基于MapGIS与Oracle的地质数据库建设_李朝奎
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总体上，中国的地质数据库建设仍处于初级阶 段，数据环境基本上属于应用数据库范围，建设方 式大多数是简单地利用现有的商业化软件来装载 数据，很少有高层次的二次开发，重复采集数据现 象 很 严 重 ，整 体 上 离 地 矿 信 息 产 业 化 还 有 很 大 差 距，尤其是互联网的网上商业服务更为缺乏。 1.2 创建地质数据库的关键
（3）物理设计阶段，根据特定数据库管理系统 所提供的多种存储结构、存取方法等依赖于具体计 算机结构的各项物理设计措施，对具体的应用任务 选定最合适的物理存储结构（包括文件类型、索引 结构、数据的存放次序与位逻辑等）、存取方法、存 取路径等。
（4）验证设计阶段，收集数据并具体建立一个 数 据 库 ，运 行 一 些 典 型 的 任 务 来 验 证 数 据 库 设 计 的正确性和合理性。通常数据库设计过程需要 经过多次循环反复。当设计的某步发现问题时， 可 能 就 需 要 返 回 修 改 。 因 此 ，在 做 上 述 数 据 库 设 计时应考虑到今后修改设计的可能性和方便性。
收稿日期：2014-04-15；修订日期：2015-06-10 资助项目：国家自然科学基金项目（批准号：41271390）、国土资源部公益性行业科研专项（编号：201511079-04）和湖南科技大学研究生
创新基金项目（编号：S140038） 作者简介：李朝奎（1967- ），男，博士，教授，从事三维地理信息空间分析方法与应用研究。E-mail：chkl_hn@163.com
供了标准，有利于不同格式的数据进行转换。Ora⁃ cle 数据库能够很好地支持 XML，采用 Oracle 数据 库存取异构数据有利于属性数据与空间数据之间 的一体化管理，这将有效地促进地理信息之间的互 操作。利用 Oracle 管理规划数据及文档数据，结合 MapGIS 平台管理图形信息，创建地质数据库，在此 基础上进行图形、文档、业务数据的访问和管理，实 现图形的一体化处理。高效的地质数据库系统是 实现海量地质数据的时空分析、开展定量结构设计
2 地质数据库的设计
2.1 地质数据库设计原则 目前，在中国已建的 100 多种地质数据库系统
中，大部分的数据共享性不高，对外服务能力也较 弱 。 在 内 容 上 ，这 些 数 据 库 一 般 都 有 着 特 定 的 目 的，针对自身领域问题而建立，体现出单学科、单主 题的特点[8]。在 MapGIS K9 与 Oracle 10G 基础上创 建空间数据库时应遵循以下几项原则。
摘要：与普通的数据相比，地质数据有着多源、多量、多类、多元、多维、多主题等特点。由于地质数据自身的特点，如何有效地 存储管理海量地质成果资料和相关信息要素，已经成为当前的热门研究课题。以矿产资源潜力评价数据为例，在 Oracle 10G、 MapGIS K9 平台基础上完成全国矿产资源潜力评价数据的数据库建设工作。在原有软件的基础上，对海量地质数据进行统一 管理，为地质数据的应用提供基础保障，从而提高地质数据的信息化服务能力。 关键词：地质数据；数据库；MapGIS K9；Oracle 10G 中图分类号：P628 文献标志码：A 文章编号：1671-2552（2015）07-1359-06
20 世纪 60 年代以来，中国地质行业开展了矿产 资源勘察、地球科学研究、海洋地质勘察等工作，地 质资料和地质数据急剧增多，出现了资料数据爆炸 性增长，这些基础数据十分重要，有效期也几乎是 无限的[1]。地质数据显著的空间特征和复杂的结构 属性，使得常规关系数据库技术不能满足用户的要 求。GIS 中的属性数据与对应的空间数据分别采用 关系模型和拓扑数据模型的方式存储，限制了数据 之间的共享。XML 为异构数据之间的共享交换提
第 34 卷 第 7 期 2015 年 7 月
地质通报 GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA
Vol.34,No.7 Jul.,2015
Leabharlann Baidu
基于 MapGIS 与 Oracle 的地质数据库建设
李朝奎 1，严雯英 1，肖克炎 2
LI Chaokui1, YAN Wenying1, XIAO Keyan2
Li C K, Yan W Y, Xiao K Y. The construction of geological database with MapGIS and Oracle. Geological Bulletin of China, 2015, 34(7):1359-1364
