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基于三维点云的物料堆自动提取和体积测量方法及系统
2022-01-05 14:31:21 来源:武汉大学
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权利要求

1.面向固体岩心数据的数据库管理系统,其特征在于:一种面向固体岩心数据的数据库管理系统,具体包括:岩心数据库文件模块、岩心数据处理模块、岩心数据管理模块、岩心数据量算模块、空间查询分析模块、空间数据交互模块和岩心数据输出模块;

所述岩心数据库文件模块,用于实现岩心数据的导入、查询和管理功能;

所述岩心数据处理模块,用于实现基础GIS编辑、柱状岩心图的绘制和等厚图的绘制功能;

所述岩心数据管理模块,用于实现岩心数据统一规范管理功能;

所述岩心数据量算模块,用于实现距离量算、周长量算和面积量算功能;

所述空间查询分析模块,用于实现空间特征查询与统计,量算几何和进行一般的叠加分析与缓冲区分析功能;

所述空间数据交互模块,用于实现用户与岩心数据库的交互,包括数据录入、空间数据与属性数据的整合;

所述岩心数据输出模块,用于实现钻孔数据的数据成果与图形成果的导出。

2.如权利要求1所述的面向固体岩心数据的数据库管理系统,其特征在于:所述岩心数据处理模块中,基础GIS编辑功能包括:点线区的添加、删除、移动,属性编辑,图形裁剪,动态标注、放大、缩小和漫游功能;柱状岩心图的绘制功能,包括:对钻孔柱状岩心图的构成调整,对钻孔柱状岩心图的岩性花纹柱着色,对钻孔柱状岩心图的字体进行自定义,按一定的显示比例对己生成的钻孔柱状岩心图浏览和编辑。

3.如权利要求1所述的面向固体岩心数据的数据库管理系统,其特征在于:所述岩心数据管理模块,具体包括:矿区信息管理、图形信息管理、文档信息管理、附表信息管理、钻孔信息管理、岩心图像管理和钻孔图像对比分析管理。

4.如权利要求1所述的面向固体岩心数据的数据库管理系统,其特征在于:所述空间查询模块,具体包括:空间特征查询、岩心数据查询、岩心数据统计、空间叠加分析和缓冲区分析功能。

5.如权利要求1所述的面向固体岩心数据的数据库管理系统,其特征在于:所述岩心数据输出模块,具体包括输出数据成果的数据导出和图形导出。

6.如权利要求5所述的面向固体岩心数据的数据库管理系统,其特征在于:所述数据导出,包括EXCEL报表导出和原始数据导出;EXCEL报表包括三类,分别为:钻孔记录类、采样测试类和测井曲线类;所述原始数据导出,包括MapGIS矢量数据转换成其他主流软件格式数据的导出;所述图形导出,包括图件和图片的制版打印。

7.如权利要求1所述的面向固体岩心数据的数据库管理系统,其特征在于:所述一种面向固体岩心数据的数据库管理系统,其实现方法具体包括:

S101:建设软件平台和硬件环境;

S102:选择SQL Server 2000数据库系统作为信息系统数据库平台;

S103:选择MapGIS作为GIS基础平台;

S104:设计岩心数据库。

8.如权利要求7所述的面向固体岩心数据的数据库管理系统,其特征在于:步骤S101具体为:软件平台采用Windows 2000Advance Server;硬件环境包括:服务器支持RAID5或者以上;支持集群共享的磁盘阵列柜;硬盘大于或者等于140G;内存大于或者等于1G;双CPU,型号为PentiumIII Xeon 2.0GHz或者以上。

9.如权利要求7所述的面向固体岩心数据的数据库管理系统,其特征在于:步骤S104具体包括:关系型数据库设计和建设、空间数据库设计和建设和图形数据与属性数据库关联。

10.如权利要求9所述的面向固体岩心数据的数据库管理系统,其特征在于:所述关系型数据库设计和建设,具体为:关系型数据库存储结构中,对于文本、图形和图像非格式化数据,利用操作系统的文件管理机制与关系数据库相结合的方式来管理,建立E-R模型,用二维表形式来表示实体集的属性间的关系及实体之间的联系;

所述空间数据库设计和建设,具体为:空间数据库中,包括矿区分布图数据库、地形地质图数据库、采掘工程分布图数据库、矿产储量图数据库、钻孔柱状图数据库、勘探剖面图数据库、地球物理数据库、素描图数据库、遥感影像数据库;其中所述矿区分布图数据库、采掘工程分布图数据库之间完成空间数据与属性数据挂接;

