0 引言

矿产资源是重要的不可再生的资源，是国土资源极为重要的一部分，推动社会长远发展与国民经济平稳建设的重要物质基础。矿产资源勘查工作是国家经济脉搏的重要驱动力，对社会发展的战略意义不言而喻。采用前沿的勘查技术，不仅能显著提升勘探效率，通过加速并精准锁定地质信息，还能有效控制勘探成本，缩减项目周期。这不仅意味着能在勘探初期就更为精细、可靠地评估地质安全风险，预先洞察可能的自然灾害，为勘探活动穿上 “防护服”，减少未知风险，同时也为合理规划开发资源、保护生态环境提供了科学依据（但家军等， 2024）。近年来，随着“绿水青山就是金山银山”的资源发展观念深入人心，矿产资源的各类信息与实时数据在矿产资源勘查开发、监管部门在线监管、各级国土资源部门依法审批及矿山周边生态环境保护等领域的作用日益显著。同时，2020 年，全球经济严重衰退，各国根据矿产品价格和经济发展状况，采取不同措施，创造各种便利条件，降低矿业公司的运营成本，助力矿业公司生存和发展，积极鼓励矿业投资，促进矿产资源勘查开发（孙春强等， 2022）。

矿产勘查中的野外地质调查工作，特别是地质现场调研，环境严酷且多变，伴随高度危险性，加之其业务的综合性质及多专业、多层面管理的复杂性，构建新一代智能地质调查体系是该领域信息化的重点任务（李超岭，2016）。同时，随着互联网技术以及数据通信技术和大数据的发展，各行各业的智能化、信息化已经成为不断发展的趋势（郑金录等，2021）。然而，目前矿产资源勘探开发的移动数据终端，仍处于探索和起步阶段。将智能化、信息化、移动化融入矿产行业，实现传统矿山的现代化转型。

目前传统矿产资源主要存在以下问题：（1）矿产资源及勘探信息未数字化管理，大多数以档案实物的方式储存，如需阅读时需要到指定的档案室借阅，而无法实现在线阅读，借阅完毕后需要重新归档，且会产生大量的人为损耗。（2）不同部门的矿产资源信息与勘查进度往往没有统一的标准，数据不一致，更新不及时，长此以往会导致各类资料失去时效性与可信度。（3）对于矿产资源勘探管理智能化方面的研究，主要集中在建立三维模型进行分析预测和运用无线射频技术对矿区内各类物资进行智能化管理，往往没有以移动数据终端 Android 操作系统为切入口，尚未建立实时、高效的矿产资源勘探管理平台。例如，中国石油西南油气田公司对下属重庆气矿，利用 RFID 和二维码电子标签建立一套车辆管理信息化系统，通过物联网与手持移动终端可以监控包括运载工具、物料、工作人员等在内的相关信息，管理部门可以在移动终端处可以实时查看车辆信息，以此完成资产可视化、智能化管理，大大提高了工作效率（邱日平等，2021；颜硕等， 2021）。王功文等（2021）利用人工智能对栾川矿集区的地学大数据信息进行深层次挖掘，建立三维多尺度矿区模型，利用信息化技术对成矿过程分析、矿区勘探、资源定量预测、矿区可持续化发展提供了一定的科学理论依据。李超岭等（2015）利用 Hadoop 的 HDFS（分布式文件系统）和 HBase（分布式数据库）作为存储基石，重塑非结构化地质数据的存储框架实现数据的高效组织与管理，并结合 Lucene全文搜索引擎的强大功能，融合地质领域的特定词汇库构建了索引系统，极大地提升了数据的可获取性和处理速度，为智能地质勘查奠定了坚实的基础。在矿业勘探领域，邱日平设计研发了一款可以对放射性测量数据分析并处理的辅助应用（胡青松等，2021），不仅有利于区域内地质及矿化现象直观、快速、自动地显示，同时这也将提高勘探人员在放射性编录工作的效率，为矿业勘探智能化提供了借鉴的模板，但是也仅从单一角度入手可复制性较低，功能性有待提高。

为了将现代信息科技与传统矿产勘查管理相结合，提出一种基于移动端的矿产资源勘查管理系统。该系统将安卓移动端作为突破口，提升各环节工作效率，旨在使广大矿产资源开发研究人员与勘探人员的工作更加高效便捷。本文所设计的系统不仅运用移动互联网技术克服时间与空间的限制，构建矿产勘查活动和主体之间通畅、高效的互联互通体系，而且有利于解决传统矿产资源开发与勘探中出现的透明度低、实时性弱、便捷性差等问题，可以提高信息化服务的水平与效率。

1 系统设计开发

1.1 系统开发环境与拓扑图

根据国家互联网应急中心统计发布的数据显示，对移动端操作系统的分布情况进行分析，目前至少有超78%的用户选择安卓移动终端，其用户高于使用其他终端的人员（黎璐，2015；邱日平等， 2021）。因此本文以 Android 移动端为操作平台，建立矿产勘查管理系统，利用目前广泛使用的 3G、4G 乃至5G网络作为通信渠道，将企业内部矿资源相关的各类信息化零为整，为各类工作人员提供各类实时的信息管理服务。

