煤矿现代化 ２０１２年第３期 总第１０８期 基于ＷｅｂＧＩＳ的煤矿地理信息数据共享技术的设计与实现 张轶 （中煤科工集团重庆研究院。中国重庆，４０００３７） 摘要 目前国内绝大多数煤矿的信息化建设都达到了较高水平，尤其是ＧＩＳ技术在 煤矿安全生产领域得到了广泛应用，如何充分利用现有的条件使煤矿生产的相关数据尤其 是ＧＩＳ空间数据更加安全、高效、低成本的实现共享是煤矿信息化水平提升的一个关键问 题。本文以ＡｒｃＧｉｓ Ｓｅｒｖｅｒ为平台，结合ＧＩＳ、计算机网络、空间数据库、空间数据引擎等技术 对煤矿地理信息数据的共享进行了深入研究，探索出了一套基于ＷｅｂＧｉｓ的空间数据共享 解决方案。 关键词ｗｅｂＧＩＳ；空间数据；矿图；数据共享 中图分类号：ＴＰ３１１．５２１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９—０７９７（２０１２）０３—００３１—０３ （５）为集团公司甚至地区煤监部门对所属各个 矿区的安全生产进行集中统一的监控调度提供基 础性研究。 ｌ 引言 ＧＩＳ技术实现了矿井空间数据和属性数据的统 管理，提供了分析和处理海量地理数据的有效机 制，为煤矿井下作业提供了强大的分析功能，对煤 一３技术路线 本研究按照前期设计、数据生产、功能开发、数 据发布为流程，每个环节都紧紧围绕数据为核心，对 数据进行了严格分析和整理，力求用ＧＩＳ的图形方式 表现最完整、最有用的信息，开发流程详见图１。 矿安全生产、矿井救援的监控和调度提供了有效的 辅助决策功能。但是传统的ＧＩＳ平台无法很好的解 决空间数据和操作系统存在的异构和互操作问题， 地理空间数据的跨域共享、管理、互操作等问题成 为制约ＧＩＳ发展的瓶颈，针对上述问题本文提出了 种基于ＷｅｂＧＩＳ技术的分布式应用方案，构建了 套企业级的地理空间数据管理和共享平台。 一一２研究的目的 地理信息系统是以采集、存储、管理、分析和描 述地理相关信息的计算机信息系统【”。传统的ＧＩＳ应 用系统将地理信息数据的生产、分析、发布集成在一 起，导致整个系统功能繁多、结构复杂、安装和维护不 便。随着ＷｅｂＧＩＳ技术的兴起，新型的ＧＩＳ应用系统 将在部署上更加灵活，将地理信息数据的共享以更方 便、更低成本、更大普及程度等优势为煤矿安全生产 起到重要辅助作用。本文的主要研究目的如下： （１）探索一种面向用户的瘦客户端ＧＩＳ应用， 将地图要素的生成、渲染、格式转换等步骤集成在 服务器端； （２）提供煤矿地理信息数据通用接口，降低煤 矿信息化技术引用成本； （３）根据煤矿或集团公司各个部门的职能划分， 对不同需求层次的用户提供不同的服务； （４）将地理信息数据的发布从独立应用系统分 离出来，降低维护成本，并使更多用户受用； ｛基金资助：“十一五”国家科技支撑计划（２００６ＢＡＫ０３Ｂ０２） ・图１ 系统开发流程图 ４关键技术 本文以美国ＥＳＲＩ公司的ＡｒｃＧＩＳ Ｓｅｎｒｅｒ９．２为平 台，采用ｃ＃编程语言，ＩＤＥ使用的是Ｖｉｓｉｏ Ｓｔｕｄｉｏ ２００５，同时客户端编程采用了ＡＪＡＸ技术实现客户 端与服务器的异步交互功能。 ４．１ 分布式ＧＩＳ数据共享结构研究 本研究的重点和难点是寻求在网络环境下实 现地理信息数据的分布式处理和应用的解决方案， 系统在逻辑结构上对Ｂ／Ｓ模式的体系架构进行了扩 ３ｌ・ 煤矿现代化 ２０１２年第３期 总第１０８期 展，构建了企业级ＧＩＳ应用的分布式平台，它由地 据，建立起煤炭领域ＧＩＳ应用的中间环节，满足上级 图服务器、Ｗｅｂ应用服务器、客户端、数据服务器几 部门对于煤矿生产过程中的井下空间更直观的了解， 个部分组成，可以将数据的管理、地图的分析处理 同时得保证数据的安全性和保密性。因此系统在保证 功能部署在不同的服务器上，满足异构网络下的 数据安全的前提下，除了基本的地图操作功能外，还 ＧＩＳ数据的共享，系统体系结构如图２所示。 具备个性化的定制浏览，通过不同图层的叠加实现个 客户螭 客户端 客户端 性化的应用目的。对于不同矿区之间的信息交流提供 一个交互共享功能，同时上一级主管部门也能够在线 获取地面、井下实时的空间数据，系统界面见图３。 ｌ 用 ： ０ １量｝ √．。 一点 Ｉ地图服务嚣管理对象ｌ地图服务器 霪 Ｉ＿譬等粤 糍Ｓ 一 ｌ地圈服务署对象 Ｉ Ｉ地睡服务器对象ｌ ： 士 士 士 麟 可 ．可 可数 务 （ａ）煤层采掘工程平面图 图２系统体系结构 ４．２ ＡＪＡＸ技术应用 ｗｅｂＧＩＳ系统的应用有一个技术瓶颈就是在网 络环境下地图的刷新，同时ＧＩＳ数据有着海量性特 点，虽然ＡｒｃＧＩＳ Ｓｅｒｖｅｒ平台提供了地图缓存的功能， 但是庞大的矿图数据对于客户端来说还是有着不小 的负担。