Abstract: Compared with common data，geological data have such characteristics as multi-source, multi - quantity, multi – class and multivariate-Dovi, and multi - subject. In view of these own characteristics of geological data, more and more researchers are studying the problem as to how to store and manage the massive geological information and related information effectively. Taking the mineral resources potential assessment data as an example, the authors have completed the database construction of the national mineral resources potential evaluation data on the basis of Oracle10G and MapGIS K9 platform. Based on the original software, the unified management of mass geological data can improve the information level of geological data. Key words: geological data; database; MapGIS K9; Oracle 10G
地质数据的应用包括利用数据的客观规律和 相互关系提取新的信息，为决策服务；也包括利用 数据库中的信息为公众提供有效的、连续的、及时 的 信 息 服 务 ，为 其 他 组 织 机 构 提 供 基 础 数 据 服 务 等 。 在 技 术 上 ，地 质 数 据 库 的 建 设 将 会 继 续 依 托 GIS 的发展，数据管理和应用都会受益于 GIS 技术 的更新和发展。据不完全统计，2003—2005 年期间 仅中国地质调查局发展研究中心就向中国地质调 查局直属单位、中国科学院所属研究所、地质调查 承担单位、省级国土资源厅、省地调院等机构、省地 勘局、大专院校、矿业公司、国家 863 与 973 等科研项 目等提供了 32000 多个折合 1∶20 万图幅的各类数据
（5）运行与维护设计阶段，在数据库系统正式 投 入 运 行 的 过 程 中 ，必 须 不 断 地 对 其 进 行 调 整 与 修改。
3 案例分析
3.1 地质数据 全国矿产资源潜力评价数据主要包括 25 个矿
种、47 个项目和九大类型的数据，包括原始图件、空 间 实 体 、遥 感 影 像 及 相 关 基 础 数 据 和 文 档 资 料 数 据，不同类型业务数据之间具有独立性与关联性， 如表 1 所示。
第 34 卷 第 7 期
李朝奎等：基于 MapGIS 与 Oracle 的地质数据库建设
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询、加工的要求等。所建立的模型应避开数据库在 计算机上的具体实现细节，用一种抽象的形式表示 出来。
（2）逻辑设计阶段，主要工作是将现实世界的 概念数据模型设计成数据库的一种逻辑模式，即适 应于某种特定数据库管理系统所支持的逻辑数据 模式。与此同时，可能还需为各种数据处理应用领 域产生相应的逻辑子模式。
（1）先进性与实用性 基于 MapGIS K9 集成开发平台，融合其在海量 信息存储、分布式异构数据库管理、矢量数据分析、 遥感信息加工处理、三维仿真建模、互联网 GIS 服务 等方面的强大功能优势和独一无二的搭建式二次 开发模式，向用户提供了一套功能全面、性能稳定、 简便易用的信息综合管理解决方案。 （2）一致性与完整性 所有数据将采用统一的编码、数据存储格式和 用户界面，以使系统协调一致开发和运行。在进行 大量细致、详尽的用户需求调研的基础上，分析设 计出数据模型管理、数据转换及数据质量检查、入 库、更新、输出等各个环节的功能接口，建立规范、 完整、实用的数据管理流程，充分安排好各环节的 衔接，保持数据与功能的一致[9]。 （3）标准化与规范化 结合中国地质调查局发展研究中心和“全国重 要矿产资源潜力评价综合信息集成”项目相关规范 和标准，以及最新的技术规程要求，制定数据编码、 精度控制、数据检查验收、数据格式、软件实现原则 等相关标准规范，以保证数据库和系统功能的正确 性、有效性、兼容性和可扩展性[10]。 2.2 地质数据库阶段分析 （1）概念设计阶段，通过对现实世界的分类、聚 集和概括，建立抽象的概念数据模型。这个概念模 型应反映现实世界各部门的信息结构、信息流动情 况、信息间的互相制约关系，各部门对信息储存、查
