基于MAPGIS建立地质图数据库的方法_以全国1_100万地质图数据库为例.pdf

第14卷第2期 2 0 0 8年6月 地 质 力 学 学 报 JOURNAL OF GEOMECHANICS Vol114 No12 Jun. 20 0 8 文章编号 100626616 2008 0220186207 收稿日期 2008204207 基金项目中国地质调查局地质大调查项目1212010511501和科技部项目 G99 2A2012d20202资助。 作者简介柯学19842 , 女,硕士,主要从事区域地质编图及地理信息系统的研究与应用。E2mail tadpole-keke hotmail. com。 基于MAPGIS建立地质图数据库的方法 以全国1∶100万地质图数据库为例 柯 学,丁孝忠,韩坤英,剧远景,庞健峰 中国地质科学院地质研究所,北京 100037 摘 要随着国家信息化的迅速发展,新技术和新理论的不断进步,地质图数据库 的建立成为当前发展的趋势。利用GIS建立地质图数据库,便于地质数据的存储、 查询、分析和更新,为实现了信息共享奠定了基础。本文以全国1∶100万地质图数 据库为例,从编图设计、资料准备、数据处理、投影变换、数据套合及接边、数据 库建立、数据检查及更新等几个方面介绍了应用MAPGIS平台建立地质图数据库的 方法。 关键词地理信息系统; MAPGIS;地质图数据库;属性库 中图分类号 P5文献标识码 A 0 引言 计算机技术和空间技术的广泛应用,促进了各专业学科的快速发展和交叉渗透。随着国 民经济建设和社会发展以及国家信息化的迅速发展,我国已建成一系列基础地理信息系统数 据库,这些国家级的数据库向全社会各类用户和各类专业信息系统提供了统一、权威的空间 载体,在国民经济建设、社会发展、国家安全和国防等方面发挥了十分重要的作用 [1] 。地质 图数据库的建立是当前发展的趋势,也是科学技术发展的需要 [2] 。利用GIS软件形成的不同 格式的地质图空间数据库,可以达到数据存储、查询、分析、检索的目的,实现了信息的共 享 [3] ,并且能对地质、地理资料及时更新,为广大地质工作者和地学用户提供最新、最准确 的全国性的地质图信息资料 [4] 。 MapGIS软件是我国自主开发的地理信息系统软件平台,集数字制图、数据库管理及空 间分析为一体,在我国国土资源调查工作中广泛应用。本文以全国1∶100万地质图数据库的 建设为例,讨论了在MAPGIS平台基础上建立地质图空间数据库的方法和步骤。 1 工作流程 111 编图设计 全国1∶100万地质图数据库包含了64幅1∶100万国际标准分幅的地质图和地理底图,涵 盖了中国陆地部分的地质、地理内容,因此在建库前要制定编图细则,编制地理底图和地质 编图流程图1 ,制订实施方案,建立编图所需要的图式图例、色标和系统库等。系统库 包括了子图库、填充图案库、线型库和颜色色谱库,它将图形中的文字、图形符号、注记、 填充花纹及各种线型等抽取出来,单独处理,在编辑图形时就可以直接使用。根据编图需 要,设计系统库中的子图、图案、线型和色标,建立全国1∶100万地质图的系统库是编图设 计中的一个重要方面。 地理新资料 1∶100万地 形图数据 数据预处理 点、 线编辑 拓扑处理 投影 变换 1∶100万地 理底图 套 合 1∶100万 地质图 数据预处理 点、 线编辑 拓扑处理 1∶50万 地质数据 地质新资料 地理、 地质 全要素图 数据检查 1∶100万地 质图数据库 图1 1∶100万地质图数据库工作流程图 Fig11 Main flow chart of the 1∶1 M geological map database 112 资料准备 全国1∶100万地理底图及数据库主要是为建立全国1∶100万国际分幅地质图数据库服 务,在地理内容的选取、数据库的结构等方面,充分考虑到地质图的特点和要求,采用国家 测绘局国家基础地理信息中心提供的2002版全国1∶100万全要素地理数据作为建库的基本 数据,在此基础上进行综合制图和编辑,并补充、更新2002、2003、2004年的地理资料,主 要是省界、居民地、交通等地理要素内容。 