所述图形数据与属性数据库关联,具体为:在图形数据库中图元的属性表内建立一个连接码,同时在属性数据库相应记录设置相同的连接码标识,以此实现图形数据与属性数据库的关联。


说明书


技术领域

本发明涉及数据库设计领域,尤其涉及面向固体岩心数据的数据库管理系统。

背景技术

地质数据库是地质资料(包括文字的、数据的以及图表资料)的计算机外存档案及检索系统,也是实现地质资料的存储、更新和检索自动化。地质数据库起源于美国,美国应用地质数据库也是最为普遍,其中最著名的有:石油数据系统(PDS)储存了美国和加拿大的是由与天然气田数据;计算机资源信息库(CRIB)存储了有关世界金属与废金属矿产资源数据;国家煤炭资源数据库(NCRDS);测井控制系统(WHCS)。

随着计算机技术以及自动控制技术的发展与普及,地质数据库已在一些有条件的地质科研、生产部门做了试验,如1986年—1989年新疆有色公司第二矿投资开发的金矿地质数据库和数据处理系统;长沙有色冶金设计研究院与凡口矿于1989年—1995年开发的应用矿化模型CAD管理系统。传统的岩心数据管理方式虽然在数据管理上具有一定优势,但是仍存在一些问题,主要表现在以下几个方面:

储存数据种类单一,属性数据库与空间图形数据库不能互联共通;

可扩展性较差,数据库模型局限在一定的业务领域,不能全面适用于固体岩心数据库领域;

缺少必要的数据库管理工具,如数据的导入导出工具、数据的在线维护工具等;

数据库接口功能较差,缺乏良好的接口和方便的二次开发工具,难以适应各类数据库以及业务管理模式有可能发生变化;

缺乏与GIS技术及软件的结合,没有充分利用现有GIS软件在地理数据处理上的优势。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了一种面向固体岩心数据的数据库管理系统。

本发明提供一种面向固体岩心数据的数据库管理系统,具体包括:

一种面向固体岩心数据的数据库管理系统,具体包括:岩心数据库文件模块、岩心数据处理模块、岩心数据管理模块、岩心数据量算模块、空间查询分析模块、空间数据交互模块和岩心数据输出模块;

所述岩心数据库文件模块,用于实现岩心数据的导入、查询和管理功能;

所述岩心数据处理模块,用于实现基础GIS编辑、柱状岩心图的绘制和等厚图的绘制功能;

所述岩心数据管理模块,用于实现岩心数据统一规范管理功能;

所述岩心数据量算模块,用于实现距离量算、周长量算和面积量算功能;

所述空间查询分析模块,用于实现空间特征查询与统计,量算几何和进行一般的叠加分析与缓冲区分析功能;

所述空间数据交互模块,用于实现用户与岩心数据库的交互,包括数据录入、空间数据与属性数据的整合;

所述岩心数据输出模块,用于实现钻孔数据的数据成果与图形成果的导出。

进一步地,所述岩心数据处理模块中,基础GIS编辑功能包括:点线区的添加、删除、移动,属性编辑,图形裁剪,动态标注、放大、缩小和漫游功能;柱状岩心图的绘制功能,包括:对钻孔柱状岩心图的构成调整,对钻孔柱状岩心图的岩性花纹柱着色,对钻孔柱状岩心图的字体进行自定义,按一定的显示比例对己生成的钻孔柱状岩心图浏览和编辑。

进一步地,所述岩心数据管理模块,具体包括:矿区信息管理、图形信息管理、文档信息管理、附表信息管理、钻孔信息管理、岩心图像管理和钻孔图像对比分析管理。

进一步地,所述空间查询模块,具体包括:空间特征查询、岩心数据查询、岩心数据统计、空间叠加分析和缓冲区分析功能。

进一步地,所述岩心数据输出模块,具体包括输出数据成果的数据导出和图形导出。

进一步地,所述数据导出,包括EXCEL报表导出和原始数据导出;EXCEL报表包括三类,分别为:钻孔记录类、采样测试类和测井曲线类;所述原始数据导出,包括MapGIS矢量数据转换成其他主流软件格式数据的导出;所述图形导出,包括图件和图片的制版打印。

进一步地,所述一种面向固体岩心数据的数据库管理系统,其实现方法具体包括:

S101:建设软件平台和硬件环境;

S102:选择SQL Server 2000数据库系统作为信息系统数据库平台;

