概念结构设计是将需求分析得到的用户数据需求进行抽象并转换为信息界结构的过程。信息世界结构又称为概念结构或概念模型(ConcePtMedel)，是按用户观点对数据和信息建模，是现实世界到机器世界的一个中间层次，独于机器和具体的数据库系统，是各种数据模型的基础，是数据库设计的关键。
实体一联系模型即E一R模型是目前表示概念结构的最有效的方法之一，它过抽取实体(Entity)和实体之间的联系(Relationship)来表达概念结构。
地质矿产资料的成果主要有四类基本形式:(l)目录薄，(2)文档(文字资料)，(3)图件，(4)表格。在现代矿床勘探过程中，由于计算机运用，有时可能包括电子文档(Word文档)、电子表格(Excel表格)、电子录像等电子介质资料和遥感影像、图片、声音、图像、幻灯片等多媒体资料。
除了包含地质矿产资料的成果以外，为了保证数据库的安全，地质矿产基数据库还必须包含一些用户资料。对于不同的用户使用资料的权限必须受到制，因此，对于各个资料均需要数据库管理员或者部门管理员(DBA、DataBase Administrator)来设置用户的权限，这种设置是允许读、写等。
以上资料成果可以抽象为下述实体:
(1)目录条目实体:资料分类体系树形结构中的结点可以抽象为目录条目，称为目录条目实体(DirectoryItem，记为DirItem)。
(2)文档数据实体:纸介质文档(勘探报告、研究报告等)、电子文档(Word、PDF、PPT等文档)、电子表格(Excel表格等)、多媒体资料(遥感影像、图片声音、图像、幻灯片等)、软件包等数据的表示和存储，统一抽象为文档数据称为文档数据实体(DoeumentData，记为DoeDat)。
(3)文档特征实体:对文档数据的特征(名称、日期等)进行描述的条目，称为文档特征实体(DoeumentCharacterization，记为DoeCha)。文档特征实体为文档数据的元数据(Metadata)。
(4)图件数据实体:纸介质图件(综合地质图、剖面地质图、中段地质图等)、电子图件(各类地测图件的扫描光栅文件、M即GIS、Maplnf。、ArcGis的矢量化文件等)等数据的表示和存储，统一抽象为图件数据，称为图件数据实体(MapData，记为MapDat)。
(5)图件特征实体:对图件数据的特征(名称、日期、比例尺等)进行描述的
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条目，称为图件特征实体(Mapeharaeterization，记为MapCha)。图件特征实体为图件数据的元数据。
(6)表格数据实体:可以用二维表格表示的数据(如样品化验分析数据)，统称为表格数据实体(TableData，记为TabDat)。
(7)表格特征实体:对表格数据的特征(名称、日期等)进行描述的条目，称为表格特征实体(TableCharaeterization，记为TabCha)。表格特征实体为表格数据的元数据。
(8)孔数据实体:矿床勘探工程(如钻孔、坑道、探槽等)在几何形状上均为线状，均具有工程位置、轨迹形态、地质编录、样品化验等数据，具有相同的或相似的数据构型，都可用二维表格来表示。这些勘探工程的数据是地质分界、矿体圈定的主要数据来源，由于其相似的数据构型，统一抽象为孔数据(HoleData)。孔数据包括孔口坐标数据实体(HoleCollarData，记为HoleCollarDat)、孔迹测量数据实体(HoleSurveyData，记为HolesurveyDat)、地质编录数据实体(HoleCodingData，记为Ho1eCodingDat)、样品化验数据实体(HoleSampleData，记为HolesampleDat)。
(9)用户实体:用来描述使用本系统的用户信息的数据(如所在部门、密码、名称等)，称为用户实体。
(10)权限实体:为了维护系统数据的安全，对每个条目和用户都赋予了不同的权限(如:只能浏览、允许所有操作等)，称为权限实体。
这些实体之间的联系如下:
(1)目录条目实体可以是某个目录条目实体的子条目，也可以是其它目录条目实体的父条目，即目录条目实体与其子条目之间的联系为一对多联系，同时，目录条目实体是有分层级别的。由目录条目实体集及其上的联系构成的结构是资料分类体系的概念模型。
(2)一个末级目录条目实体可以包含多个文档特征实体、图件特征实体、表格特征实体，即目录条目实体与特征实体之间的联系为一对多联系。
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图 7 矿山信息的实体联系图
（2）地质矿产数据库的逻辑结构设计
