GIS组件的硬件和软件的低成本和持续改进。这些发展反过来导致这项技术在科学、政府、企业和产业等方面更广泛的应用。
应用包括房地产、公共卫生、犯罪地图、国防、可持续发展、自然资源、景观建筑、考古学、社区规划、运输和物流。地理信息系统也分化出定位服务(LBS)。
参考资料来源：百度百科--地理信息系统
参考资料来源：百度百科--GIS软件