S103:选择MapGIS作为GIS基础平台;

S104:设计岩心数据库。

进一步地,步骤S101具体为:软件平台采用Windows 2000Advance Server;硬件环境包括:服务器支持RAID5或者以上;支持集群共享的磁盘阵列柜;硬盘大于或者等于140G;内存大于或者等于1G;双CPU,型号为Pentium III Xeon2.0GHz或者以上。

进一步地,步骤S104具体包括:关系型数据库设计和建设、空间数据库设计和建设和图形数据与属性数据库关联。

所述关系型数据库设计和建设,具体为:关系型数据库存储结构中,对于文本、图形和图像非格式化数据,利用操作系统的文件管理机制与关系数据库相结合的方式来管理,建立E-R模型,用二维表形式来表示实体集的属性间的关系及实体之间的联系;

所述空间数据库设计和建设,具体为:空间数据库中,包括矿区分布图数据库、地形地质图数据库、采掘工程分布图数据库、矿产储量图数据库、钻孔柱状图数据库、勘探剖面图数据库、地球物理数据库、素描图数据库、遥感影像数据库;其中所述矿区分布图数据库、采掘工程分布图数据库之间完成空间数据与属性数据挂接;

所述图形数据与属性数据库关联,具体为:在图形数据库中图元的属性表内建立一个连接码,同时在属性数据库相应记录设置相同的连接码标识,以此实现图形数据与属性数据库的关联。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是:实现了固体岩心数据系统化、标准化、自动化、高效化管理和应用,实现图件自动化、数字化成图,从而推进矿山自动化和信息化的管理,以实现高产高效化的矿井建设。

附图说明

图1是本发明一种面向固体岩心数据的数据库管理系统的结构图;

图2是本发明一种面向固体岩心数据的数据库管理系统的数据库建设总体工作流程;

图3是本发明一种面向固体岩心数据的数据库管理系统的图形数据库与属性数据库的连接;

图4是本发明一种面向固体岩心数据的数据库管理系统的岩心数据库E-R模型图;

图5是本发明一种面向固体岩心数据的数据库管理系统的空间数据库组构成。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1,本发明的实施例提供了一种面向固体岩心数据的数据库管理系统的结构图,具体包括:

一种面向固体岩心数据的数据库管理系统,具体包括:岩心数据库文件模块、岩心数据处理模块、岩心数据管理模块、岩心数据量算模块、空间查询分析模块、空间数据交互模块和岩心数据输出模块;

所述岩心数据库文件模块,用于实现岩心数据的导入、查询和管理功能;

所述岩心数据处理模块,用于实现基础GIS编辑、柱状岩心图的绘制和等厚图的绘制功能;

所述岩心数据管理模块,用于实现岩心数据统一规范管理功能;

所述岩心数据量算模块,用于实现距离量算、周长量算和面积量算功能;

所述空间查询分析模块,用于实现空间特征查询与统计,量算几何和进行一般的叠加分析与缓冲区分析功能;

所述空间数据交互模块,用于实现用户与岩心数据库的交互,包括数据录入、空间数据与属性数据的整合;

所述岩心数据输出模块,用于实现钻孔数据的数据成果与图形成果的导出。

所述岩心数据处理模块包括功能有:点、线、面编辑。由于系统涉及的基础地理地质数据、钻孔柱状图、勘探剖面图及勘探平面图都是以MapGIS的矢量格式存储的,该模块提供了基础的GIS图形编辑功能。包括点线区的添加、删除和移动,属性编辑,图形裁剪,动态标注及放大、缩小和漫游等交互操作。

绘制柱状图。钻孔柱状图可以用直观的图像表述钻孔实际勘探的情景,用相应的岩石花纹表现出钻孔的不同深度的岩石岩性,具有很高的实际应用价值。本模块基于矿区原始编录数据,根据已输入的钻孔数据内容和已定制的成图格式标准,由计算机自动提取相应数据,生成符合规范要求的钻孔柱状图,包含测井曲线和岩、矿石标本内容;用户可以根据本矿区的实际情况,对钻孔柱状图的构成进行调整,对柱状图的岩性花纹柱进行着色,对图中的字体进行定义,按一定的显示比例对己生成的柱状图进行浏览、编辑。