全国1∶100万国际分幅地质图数据库是以中国地质调查局1∶50万地质图数据库1999 年为基础,充分吸收新的1∶5万、1∶25万区域地质调查资料和专题研究成果,按1∶100万 分幅图的要求,进行必要的修改补充。 113 地理空间数据预处理 11311 图层划分 图层Layer是用户按照一定需要或标准把某些相关物体组合在一起 [5] 。为了将大量空 间数据存入计算机,首先要从逻辑上将空间数据抽象为不同的专题或层,如道路、居民地 等,一个专题层包含指定区域内地理地质要素的位置数据和属性数据 [6] 。1∶100万地理底图 数据库内的数据共分为7类要素境界、水系、居民地、交通、地貌、文化要素和地理格网 图2 ,每类要素又可分为1～4个图层表 1 。1∶100万地质图数据库内的数据根据国际相 关信息分类标准进行图层划分。 11312 数据处理 全国1∶100万地理底图及数据库,采用国家测绘局国家基础地理信息中心提供的2002 版全国1∶100万全要素地理数据库作为建库的基础数据。它的数据源是ArcGIS的Coverage格 式,首先要将数据格式转换为MAPGIS的Wl、Wt、Wp格式,在MapGIS平台上进行数据的 编辑、处理。作为全国1∶100万国际分幅地质图数据库中的一个子库,它主要是为地质图数 781第2期柯 学等基于MAPGIS建立地质图数据库的方法 据库服务的,因此需要根据数据库的特点和地理底图的功能,在图面负载允许的情况下,尽 量给用户提供更多的信息。编辑原则以取舍、合并为主,舍去与地理底图无关的要素和内容 和植被要素等,并补充、更新2002、2003、2004年的地理资料,主要是省界、居民地、交通 等地理要素内容。 1∶100万地理底图数据库 F47E49 境界图层 交通图层 格网图层 地貌图层 水系图层 其它图层 居民地图层 N52 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 图2 地理底图的数据库结构 Fig12 Structure of the geographic base map database 表1 地理底图数据库图层以J50幅为例 Table 1 Layers of the geographic base map database take Sheet J50 for example 地理要素图层名称图层内容描述 境界LJ50BOUND本层包括境界,政区和海岸线等,以及海区名称、岛屿名称等注记 居民地 水系 交通 地貌 文化要素 地理格网 LJ50RESIP本层表示居民地真形 LJ50RESIT本层表示居民点 LJ50NRIVER本层主要包括河流以及河流名称等注记 LJ50RIVER本层包括湖泊以及湖泊名称 LJ50SPRING本层包括井、泉等,以及井、泉的名称注记 LJ50RAIL本层包括铁路、铁路桥等 LJ50ROAD本层包括公路、小路等 LJ50CON本层包括等高线 LJ50PASS本层包括山口 LJ50SEA本层包括海深线 LJ50CORAL本层包括珊瑚礁等 LJ50DAM本层包括长城等 LJ50GRID本层包括经纬网 11313 投影变换 1∶100万地理底图是无投影的,经过处理生成有投影的地理底图数据,采用等角圆锥投 影,边缘纬线与中央纬线的变形的绝对值相等。投影中存在两条标准纬线,但不是指定的, 而是根据变形绝对值相等的条件确定的。两条标准纬线的近似值为 ψ1 ≈ψ S30′实际应用时,确定为ψ1ψS 30′ ψ2 ≈ψ N- 30′实际应用时,确定为ψ2ψN- 30′ 投影后的纬线为不同半径的同心圆弧,经线为不同夹角的同心圆半径。投影后的长度变 形和面积变形的变化规律在标准纬线上无变化,在两条标准纬线之间的变形为负值,在两 条标准纬线以外为正值。每幅图上最大长度变形值为 0103 ,最大面积变形值为 881地 质 力 学 学 报2008 0106 。 11314 空间数据套合及接边 地理底图数据库与地质图数据库是分别编辑处理的,地理底图和地质内容必须准确套 合,避免出现重大误差。全国1∶100万地质图数据库是采用MapGIS系统生成的标准图框, 最终套合到地理底图的标准图框,由于系统之间计算方法的不同产生了误差,导致了地质内 容与地理底图图框之间产生了缝隙,所以必须以标准图框为准重新建立拓扑关系 [7] 。 