1系统总体设计

1．1系统开发的目标(1)将矿山地质环境相关的空间数据和属性数据进行录入，检索，查询和更新，并利用矿山地质代价核算评价技术，实现矿山地质环境损失核算，矿山环境污染损失核算，资源损毁、损失核算等功能模块的开发。(2)利用云计算技术构建高度灵活可扩展，标准化，自动化的基础架构平台，实现资源共享，提高资源利用率，确保系统的“零”中断。(3)探索矿山地质信息技术与云平台融合方案，为解决矿山地质信息技术“孤岛”问题，积累更多经验。

1．2系统开发的原则(1)先进性原则。采用微软最新开发平台．net4．0框架进行开发，采用系统工程思想，满足系统性能可靠，易于维护的要求。并充分考虑矿山企业的业务发展和信息技术的进步空间，将业务和信息技术有效结合。(2)统一性与规范性原则。在结构上实现开放，基于业界开放式标准，在国家相关标准和行业标准的指导下，采用遵循统一、规范的信息编码和坐标系统、规范的数据精度与符号系统等。(3)可扩展性原则。系统在设计的过程中，采用标准的API接口，满足客户后续的定制需求。同时底层数据接口已经预留了扩充升级的余地，为今后系统升级奠定了基础。(4)适应性原则。为应对今后不断发展和完善的统计核算方法、调查方法和指标体系，系统采用了组合建模方式，具有广泛的适应性。(5)实用性原则。系统结构应简洁，功能方便、灵活，用户界面友好，便于操作。

1．3系统体系结构设计

1．3．1系统基础设施架构设计矿山地质环境代价核算系统是以融合基础架构(HPCloudSystemMatrix)作为基础进行设计，从逻辑上划分为3层，普通用户通过资源请求层获取资源，包括创建或者访问矿山地质环境代价核算业务系统，管理员用户通过资源请求层实现对矿山资源地质环境代价核算业务系统实例的生命周期管理，包括增加CPU、内存、硬盘空间、启动关闭实例等。当用户确定提交服务目录的资源时，云控制器会调用工作流引擎检查资源的有效性，反之，则返回错误提示资源不足。如果资源满足要求，资源交付层将会通过工作流引擎，通知资源供应层供应资源。资源供应层根据资源交付层的要求分配计算资源、网络资源以及存储资源，同时会调用相应的安装源自动完成系统的安装与部署。底层的资源管理器利用虚拟化资源层将具体的硬件资源(服务器，存储，网络)进行池化，形成服务器资源池，存储资源池和网络资源池供上层使用。资源的池化利用VMware的ESXi或者Mircosoft的HyperV以及Linux的KVM实现的，因而本设计方案支持客户多种虚拟化选择，资源的监控借助HP的InsightDynamic软件实现。

1．3．2系统逻辑业务架构设计(1)矿山地质环境损失核算。在矿产资源勘查开发利用过程中，由于采矿活动的影响而产生的地质环境变异或破坏事件，主要包括矿区地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡，含水层破坏损失补偿，地形地貌景观破坏造成的经济损失等。(2)矿山环境污染损失核算。在矿产资源开发过程中，所产生的废水、废气、废渣对环境造成损害，由此带来的经济损失。(3)水土流失损失核算。在矿产资源开发利用过程中，因施工或者开矿所产生的废石和矿渣引起土壤退化和植被破坏，造成土壤养分、水分损失等，由此带来的经济损失。

1．3．3系统空间数据库架构设计作为一个完整的矿产地质数据库系统，从业务的角度应该包含地质损害数据，未用矿产资源破坏数据，土地资源损失数据，森林生态系统破坏数据等，涵盖几乎全部进行地质环境代价核算业务技术工作数据。同时考虑到数据的易维护性和性能，将每个专题分别建库。另外，针对云平台的系统维护数据，譬如主机信息，系统资源池分配与回收信息等专门引入了一个云平台数据库进行保存。通过对整个系统进行总体分析，对数据进行层次划分，分别为基础数据层、专题代价核算数据层、专题空间数据层。基础数据层由云平台基础信息库、系统管理模块库组成，云平台基础信息库由HP云平台管理引擎自动维护和处理，主要维护数据包括云平台资源池信息，系统资源利用率信息，基础设施的生命周期信息等，系统管理模块库中主要包含用户权限信息，矿产资源信息，矿种信息，工业产值信息，人均GDP信息等;专题空间属性数据层能够对进行业务系统代价核算的成功数据进行查询，检索和保存。