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地 质 通 报 GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA
2015 年
和空间建模的基础，也是当今地学科技工作者亟待 攻克的难题。
1 地质数据库概述
1.1 地质数据库的发展 地质数据不仅蕴含着属性信息还包含着具体
的空间信息，而空间信息通常由大量的点、线和面 模型描述，这就意味着同样的记录数，空间数据所 需的存储空间会更大[2]。目前世界上已建成了上千 个大型地质数据库，所建立的数据库基本上涉及了 地质学的各个领域，有些已组成了网络。一些经济 发达的西方国家，已建立并部分实现了地矿数据信 息的联机检索或商业化服务。许多发展中国家也 正着手或已经进行所谓的地质矿产资源清单计 划。中国的地质数据信息系统起步于 20 世纪 80 年 代中后期，1986 年对全国地矿信息系统的建设作出 了规划，根据总体方案，该系统包含 12 个子系统、77 个国家级数据库和若干个模型库和方法库[3]。20 世 纪 90 年代以来，以美国为首的发达国家积极开展空 间信息处理技术、数据仓库和数据挖掘技术的基础 理论研究和应用研究。进入 90 年代中期以后，更进 一步加强了空间数据仓库、空间数据联机分析和空 间数据挖掘的研究[4]。
库成 果 数 据 与 数 字 图 件 [5- 。 6] 随 着 数 据 量 日 益 庞 大 ，对 于 基 础 数 据 的 管 理 和 集 成 在 未 来 的 工 作 中 将 会 变 得 越 来 越 重 要 ，所 以 分 布 式 数 据 共 享 技 术 的发展将会日趋成熟 。 [7] 地质行业已到了“地质大 数据”时代，应积极借鉴大数据的思维解决地质大 数据的问题。
1.湖南科技大学地理空间信息技术国家地方联合工程实验室，湖南 湘潭 411201； 2.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037 1. National-Local Joint Engineering Laboratory of Geospatial Information Technology/Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201, Hunan, China; 2. Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China
（3）物理设计阶段，根据特定数据库管理系统 所提供的多种存储结构、存取方法等依赖于具体计 算机结构的各项物理设计措施，对具体的应用任务 选定最合适的物理存储结构（包括文件类型、索引 结构、数据的存放次序与位逻辑等）、存取方法、存 取路径等。
（4）验证设计阶段，收集数据并具体建立一个 数 据 库 ，运 行 一 些 典 型 的 任 务 来 验 证 数 据 库 设 计 的正确性和合理性。通常数据库设计过程需要 经过多次循环反复。当设计的某步发现问题时， 可 能 就 需 要 返 回 修 改 。 因 此 ，在 做 上 述 数 据 库 设 计时应考虑到今后修改设计的可能性和方便性。
收稿日期：2014-04-15；修订日期：2015-06-10 资助项目：国家自然科学基金项目（批准号：41271390）、国土资源部公益性行业科研专项（编号：201511079-04）和湖南科技大学研究生
创新基金项目（编号：S140038） 作者简介：李朝奎（1967- ），男，博士，教授，从事三维地理信息空间分析方法与应用研究。E-mail：chkl_hn@163.com
供了标准，有利于不同格式的数据进行转换。Ora⁃ cle 数据库能够很好地支持 XML，采用 Oracle 数据 库存取异构数据有利于属性数据与空间数据之间 的一体化管理，这将有效地促进地理信息之间的互 操作。利用 Oracle 管理规划数据及文档数据，结合 MapGIS 平台管理图形信息，创建地质数据库，在此 基础上进行图形、文档、业务数据的访问和管理，实 现图形的一体化处理。高效的地质数据库系统是 实现海量地质数据的时空分析、开展定量结构设计
2 地质数据库的设计
2.1 地质数据库设计原则 目前，在中国已建的 100 多种地质数据库系统
中，大部分的数据共享性不高，对外服务能力也较 弱 。 在 内 容 上 ，这 些 数 据 库 一 般 都 有 着 特 定 的 目 的，针对自身领域问题而建立，体现出单学科、单主 题的特点[8]。在 MapGIS K9 与 Oracle 10G 基础上创 建空间数据库时应遵循以下几项原则。