绘制等厚线。基于MapGIS绘制等值线方法,根据钻孔的层厚度数据,绘制矿区内指定地层的等厚线。

岩心数据管理模块,包括:矿区信息管理,提供矿区信息的添加、更新、删除等功能,提供对矿区数据的获取功能;图形信息管理,提供图形信息的添加、更新、删除等功能,提供对图形信息的获取功能;文档信息管理,提供文档信息的添加、更新、删除等功能,提供对图形信息的获取功能;附表信息管理,提供附表信息的添加、更新、删除等功能,提供对图形信息的获取功能;钻孔信息管理,该模块主要负责对岩心数据库中钻孔数据及与钻孔相关联的采样测试分析数据进行浏览、添加、更新及删除操作;岩心图像管理,该模块是对已经保存在数据库中的岩心图像的相关数据进行管理,实现对岩心图像相关数据的查询、修改、保存、更新。基于钻孔图像,本模块还实现了不同钻孔图像对比功能,专业人员可以将需做对比分析的几个钻孔的图像添加到图像对比模块中,对不同钻孔的相同岩层或不同岩层对应图像进行对比,并可通过点击某层的图像链接出对应层的详细属性信息实现属性的对比分析。

岩心数据量算模块,包括距离量算、周长量算和面积量算。距离量算即在图上任意位置单击鼠标左键做为起始点,继续在某地按单击左键,绘制折线,在任意位置单击右键做为结束,系统自动计算折线长度并显示给用户;周长量算即量算多边形的周长;面积量算即在图上任意绘制矩形、多边形及圆形,系统自动计算绘制区域面积并显示给用户。

空间查询分析模块,其中空间特征查询能够较好地实现空间实体的查询,可查找出目标位置的空间实体和空间范围及其属性,并显示出该空间对象的属性列表,同时可以进行统计、分析,实现钻孔专题图;岩心数据查询实现岩心数据库中的岩心数据的复合条件查询,筛选出满足条件空间实体对象标识值,再依据此在空间数据库中检索对应的空间实体,同时设置精确查询和模糊查询两种形式,其中多表查询可以把矿区数据表和钻孔数据表整合在一起进行查询,不同表的字段进行随进匹配,可以设置公共字段;岩心数据统计通过分析地质勘探业务中基于岩心数据库的统计报表的需求,完成数据统计并生成符合行业规范的报表,如矿区钻孔统计、勘探线统计等;空间叠加分析实现多层数据叠加分析,并生成不同专题图以便打印输出;缓冲区分析中点、线、面都可以建立缓冲区,如点缓冲区就是选择一组点状地物,或一类点状地物或一层点状地物,根据给定的缓冲区距离,形成缓冲区多边形图层。

空间数据交互模块,将导入的数据通过属性挂接程序实现到空间数据的挂接,并添加属性挂接关键字段到MapGIS点线面文件。

岩心数据输出模块,分为数据导出和图形输出两部分。数据可以导出电子表格(Excel),也可打印成地图。考虑其实用性、易读性等,将报表分为钻孔记录类、采样测试类和测井曲线类。打印的表格具体包括矿区基本信息表、钻孔基本信息表、钻孔弯曲测量记录表、钻孔孔深校正记录表、分层数据库表、钻孔标本采样记录表、钻孔劈芯样数据库、钻孔测井曲线层记录表、表钻孔测井曲线点记录表、岩心图像综合数据表、岩石全分析样记录表和组合样品记录表,总计12种表。还可输出矿区岩心数据汇交清单,岩石花纹及符号。此外还提供数据库管理的矢量数据、图件、图片等数据的制版打印输出。并且,该模块还需提供将MapGIS矢量数据转换成其他主流软件数据格式的功能。

本发明所有功能模块都是建立在调用MapGIS平台API函数的基础上来实现的,从而使系统可进行多种GIS的操作,其输出的数据可转化为其他主流软件格式,具有跨平台特性。

参阅图2本发明的数据库建设流程图。本发明的系统建立过程中需要建立一套数据标准,为今后的数据利用及交换预留接口,参照国家及省级相关标准,在开发工作之前需确定数据库建设标准,根据标准制作数据库原始数据入库检查。属性数据统一采用SQLServer 2000进行存储,空间数据以MapGIS文件方式统一进行管理,对于固体矿产岩心数据进入数据库之前,先进行预入库处理并修改,保证正确的数据进入数据库。