Andriod 操作系统由开源系统组织创立并且在谷歌集团主持设计完善的跨平台多用途智能系统，可以用于移动型的智能手机或者平板电脑等设备。安卓系统内核为开放性内核 Linux 操作系统（韩增军，2008；董颖，2014；黎璐，2015；方啸虎等，2020），使用用户分布最广泛，人数最多，所以本文所述系统利用 Android 系统开发设计程序软件。该系统网络拓扑如图1所示。

系统的移动应用服务端负责建立矿产资源相关的数据库，集成并整合企业内部各项资料与数据，对上传的矿区内各类信息进行地理编码与导航标定。同时系统结合地理信息系统技术（Geo-Information System，GIS）提供多源定位与地图服务，为方便驻外勘探人员提供丰富的数据和信息服务，满足开发决策部门多方面的决策开发部署。系统的通信运营商在系统中的主要作用就是负责移动数据终端与应用服务器端之间的数据信息交换，为保证不同场合下数据传输的效率与安全性（李超岭等，2015）。系统共支持两种传输方式，分别为 Internet 网络和 APN 专线。工作人员手持安装好系统客户端的便携式智能设备作为移动数据端，从而进行实时的数据访问与反馈。

1.2 系统结构

本文所设计的基于移动端的矿产资源勘查管理系统由用户输入层、功能应用层、移动通信层、数据层、基础设施层 5 部分构成。系统架构图如图2 所示。

用户输入层主要由手持的移动终端构成，为不同工作岗位的用户提供特定的矿产勘查管理平台入口，并完成在操作系统中用户客户端程序的安装和更新任务。

功能应用层的作用是接收、分析和处理移动端发送来的各项请求，然后再向移动端设备传送处理好的数据信息，如矿场储量信息、矿区资产使用状况、 GPS定位、突发情况预警等。同时还可以具备判断项目数据汇总，以及管理数据信息和权限分配等功能。

移动通信层实现了移动数据终端系统和与应用服务器之间的数据传输、加密和 GPRS 信息交换等一些常用功能。其网络传输方式包括 Internet 网络与 APN 专线，即包括有线网络和目前常用的 3G、 4G乃至5G网络。

数据库端主要任务为对移动终端数据、流程和系统工作进程进行存储与读写。系统数据库分为矿产资源 SQL 数据库、三维空间地图数据库两部分。项目生产过程中的各类数据依据统一的数据标准将地图坐标、矢量数据、照片、视频以及文本文件等类型进行分类储存，从而为系统带来通用的文件数据接口进行技术支撑。

基础设施层负责对整个系统提供强大的后端支持，可加设防火墙与不同属性的外部设备。外部设备可以为输入/输出终端、网络设备、安全运行环境、服务器、存储设备等。同时完成该系统中相关软件的数据集成、流程集成，以及对数据流内信息的分析、统计、决策等处理，以实现移动终端应用的综合性。

2 具体功能模块

平台功能主要分为数据库功能和基础功能两大板块，二者下属又细分为：GIS 空间数据库、SQL 数据库、地图服务、矿产资源管理、分析功能和系统设置 6 个模块。具体可表现为：（1）GIS 空间数据库模块：用于实现在线及离线的 GIS 空间坐标数据查询、新增、修改等功能；（2）SQL 数据库模块：用于实现项目资料、专业资料、工作日志等专业相关的信息查询功能；（3）地图服务模块：用于实现个人定位、路径规划、定位标定、路线追踪等功能；（4）矿产资源管理模块：用于实现矿产资源项目全过程相关数据的临时存储、记录和统计功能；（5）系统设置：用于完成系统登录、软件更新、清除对象等功能； （6）分析模块：用于实现地形坡度分析、空间距离测量和矿产储量分析等功能。具体系统功能模块如图3所示。

2.1 矿产资源SQL数据库构建

矿产数据库设计是指在矿产资源数据的支持下，满足系统设计需求的一个效率高、用途广泛、简单易用的数据库。

矿山地质工作的最大特点是综合性、复杂性、涵盖性，我们可以借鉴中国地质调查局的大数据平台，将对矿场造成影响的各项因素纳入矿产资源数据库的涵盖范畴（方啸虎等，2020）。传统意义的矿产勘查管理数据包括GIS地图坐标、遥感影像、地形地势、矿产分布、水文、周围环境数据、经济效益等多专业知识。数据类型具有海量数据、多类型、多源性等特点，包含有地图坐标、矢量数据、视频、照片、文本文件等。因此系统设计过程中需要充分结合矿产资源开发、勘探的数据特点，依据数据管理类型、数据储存模式等不同的维度进行分类，将数据库分为 GIS 空间数据库与矿产资源 SQL 数据库。以此来实现数据高效稳定加载、高效数据管理以及多源数据融合。

矿产资源数据库包含一张图表，内部包含多条数据项，每项数据背后又包含多类属性，包含矿区名称、编号、周边环境数据，矿区坐标、矿产分布、价值评估以及工作人员信息等等，具体属性如图4 所示。