摘要：与普通的数据相比，地质数据有着多源、多量、多类、多元、多维、多主题等特点。由于地质数据自身的特点，如何有效地 存储管理海量地质成果资料和相关信息要素，已经成为当前的热门研究课题。以矿产资源潜力评价数据为例，在 Oracle 10G、 MapGIS K9 平台基础上完成全国矿产资源潜力评价数据的数据库建设工作。在原有软件的基础上，对海量地质数据进行统一 管理，为地质数据的应用提供基础保障，从而提高地质数据的信息化服务能力。 关键词：地质数据；数据库；MapGIS K9；Oracle 10G 中图分类号：P628 文献标志码：A 文章编号：1671-2552（2015）07-1359-06
20 世纪 60 年代以来，中国地质行业开展了矿产 资源勘察、地球科学研究、海洋地质勘察等工作，地 质资料和地质数据急剧增多，出现了资料数据爆炸 性增长，这些基础数据十分重要，有效期也几乎是 无限的[1]。地质数据显著的空间特征和复杂的结构 属性，使得常规关系数据库技术不能满足用户的要 求。GIS 中的属性数据与对应的空间数据分别采用 关系模型和拓扑数据模型的方式存储，限制了数据 之间的共享。XML 为异构数据之间的共享交换提
第 34 卷 第 7 期 2015 年 7 月
地质通报 GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA
Vol.34,No.7 Jul.,2015
Leabharlann Baidu
基于 MapGIS 与 Oracle 的地质数据库建设
李朝奎 1，严雯英 1，肖克炎 2
LI Chaokui1, YAN Wenying1, XIAO Keyan2
Li C K, Yan W Y, Xiao K Y. The construction of geological database with MapGIS and Oracle. Geological Bulletin of China, 2015, 34(7):1359-1364
Abstract: Compared with common data，geological data have such characteristics as multi-source, multi - quantity, multi – class and multivariate-Dovi, and multi - subject. In view of these own characteristics of geological data, more and more researchers are studying the problem as to how to store and manage the massive geological information and related information effectively. Taking the mineral resources potential assessment data as an example, the authors have completed the database construction of the national mineral resources potential evaluation data on the basis of Oracle10G and MapGIS K9 platform. Based on the original software, the unified management of mass geological data can improve the information level of geological data. Key words: geological data; database; MapGIS K9; Oracle 10G
地质数据的应用包括利用数据的客观规律和 相互关系提取新的信息，为决策服务；也包括利用 数据库中的信息为公众提供有效的、连续的、及时 的 信 息 服 务 ，为 其 他 组 织 机 构 提 供 基 础 数 据 服 务 等 。 在 技 术 上 ，地 质 数 据 库 的 建 设 将 会 继 续 依 托 GIS 的发展，数据管理和应用都会受益于 GIS 技术 的更新和发展。据不完全统计，2003—2005 年期间 仅中国地质调查局发展研究中心就向中国地质调 查局直属单位、中国科学院所属研究所、地质调查 承担单位、省级国土资源厅、省地调院等机构、省地 勘局、大专院校、矿业公司、国家 863 与 973 等科研项 目等提供了 32000 多个折合 1∶20 万图幅的各类数据
