基于开源技术的煤矿地测数据服务体系研究

论文摘要

为应对“数字矿山”给煤矿信息化建设带来的挑战,及其对煤矿地测数据管理提出的要求,本文首先分析了中国煤矿信息化的现状以及构建煤矿地测数据服务体系的各种需求,在此基础上重点研究了与构建煤矿地测数据服务体系相关的基础理论、关键技术和平台的总体架构。针对煤矿地测数据固有的空间分布性及其异构性,论文将地理本体论的理念和开源技术相结合,设计并实现了可操作性的煤矿地测数据服务体系。论文取得的主要成果有:(1)在分析了煤矿地测数据集成理论基础与应用需求的基础上,从数据集成的过程、集成中数据流的流向及数据集成应用的角度,设计并实现了煤矿地测数据集成系统整体架构。(2)结合煤矿生产实际需要,依据所提出的煤矿地测数据集成系统整体架构,设计并实现了开源环境下基于B/S模式的地测数据服务体系平台。并根据功能需求,将其划分为网络发布及网络编辑制图两个子系统。特别基于B/S模式的矿用地图编辑功能的实现尚属首次,具有开创性。(3)在系统研究煤矿生产信息流的基础上,制订了煤矿信息分类和编码体系及其元数据标准的原型系统。提出了煤矿地测数据元数据管理系统的概念模型,分析了该系统的软件模块功能和数据库结构。基于XML,研制了可运行于Internet的煤矿地测数据元数据管理原型系统。(4)实现了煤矿本体的表达与建模,建立了煤矿本体与地测数据的映射,提出了基于地理本体的构建煤矿地测数据库组织的方法。(5)研究了基于PostgreSQL/PostGIS的GML数据的加载,初步解决了异构地测数据共享的瓶颈问题。实现了基于开源数据库PostgreSQL/PostGIS的地测数据一体化的组织和管理。同时实现了基于互联网的地测数据的维护与管理。(6)提出了复杂地测符号的定义策略,原创性地设计了可满足煤矿网络制图需要的近百种符号。该论文有图43幅,表14个,参考文献209篇。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述（Overview）
• 1.2 研究背景（Research Background）
• 1.3 问题的提出（Presentation of Questions）
• 1.3.1 煤矿信息化现状（Present Situation of Mining Information）
• 1.3.2 解决途径（Solutions）
• 1.4 基于开源技术的信息集成与网络服务研究现状（Research Status of Information Integration and Web Services Based on Open Source Technology）
• 1.4.1 煤矿信息相关标准的研究现状（Research Status of Standard Related to Colliery Information）
• 1.4.2 开源技术研究现状（Research Status of Open Source）
• 1.4.3 开源数据库应用现状（Application Status of Open Source DataBase）
• 1.4.4 开源 WebGIS 的研究现状（Research status of Open Source WebGIS）
• 1.4.5 系统集成的研究现状（Research Status of System Integration）
• 1.5 论文研究内容及组织结构（Scope and Organization）
• 2 本体论与地理本体的理论分析
• 2.1 本体及基于本体的信息服务（Ontology and Information Services Based on Ontology）
• 2.1.1 概述（Overview）
• 2.1.2 构造本体的规则及其描述语言（Rules of Ontology Construction and its Description Language）
• 2.1.3 本体在信息交换中的作用（Functions of Ontology in Information Exchange）
• 2.2 地理本体（Geographic Ontology）
• 2.2.1 地理本体的涵义（The Meaning of Geographic Ontology）
• 2.2.2 地理本体的概念分类（Conceptual Classification of Geographic Ontology）
• 2.2.3 地理本体的空间关系（Spatial Relationship of Geographic Ontology）
• 2.2.4 地理本体的形式化语言表达（Representation for Geographic Ontology）
• 2.2.5 地理本体的建立方法（Methods for Building Geographic Ontology）
• 2.3 基于地理本体的煤矿地测数据组织方法（Methods for Geospatial Data Organization of Mine Based on Geographic Ontology）
• 2.3.1 煤矿本体的表达与建模（Expression and Modeling of Mine Ontology）
• 2.3.2 煤矿本体与煤矿地测数据的映射（Mapping Between Mine Ontology with the DataBase of Geospatial Data）