2.2 系统GIS空间数据库建立

GIS 系统在矿产勘查管理方面的利用极其广泛，在绘制矿产分布图、记录矿产周边环境、矿区三维全景建模、个人定位、线路规划、导航标定方面都具有很好的效果。

将GIS系统应用于该矿产勘查管理系统一方面可以直观地展示已建立的矿区信息，建立矿区三维全景图，对不同矿区进行信息标定。另一方面可以为现场作业人员提供路线规划与导航功能。根据定期采集的移动终端设备信息绘制员工工作期间的活动轨迹，而无需单独绘制户外活动的路线图，充分保障了户外矿区勘探人员的生命安全。

智能移动终端 GIS 系统共有两种不同的开发选择：（1）使用范围较广的地图 API 服务，无论是免费还是收费，均还需要继续集成广泛使用、完善的 WebGIS 系统；（2）利用目前使用较少的付费空间数据库引擎以及数字地图，根据系统的需求进行开发。第一种选择投入低，效率高，非常契合该系统。这种模式网上常用的有高德地图等，在高德地图的官网可以找到详细的技术指导，保存其对应的 SDK 调用服务套件，网上也有丰富的开发经验可以借鉴。而采用第二种开发模式，首先用户付费才可使用空间数据引擎和数字地图，这样一来增加了投入，但相对于第一种选择而言，不仅可以增强系统的安全性，同时也可以改善系统的稳定性。本套矿产勘查管理系统主要采用第一种选择，即不考虑使用付费的空间数字引擎和数字地图，而是选择免费的地图API。然而，虽然此种方式投入成本低，但是没有第二种方式安全稳定。所以在下一步系统设计中会考虑选择付费的地图 API，以此来增加系统的可靠性。

通过GIS的手段可以得到各个矿区的地理位置及精确坐标，并通过点、线、面三部分重建三维矢量图。为了便于数据实时共享与高效利用，将其各项数据存储于 GIS 空间数据库中。矢量图信息在 GIS 空间数据库的属性表中包括地点、特征、路径规划等属性，具体如图5所示。

2.3 系统地图服务

由于考虑到系统的地图服务需要适合移动终端设备导航地图软件的开发设计，同时要兼顾可精准实时调用相应地图应用中的服务和数据。故移动端应用需要的地图服务可以采用 Android 地图 SDK，通过 SDK 实现一系列诸如定位、寻找线路、本地导航等功能。

其中位置服务是为 APP 用户提供自身位置信息的服务，用户可以查看自己所在的位置和周边环境以及目的地的位置和周边环境信息，它能够有利于用户认识自身环境并及时作出改善，主要是利用百度地图的API开发工具包进行Android的开发，在位置服务方面，需要使用的API有Android定位SDK 和Android导航SDK。

Android 定位 SDK 的作用是为智能移动终端软件提供 LBS定位服务接口，同时可以为软件开发人员提供方便准确的综合定位服务，软件开发人员通过此SDK可以让软件具有反应速度快、定位准确度高的特点。它具有精度高、覆盖广、流量小和速度快等四个优势，应用于矿产勘查管理平台系统可以帮助我们确定户外勘探人员的位置。

3 系统实现效果实例

本文所设计矿产勘查管理系统移动端界面如图6所示。

如图所示，通过本系统操作人员可以直观地看到特定矿区此时的项目作业人员信息，及相应的责任人与岗位分配。通过GIS技术和SDK的地图服务功能，可以采用三维可视化的方式直观地显示出某区域的矿区分布（用红色倒三角表示），同时也可以显示该区域的矿产成分、储产量预估以及项目勘探状态。在项目管理界面，我们也能够查询到登记入册的工作人员、物料、工具等资产的使用情况，同时还能够直观地观察到所属矿区的地面运输是否良好、通讯线路是否畅通等信息，实现矿区管理智能自动化。

4 结束语

本文将现代信息科技与传统矿产勘查管理相结合，设计了一种基于移动端的矿产资源勘查管理系统。将 Android 系统、GIS 引入矿产勘查管理，使得矿产开发勘探和GIS、Android、数据库四者得以充分融合，取得了良好的应用效果。通过 Android 定位 SDK 和 Android 导航 SDK，可实时跟踪现场勘查人员的移动路径，并实现多源定位、导航校准等功能，为工作人员提供了更加高效便捷的地图服务。系统在兼顾矿产资源数据信息集成的同时，设置了报警与紧急呼叫选项，也充分保障了采矿作业人员的生命安全。本系统能够将矿产勘查的各项信息以数字化的方式及时、便捷地呈现于工作人员的移动端。通过能够为适应矿产勘查工作安全高效便捷地开展进行了探索，开拓了矿产资源领域的智能化、高效化方式和方法。

目前构建方案还存在很多不足，系统细节之处还有待完善，尤其在实际应用过程中，软件功能繁多造成内存占用过大的问题，导致终端设备运行缓慢、卡顿，在下一步研究中还会进一步改善优化系统。

参考文献