ＡＪＡＸ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ ａｎｄ ＸＭＬ）技 术是多种技术的综合，它使用ＸＨＴＭＬ和ＣＳＳ标准化 呈现，使用ＤＯＭ实现动态显示和交互，使用ＸＭＬ ｔ （ｂ）传感器布置图 和ＸＳＴＬ进行数据交换与处理，使用ＸＭＬＨｔｔｐＲｅｑｕｅｓｔ 对象进行异步数据读取。在客户端与服务器进行交互 操作过程中不仅涉及到地图控件的操作，还涉及到其 它关联控件的操作，使用ＡＪＡＸ技术配合ＡｒｃＧＩＳ Ｓｅｒｖｅｒ提供的地图交互接口能根据特定的需求对不 同的控件进行异步执行，降低了客户端的负担，使 系统在公共网络上访问更加快捷、稳定。 ４．３空间数据库技术 （ｃ）煤层瓦斯地质图 地理信息数据具有空间位置特征、属性特征、 图３系统界面 时态特征等特性，这类数据非常有利于井下安全监 ５．１ ＧＩＳ数据输入输出 控、井下救援、生产调度等工作的开展。对于该类数 数据的采集输入功能分为空间数据和属性数 据的管理，目前最有效的方式就是使用空间数据库 据的输入，数据输出则分为文件输出、打印输出、以 技术。该技术是数据库技术在地理学领域应用的产 及ＨＴｒＰ数据流输出等。涉及的信息有井下巷道布 物，是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储 置、传感器分布、瓦斯地质情况、人员位置信息、避 和应用的相关地理空间数据的综合［２］。本研究选择 灾路线等。系统提供专业的ＧＩＳ数据生产工具，实 ＳＱＬ ＳＥＲＶＥＲ２００５作为空间数据库平台。 现空间数据和属性数据的完美结合。 ５系统主要功能 ５．２矿图信息的管理 矿图信息的管理主要针对矿输出矿图的设置， 本文的主要研究目的在于深度挖掘煤矿ＧＩＳ数 包括以下部分：１．图形样式的设置，包括颜色、线性、 ・３２・ 煤矿现代化 ２０１２年第３期 总第１０８期 参考文献 多边形填充、图层叠加设置等；２．矿图编辑功能，包 括矿图要素的修改、删除、复制、拖拽等功能；３．矿图 显示操作，包括矿图的放大、旋转、缩小、漫游、鹰眼 等功能。 ５．３专业查询和模型分析 专业查询包括矿图要素的属性检索，属性是否 全面是根据数据生产过程添加的信息而定；可以根 据关键字对矿图要素进行模糊查询，实现快速定 位，比如要查询某个传感器当前位置，只需要输入 传感器的编号或部分名称即可；可以对矿图要素与 要素之间的空间位置关系进行初步的计算。 ５．４数据安全控制 ［１］吴开兴，韩曦，刘丽煤矿采掘衔接ＷｅｂＧＩＳ系统的 设计与实现工矿自动化．２００８．０２：５４～５６． ［２万剑华，马张宝，刘娜，肖如林一种基于Ｏｒ２］ａｃｌｅ Ｓｐａｔｉａｌ的ＷｅｂＧＩＳ实现方案工程勘察２００６．１： ４９—５１． ［３］文东戈，于普溪，王旭基于ＷｅｂＧＩＳ的地方煤矿管 理信息系统的设计工矿自动化２００８．６：８３～８６． ［４］柳俊，李伟波基于ＷｅｂＧＩＳ的重大危险源信息系 统研究与设计计算机工程２００６。１０（３２）２５４ ２５９． ［５］任宗宇基于ＷｅｂＧＩＳ的煤矿调度图形信息管理 系统工矿自动化２００８。２：５１～５３． 系统的权限分为面向地图服务管理权限和面向 【６６］钱贞国，杨崇俊，乐小虬，刘冬林基于ｗｅｂ服务的 分布式ＷｅｂＧＩＳ设计与应用物探化探计算技术 ２００５，Ｏ４（２７）：３４３～３４８． ［７】魏磊，石必明基于ｗｅｂ的地理信息系统在煤矿安 全管理中的应用研究煤炭工程２００６，３：８３～８５． 用户服务权限。前者保证系统的正常运转、地图服务 的正常和正确发布，包括地图服务的建立、开始、停止 等操作；后者保证不同用户拥有不同的访问权限和操 作权限，包括系统使用权限、图层浏览权限、矿图数据 格式转换权限、获取矿图某些属性信息等。 ［８］赵春宇，孟令奎，林志勇一种面向并行空间数据 库的数据划分算法研究武汉大学学报２００６，ｌ１： ９６１￣９６５． ６结论 ． 本文研究的目的是实现煤矿生产的相关数据 尤其是ＧＩＳ空间数据更加安全、高效、低成本的共 ［９］戴丽萍基于ＡｒｃＩＭＳ的煤矿地理信息系统的设 计与研究煤炭工程２００７，９：１２６～１２８． 享，最大程度的将煤矿安全相关的专题矿图集中统 管理，提高了地方煤矿企业信息化管理水平，为 管理部门的宏观调度提供了可靠的决策支持。随着 煤矿开采的深入，本研究应用起来还需要严格的配 套管理制度，保证数据的准确、及时的录入以及服 务器的正常维护，保证系统数据的时效性，使统计 数据更为真实，让决策更加准确。 一［１Ｏ］何满潮，李学元等软岩煤矿网络地理信息系统 研究及应用中国矿业大学学报２００４，１ ｈ ６２５—６３０． 作者简介 张轶（１９８２．０９一），男，湖北襄樊人，中煤科工集 团重庆研究院工程师，主要从事煤与瓦斯突出灾害预 警方面的研究。 （收稿日期：２０１１－１２—１５） Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ａｎｄ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｏｆ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄａｔａ－Ｓｈａｒｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ０ｎ ＷｅｂＧＩＳ ＺｈａｎｇＹｉ （Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｒｏｕｐ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，４０００３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｈａｓ ａｌｌ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｌｅｖｅｌ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｍｅｌａｎｄ，ｅｓｐｅｃｉｌｌａｙ ｔｈｅ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｇｏｔ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ｕｓｅ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄ．Ｈｏｗ ｔｏ ｆｕｌｌｙ ｕｔｉｌｉｚｅ ｈｅ ｔｎｏｗ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒ－ ｒｅｌａｔｅｄ ｄａｔａ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ＧＩＳ ｓｐａｃｅ ｄａｔａ ｆ ｏｔｈｅ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓａｆｅｒ，ｈｉｇｈ－ｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅ ｌｏｗ ｃｏｓｔ ｔｏ ｂｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｓｈａｒｉｎｇ ｉｓ ａ Ｋｅｙ’Ｓ ｐｒｏｂｌｅｍ ｆ ｏｌｉｆｔｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｈｅ ｃｏａｌｔ ｍｉｎｅ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｂｏｄｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｂｏｏｋ ｔａｋｅｓ ＡｒｃＧｉｓ Ｓｅｒｖｅｒ ａｓ ａ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｃｏｍｂｉｎｅｓ ＧＩＳ，ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｎｅｔｖ ｏｒｌ ｓｐａｃｅ ｄａｔａｂａｓｅ，ｓｐａｃｅ ｄａｔａ ｅｎｇｉｎｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｉｎ ａ ｄｅｅｐｉｎｇ ｗａｙ ａｎｄ ｈａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ Ｗｅ－ ｂＧｉｓ—ｂａｓｅｄ ｓｐａｃｅ ｄａｔａ ｓｈａｒｉｎｇ ｐｌａｔｆｏｒｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＷｅｂＧＩＳ；Ｓｐａｔｉａｌ Ｄａｔａ；Ｍｉｎｅ Ｍａｐ；Ｄａｔａ—Ｓｈａｒｉｎｇ （上接第３０页） ，参考文献 ［１］张铁岗．瓦斯地质图在矿井安全生产中的应用， 焦作工学院学报，１９９７． ［２】王佑安．矿井瓦斯防治．北京：煤炭工业出版社， １９９４．５． ・［３】防治煤与瓦斯突出规定．国家煤矿安全监察局 编．北京：煤炭工业出版社，２００９． ［４］吕秀娟．瓦斯地质图在煤矿生产中的应用．山东 煤炭科技，２０１０年第６期． ［５】张子敏．瓦斯地质学．北京：煤炭工业出版社， ２００９．１． （收稿日期：２０１２—１—４） ３３・