• 2.3.3 基于地理本体的煤矿地测数据组织（Geospatial Data Organization of Mine Based on Geographic Ontology）
• 2.3.4 应用实例（Case Study）
• 2.4 空间数据的异构性与互操作（Heterogeneity and Interoperability of Spatial Data）
• 2.4.1 空间数据异构性（Heterogeneity of Spatial Data）
• 2.4.2 互操作的概念（Concept of Interoperability）
• 2.4.3 Open GIS 规范及 GML（OpenGIS Specifications and GML）
• 2.5 基于 GML 互操作研究（Research on GIS Interoperability Based on GML）
• 2.5.1 GML 对地理特征的表示（Representation of Geographic Feature in GML）
• 2.5.2 GML 定义的对象模型（Object Model Defined in GML）
• 2.5.3 地理特征的几何编码（Geometry Coding of Geographic Feature）
• 2.5.4 地理特征的属性编码（Attribute Coding of Geographic Feature）
• 2.5.5 基于 GML 的异构数据互操作（Interoperability of Heterogeneous Data Based on GML）
• 2.6 本章小结（Summary）
• 3 煤矿地测数据服务体系总体架构
• 3.1 煤矿地测数据与数据库（Geospatial Data and DataBase of Mine）
• 3.1.1 煤矿地测数据的分类与特征分析（Classification of Geospatial Data）
• 3.1.2 地测元数据及其应用（Metadata of Geospatial Data and its Application）
• 3.1.3 煤矿地测数据库（Database of Geospatial Data of Mine）
• 3.2 煤矿地测数据集成基础（Foundation of Geospatial Data Integration）
• 3.2.1 煤矿地测数据集成理论基础（Theoretical Basis of Geospatial Data Integration）
• 3.2.2 煤矿地测数据集成的应用需求（Application Requirements of Geospatial Data Integration）
• 3.3 煤矿地测数据集成结构及模式（Structure and Mode of Geospatial Data Integration）
• 3.3.1 信息集成技术（Technology of Information Integration）
• 3.3.2 煤矿地测数据集成管理模式（Mode of Geospatial Data Integration Management）
• 3.4 煤矿地测数据服务体系架构（Services Architecture of Geospatial Data）
• 3.5 本章小结（Summary）
• 4 基于 XML 的煤矿信息元数据研究
• 4.1 XML 定义元数据的特点（Characteristic of Defining Metadata Based on XML）
• 4.2 煤矿信息元数据标准（Metadata Standard of Mine Information）
• 4.2.1 煤矿信息的分类编码（Classifying and Coding of of Mine Information ）
• 4.2.2 煤矿信息编码体系（Coding System of Mine Information ）
• 4.2.3 煤矿信息元数据标准（Metadata Standard of Mine Information）
• 4.2.4 数据字典 （Data Dictionary）
• 4.3 煤矿地测数据元数据管理系统的概念模型与结构分析（Concept Model and Structure Analysis of Metadata Management System for Geospatial Data of Mine）
• 4.3.1 煤矿地测数据分析（Analysis of Geospatial Data of Mine）
• 4.3.2 煤矿地测数据元数据管理面临的困难（Difficulties of Metadata Management System for Geospatial Data）
• 4.3.3 煤矿地测数据元数据管理系统的总体需求（General Requirement of Metadata Management System for Geospatial Data）
• 4.3.4 煤矿地测数据元数据管理系统的主要研究内容（Main Research Content of Metadata Management System for Geospatial Data）
• 4.3.5 煤矿地测数据元数据管理系统总体设计（General Design of Metadata Management System for Geospatial Data）