（5）运行与维护设计阶段，在数据库系统正式 投 入 运 行 的 过 程 中 ，必 须 不 断 地 对 其 进 行 调 整 与 修改。
3 案例分析
3.1 地质数据 全国矿产资源潜力评价数据主要包括 25 个矿
种、47 个项目和九大类型的数据，包括原始图件、空 间 实 体 、遥 感 影 像 及 相 关 基 础 数 据 和 文 档 资 料 数 据，不同类型业务数据之间具有独立性与关联性， 如表 1 所示。
第 34 卷 第 7 期
李朝奎等：基于 MapGIS 与 Oracle 的地质数据库建设
1361
询、加工的要求等。所建立的模型应避开数据库在 计算机上的具体实现细节，用一种抽象的形式表示 出来。
（2）逻辑设计阶段，主要工作是将现实世界的 概念数据模型设计成数据库的一种逻辑模式，即适 应于某种特定数据库管理系统所支持的逻辑数据 模式。与此同时，可能还需为各种数据处理应用领 域产生相应的逻辑子模式。
（1）先进性与实用性 基于 MapGIS K9 集成开发平台，融合其在海量 信息存储、分布式异构数据库管理、矢量数据分析、 遥感信息加工处理、三维仿真建模、互联网 GIS 服务 等方面的强大功能优势和独一无二的搭建式二次 开发模式，向用户提供了一套功能全面、性能稳定、 简便易用的信息综合管理解决方案。 （2）一致性与完整性 所有数据将采用统一的编码、数据存储格式和 用户界面，以使系统协调一致开发和运行。在进行 大量细致、详尽的用户需求调研的基础上，分析设 计出数据模型管理、数据转换及数据质量检查、入 库、更新、输出等各个环节的功能接口，建立规范、 完整、实用的数据管理流程，充分安排好各环节的 衔接，保持数据与功能的一致[9]。 （3）标准化与规范化 结合中国地质调查局发展研究中心和“全国重 要矿产资源潜力评价综合信息集成”项目相关规范 和标准，以及最新的技术规程要求，制定数据编码、 精度控制、数据检查验收、数据格式、软件实现原则 等相关标准规范，以保证数据库和系统功能的正确 性、有效性、兼容性和可扩展性[10]。 2.2 地质数据库阶段分析 （1）概念设计阶段，通过对现实世界的分类、聚 集和概括，建立抽象的概念数据模型。这个概念模 型应反映现实世界各部门的信息结构、信息流动情 况、信息间的互相制约关系，各部门对信息储存、查
1360
地 质 通 报 GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA
2015 年
和空间建模的基础，也是当今地学科技工作者亟待 攻克的难题。
1 地质数据库概述
1.1 地质数据库的发展 地质数据不仅蕴含着属性信息还包含着具体
的空间信息，而空间信息通常由大量的点、线和面 模型描述，这就意味着同样的记录数，空间数据所 需的存储空间会更大[2]。目前世界上已建成了上千 个大型地质数据库，所建立的数据库基本上涉及了 地质学的各个领域，有些已组成了网络。一些经济 发达的西方国家，已建立并部分实现了地矿数据信 息的联机检索或商业化服务。许多发展中国家也 正着手或已经进行所谓的地质矿产资源清单计 划。中国的地质数据信息系统起步于 20 世纪 80 年 代中后期，1986 年对全国地矿信息系统的建设作出 了规划，根据总体方案，该系统包含 12 个子系统、77 个国家级数据库和若干个模型库和方法库[3]。20 世 纪 90 年代以来，以美国为首的发达国家积极开展空 间信息处理技术、数据仓库和数据挖掘技术的基础 理论研究和应用研究。进入 90 年代中期以后，更进 一步加强了空间数据仓库、空间数据联机分析和空 间数据挖掘的研究[4]。
库成 果 数 据 与 数 字 图 件 [5- 。 6] 随 着 数 据 量 日 益 庞 大 ，对 于 基 础 数 据 的 管 理 和 集 成 在 未 来 的 工 作 中 将 会 变 得 越 来 越 重 要 ，所 以 分 布 式 数 据 共 享 技 术 的发展将会日趋成熟 。 [7] 地质行业已到了“地质大 数据”时代，应积极借鉴大数据的思维解决地质大 数据的问题。
1.湖南科技大学地理空间信息技术国家地方联合工程实验室，湖南 湘潭 411201； 2.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037 1. National-Local Joint Engineering Laboratory of Geospatial Information Technology/Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201, Hunan, China; 2. Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China