数据库逻辑设计是把信息世界中的概念模型利用数据库管理系统所提供的工具映射为计算机世界中为数据库管理系统所支持的数据模型，并用数据描述语言表达出来。
目前通用的数据库管理系统都是基于关系模型实现的，所以，地质矿产数据库中的各种数据的存储与管理系统主要是基于关系型数据库系统的。
关系模型的逻辑结构是一组关系模式的集合，E一R图向关系模型转换的关键是将实体和实体间的联系转换为关系模式，且其转换需遵循一定的原则。 ? 目录条目的关系模式
资料分类体系的概念结构是通过目录条目实体集及其上的联系表达的，E一R图表明，其结构是一种非线性的树形结构。非线性的树型结构与层次模型的树型数据结构相一致，但与 SQL Server的数据库平台的关系模型的关系型数据结构不一致，因而基于关系模型的关系型数据库不直接支持树型结构数据的存储和访问，须从逻辑模式角度，设计合适的逻辑结构，实现非线性的树形结构向线性的关系结构转换。
5.5 系统开发的关键技术
（1）多维度矿山信息的组织与管理
总体上采用关系数据库的复合关键字，构成整体信息的树形结构，进行关联组织与管理。图8给出矿山信息的组织示意。
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企业维表矿山企业-key地址企业编码? ? 矿山事实表矿山企业-key矿山产品-key矿床-key矿山设备-key矿产储量矿山产量矿山利润矿山资产? ? 作业状态 ? ? 矿山资源表矿床-key成矿年代矿石成分矿石品位矿层厚度地理位置? ? 时间维表时间-key秒分时日月年产品维表矿山产品-key产品类型价格生产时间? ? 矿山设备表矿山设备-key设备名称价格安装位置作业状态? ? 位置维表位置-key地区经度维度高程
图 8 矿山信息组织与管理示意
（2）三维地质模型的建立与分析应用
在平台系统中嵌入3DGIS软件（如：3DMine）,利用其对图形信息的组织与分析功能实现对矿山的3维图形显示、分析，同时可根据实际的具体要求进一步开发三维建模与分析引擎系统，通过对信息进行空间关系与拓扑分析，建立三维实体模型，并进行分析计算。图9 为三维模型建立过程示意。
地质实体模型品位块段模型三维建模引擎地质特征解释空间关系分析拓扑关系建立工程设计模型可视化分析模型矿山资源信息数据仓库数据整理与编码开口坐标钻孔测斜品位信息岩性信息地形图剖面图平面图生产信息安全信息设备信息 图 9 三维建模的主要技术流程示意
6系统开发的可行性
6.1 技术可行性
矿山信息集成管理平台项目的提出符合矿山行业技术发展的趋势，与国家政策和战略相符合，与时代的潮流相匹配。项目研发将严格依据软件工程的规范进行，采用生命周期与渐进原型法相结合的技术路线。
该项目的技术方案符合当前矿山信息化建设的主导设计思路，具有开放性和
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前瞻性。系统的软硬件环境选型和开发工具软件功能丰富，具有技术成熟性，采用基于web的应用软件开发技术是目前的主流软件开发技术，具有广阔的拓展空间，可提供便捷的操作和维护。
项目研发团队由河北钢铁集团矿山设计研究院、东北大学系统工程研究所、东北大学秦皇岛分校的专家、学者和博士，硕士研究生组成。
6.2 经济可行性
项目研发将在有限的时间和经费约束下，完成预定开发目标。开发周期约10个月，具体时间节点见系统开发进度安排。系统投入使用后，将规范现有资料信息的采集、传递、存储流程，提高工作效率，提高信息的共享和使用，为优化管理与决策，科学进行矿山的开采、评估分析提供强有力的技术手段，从而产生显著的经济效益和社会效益。预计系统投入使用后，1-2年产生的效益即可收回投资和运行成本。长期使用后，该平台中将积累完整的矿山信息，为矿山的可持续发展，提供良好的保障，将产生难以预计的经济效益和社会效益。因此，开发矿山集成管理平台应用软件系统在经济上是完全可行的，也是非常必要的。
7 系统开发流程、进度计划安排
河北钢铁集团矿业矿山信息集成管理平台系统开发过程，将严格按照软件工程的规范进行。采用生命周期结合渐进原型法的开发技术路线，将公司领导与各部门对系统的需求，经由需求分析、软件概要设计、详细设计和编码阶段逐步转化为应用软件的物理实现。主要开发工作步骤、阶段工作成果，以及各阶段开发工作量见图10所示。
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图10 河北钢铁集团矿业矿山信息集成管理平台开发工作计划
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数字化矿山建设建议书