• 4.3.6 系统数据库的设计（Design of System Database）
• 4.4 基于 XML 的煤矿地测数据元数据管理原型系统的实现（Realization of Metadata Management Prototype System for Geological Suvreying Data of Mine Based on XML）
• 4.4.1 系统开发环境（Development Environment for System）
• 4.4.2 系统功能的实现（Realization of System Function）
• 4.4.3 应用实例及系统功能测试（Application Case and System Function Testing）
• 4.5 本章小结（Summary）
• 5 基于开源数据库 PostgreSQL/PostGIS 的地测数据管理
• 5.1 空间数据模型（Models of Spatial Data）
• 5.1.1 概念模型（Conceptual Model）
• 5.1.2 地理几何要素模型（Model of Geometry Feature）
• 5.1.3 数据库对象模型（Object-oriented Model of Database）
• 5.2 开源数据库 PostgreSQL 剖析（Analysis on Open Source DataBase-PostgreSQL）
• 5.2.1 数据库设计的准则和要求（Rules and Requirement in Database Design）
• 5.2.2 PostgreSQL/PostGlS 概述（Outline of PostgreSQL/ PostGlS）
• 5.2.3 PostgreSQL 数据库扩展（Extension of PostgreSQL）
• 5.2.4 PostgreSQL 扩展模块 PostGIS（PostGIS- an Extension of PostgreSQL）
• 5.3 开源数据库的建立与实现（Establish and Realization of OpenSource Database）
• 5.3.1 数据库中的表及表关系的设计（Design of Tables and Their Relations in DataBase）
• 5.3.2 建立元数据表（Establish of Metadata Table）
• 5.3.3 数据表的建立和管理（Establishment and Management of Data Table）
• 5.4 基于 PostgreSQL 的 GML 数据存储（GML Storage Based on PostgreSQL）
• 5.4.1 基于 PostgreSQL 数据库的 GML 数据存储系统总体架构（Architecture of GML Storage Based on PostgreSQL）
• 5.4.2 GML 模式结构到关系数据库表模式的映射（Mapping From GML to Table of Relational Database）
• 5.4.3 基于 PostgreSQL 数据库的 GML 数据加载（Loading GML to PostgreSQL）
• 5.5 基于 uDig 框架的煤矿地测数据管理（Management of Geospatial Data Based on uDig）
• 5.5.1 uDig SRC 和 uDig SDK 混合开发（Mixed Developing Mode Using uDig SRC ang uDig SDK）
• 5.5.2 命令扩展机制（Extension Mechanism of Command）
• 5.5.3 Feature 管理（Management Feature）
• 5.5.4 空间及属性数据管理（Spatial and Attribute Management）
• 5.6 本章小结（Summary）
• 6 B/S 模式下地测数据服务平台研究
• 6.1 MapServer 的相关技术分析（Technique Analysis of MapServer）
• 6.1.1 MapServer 概况（Outline of Mapserver）
• 6.1.2 地图服务接口（Interface of Map Service）
• 6.1.3 丰富的图形输出（Exporting Abundant Graphic Format）
• 6.2 MapFile 文件（MapFile Document）
• 6.3 地测数据符号设计（Design Symbols of Geospatial Data）
• 6.4 地测数据服务平台设计（Service Platform Design of Geospatial Data）
• 6.4.1 系统结构（System Architecture）
• 6.4.2 系统实现（System Realization）
• 6.4.3 系统功能（Functions of System）
• 6.5 本章小结（Summary）
• 7 结论
• 7.1 主要结论（Main Conclusions）
• 7.2 论文的主要创新（Main Innovation）
• 7.3 研究展望（Future Work）
• 参考文献
• 附录
• 附录 1 矿山信息元数据标准
• 附录 2 矿山地测数据符号设计代码（部分）
• 作者简历
• 学位论文数据集