参阅图3图形数据库与属性数据库的连接,采用连接码的方式,即在图形数据库中图元的属性表内建立一个连接码,同时在属性数据库相应记录设置相同的连接码标识,通过软件将二者结合。由于外挂数据库中可以由单个数据表,也可以由多个数据表相互关联,通过各表的关联字段进行内部关联,同时通过各表的关联字段与MapGIS空间数据库的内部属性表相应字段连接,从而实现外挂数据库与空间数据图形库的整合。其核心技术是:通过MapGIS平台的API函数调用图形的内部属性关联字段值。

参阅图4关系型数据库E-R模型图,岩心数据库概念模型可以用实体-关系图(Entity-Relationship Chart,简称E-R图)表示,这种模型用二维表形式来表示实体集的属性间的关系及实体之间的联系的形式化模型,所有的数据项都是不能再细分的最基本单位,实体间的关系用表来表示,而表的关系通过各表中的共同属性来建立。在E-R图中,用矩形表示实体,椭圆表示实体属性,菱形表示实体间的联系。

参阅图5空间数据库构成,空间数据库是由一组紧密相关的数据库群构成。空间数据库中数据类型多样、相互关系复杂,需要建设的数据库涉及勘查、研究、生产等众多领域,包括矿区分布图数据库、地形地质图数据库、采掘工程分布图数据库、矿产储量图数据库、钻孔柱状图数据库、勘探剖面图数据库、地球物理数据库、各种素描图数据库、遥感影像数据库等。

固体岩心数据库管理系统搭建流程:

1.基于Visual C++搭建项目,并在项目中实现MapGIS平台中的功能;

2.设置Visual C++工作环境:

(1)字节设置:选择Project菜单下的Settings命令,在C/C++页面上Category一栏选择Code Generation,将Struct Member Alignment设定为1Byte;

(2)输出目录设置:选择Project菜单下的Settings命令,在General页面上Outputfiles一栏填写MapGIS应用程序目录(如c:mapgis67program);

(3)包含库设置:设置头文件及库文件的路径;

3.将工程中的视图类改为继承CGisEditView类;

4.调用CGisEditView类中的OnDraw(pDC)函数;

5.点、线、面工作区建立:

基于MapGIS空间数据库用MapGIS工程文件(*.mpj)组织点、线、面文件分别存储管理。MapGIS数据管理的核心就是对点、线、面工作区的操作。工作区是一个数据池,用于存放实体的空间数据、拓扑数据、图形数据和属性数据,每个工作区都对应于一个MapGIS数据文件。MapGIS开发函数库提供对工作区实施操作的一系列函数,如将工作区中的内容存盘,从盘上将数据装入工作区;对工作区中内容进行添加、修改、删除、检索等;对硬盘数据的存取及虚拟内存的管理等繁琐的工作由MapGIS工作区管理模块自动完成。

所述一种面向固体岩心数据的数据库管理系统,其实现方法具体包括:

S101:建设软件平台和硬件环境;

S102:选择SQL Server 2000数据库系统作为信息系统数据库平台;

S103:选择MapGIS作为GIS基础平台;

S104:设计岩心数据库。

步骤S101具体为:软件平台采用Windows 2000Advance Server;硬件环境包括:服务器支持RAID5或者以上;支持集群共享的磁盘阵列柜;硬盘大于或者等于140G;内存大于或者等于1G;双CPU,型号为Pentium III Xeon 2.0GHz或者以上。

步骤S104具体包括:关系型数据库设计和建设、空间数据库设计和建设和图形数据与属性数据库关联。

所述关系型数据库设计和建设,具体为:关系型数据库存储结构中,对于文本、图形和图像非格式化数据,利用操作系统的文件管理机制与关系数据库相结合的方式来管理,建立E-R模型,用二维表形式来表示实体集的属性间的关系及实体之间的联系;

所述空间数据库设计和建设,具体为:空间数据库中,包括矿区分布图数据库、地形地质图数据库、采掘工程分布图数据库、矿产储量图数据库、钻孔柱状图数据库、勘探剖面图数据库、地球物理数据库、素描图数据库、遥感影像数据库;其中所述矿区分布图数据库、采掘工程分布图数据库之间完成空间数据与属性数据挂接;

所述图形数据与属性数据库关联,具体为:在图形数据库中图元的属性表内建立一个连接码,同时在属性数据库相应记录设置相同的连接码标识,以此实现图形数据与属性数据库的关联。

本发明的有益效果是:实现了固体岩心数据系统化、标准化、自动化、高效化管理和应用,实现图件自动化、数字化成图,从而推进矿山自动化和信息化的管理,以实现高产高效化的矿井建设。

在不冲突的情况下,本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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