2系统实现与自动化部署

2．1系统软件、硬件平台该平台采用HPCloudSystemMatrix(version7．2)作为底层资源平台，以C#作为主要开发语言实现，

2．2数据库设计

2．2．1空间数据库空间数据库存储图形数据，图形数据分为平面图形数据和遥感数据。建立平面图件库，首先利用计算机将平面图件数据栅格图形进行矢量化。平面图形数据又被拆分为3层———“图幅—层—目标”，根据地物分类和用户的实际需要，设计出相应的图层。并根据图形上不同的要素类型，将图形要素分为道路、水域、塌陷地、林(草)地、耕地、工矿用地、复垦区、地面建筑物、井下巷道、采掘工作面等10类，在矢量化过程中，将相同类别的图形要素放置在同一图层上，因此，一个平面图件被分为10个图层。遥感图像库存储的数据来源于利用遥感技术对矿山环境进行长期的动态监测获得的遥感数据，遥感数据包涵了地面物体的各种特征量，通过提取与分析这些数据实现对环境的监测与环境变化的反演，可为矿山环境管理提供直接、客观的数据支撑。

2．2．2属性数据库属性数据库主要存储矿山地质环境代价核算逻辑运算相关的数据和空间数据库中的图形上每一地物对应的若干属性数据。根据矿山地质环境代价核算的要求，设计各种表格，并规定各个数据项的类型、长度等，属性数据库具体的结构与矿山地质环境代价核算的逻辑业务关系表格一致。各数据表间通过ID号建立查询关系。

2．2．3成果数据库成果数据库主要为某地区矿产资源开发代价核算的成果数据，如:矿山地质环境损失代价核算、矿山环境污染损失代价核算、水土流失损失代价核算等。通过建设成果数据库可以系统地检查前期矿产资源开发环境影响评价工作过程中资料收集的完备性，提高下一步综合研究工作目标的清晰度，从而可以对该地区矿产资源开发的整体情况进行代价核算，为矿山地质环境保护工作奠定基础，为矿产资源开发和矿山环境的恢复治理工作提供决策依据。

2．3系统云图设计与自动化部署系统将业务处理模块部署在一台虚拟机(Min-eralApplication)上，将数据库服务器部署到另一台虚拟机(MineralDatabase)上，实现系统的自动化部署和升级。登录到云平台后，通过拖拽图标完成系统基础设施的构建，进行简单的连线与配置。通过该云图(矿产地质环境代价核算业务系统)，普通用户就可以利用该云图进行自动化部署。系统自动化部署成功后，登录系统，进入各个系统模块进行相应业务的代价核算。

3系统安全设计

私有云计算安全涉及数据异地访问风险、数据存放地风险、信息管理风险、数据隔离风险、法律调查支持风险、持续发展和迁移风险等内容。结合该系统特性，云平台的安全控制方案为:(1)硬件层次上，将服务器、网络、存储采用冗余技术，保证运算平台的高可靠性，同时利用HPVC虚拟化技术来实现整个刀片的“热插拔”，提高系统的可用性。(2)在软件层次上，由于所涉及的矿业数据安全级别要求较高，将不同运行模块的数据分别建立子数据库，既确保数据的安全，又有利于数据的备份和维护。引入设置权限域和角色的方式，有效管控权限域内的数据源，根据权限隔离数据，防止误操作和越级行为，还可以采取数据加密和身份认证作为进一步的安全管控措施。(3)利用HP云平台提供的安全监控技术，实时监控平台的数据流向，记录操作日志，并定期分析数据异常，防止机密数据或信息被窃取或篡改，防止网络被恶意渗透或监听，确保系统安全稳定运行和数据安全。

4结语

通过将矿产地质环境代价核算业务特点与云计算技术相融合，提出了有效的系统架构设计方案，并验证了其可行性。下一步的工作重点是将大量的矿产资源信息系统进行架构的调整、迁移到云平台中，在保证系统高可用性的前提下，提高资源利用率，实现矿产资源信息系统的“大集中”。

作者：杨耀红单位：中国国土资源经济研究院