由于地质图是分幅编辑存储的,相邻图幅间研究程度、综合取舍程度不同,图幅在拼接 时就出现地质界线不衔接、地质内容划分不统一等问题,因此,每幅图都要与相邻图幅进行 综合研究及接边处理,保证数据的完整性与一致性。 2 数据库的建立 GIS最大的特点就在于它不仅包含了图形数据,而且包含了属性数据,属性数据可以更 好的反映出图形要素的意义。因此,建立属性数据库是全国1∶100万地质图数据库的建设重 点。地质图属性数据库是在数据库软件Access中完成的。 211 编制属性表 全国1∶100万国际分幅地质图数据库的属性表分为面元属性表、线元属性表和点元属性 表。在参考了全国1∶50万数字地质图、1∶250万中华人民共和国数字地质图、1∶200万中国 西部新疆、青海、甘肃、宁夏地质图数据库,俄罗斯编制的1∶100万国际分幅地质图和 1∶250万俄罗斯数字地质图的基础上,分别设计了面元、线元、点元属性表。表2、表3、表 4分别是面元和线元的属性表结构。 表2 面元属性结构 Table 2 Attribute structure of the surface element 字段名类型 宽度 字节 小数位说明 ①ID数值型8图幅代码加顺序号 ②TYPE数值型2面元类型 ③COLOR-NO数值型4色标号 ⑤FILL-NO数值型4填充图案号 ⑤FILL-COLOR数值型4填充图案颜色号 ⑥FILL-HEIGHT数值型42填充图案高度 ⑦CODE1数值型6地质年代代码 ⑧CODE2数值型6岩石名称代号 ⑨SY MBOL字符型40地质代号 λ υ UNITNAME字符型80名称 λ ϖDESCRIPTION字符型254描述 表3 地质界线及断层的属性结构 Table 3 Attribute structure of the geological boundaries and faults 字段名类型 宽度 字节 说明 ①ID数值型8 图幅代码 加顺序号 ②TYPE数值型2分类码 ③LSTY1数值型4线型码 ④LSTY2数值型4辅助线型码 ⑤CODE1数值型4断层编码 ⑥CODE2数值型6G B958299编码 ⑦ATTR字符型20线元性质 ⑧NAME字符型48名称 ⑨DESCRIPTION字符型254描述5 212 代码设计 全国1∶100万国际分幅地质图数据库中地质要素的代码主要参考了全国1∶50万数字地 质图, G B958299区域地质图图例,科技部“地球科学数据库系统WDCD”项目中1∶200 981第2期柯 学等基于MAPGIS建立地质图数据库的方法 表4 点元属性结构 Table 4 Attribute structure of the point element 字段名类型 宽度 字节 说明 ①ID数值型8图幅编码加顺序号 ②TYPE数值型2分类码 ③CODE1数值型6点元代码 ④SY MBOL数值型4点元符号编码 ⑤LONGITUDE字符型10点元位置经度 ⑥LATITUDE字符型10点元位置纬度 ⑦DESCRIPTION字符型254描述 万中国地质图库, 1∶250万中华人 民共和国数字地质图,地质图空间 数据库建设工作指南 2 10版, 2001112中国地质调查局。编制代 码时,主要遵循下列原则 1 唯一性一个代码只表示 同一类要素,不能产生多义和重 复; 2 继承性尽可能继承和沿 用1∶50万数字地质图中的代码; 3 系统性各类代码在数据 库的统一结构下,编制代码要有系 统规律; 4 扩展性各类代码为今后的进一步扩展留有空间; 5 实用性在建库、检索时要简捷方便。 401227 ┇ ┇ ┇ ┇ ┇ ┇ ┇ ┇ 岩 石 侵 入 岩 中 性 侵 入 岩 类 辉 石 闪 长 玢 岩 图3 全国1∶100万国际分幅地质图 数据库编码结构图 Fig13 Coding structure of the 1∶1 M geological map database of China 全国1∶100万国际分幅地质图数据库采用 6位编码,由大类码,一级、二级、三级代码 组成,例如401227代表辉石闪长玢岩。第一 位是大类码,二、三位为以及代码,第四位是 二级代码,最后两位为三级代码图 3 。 213 空间数据与属性数据的连接 属性库建成后,必须和空间数据连接起 来,才能形成完整的1∶100万地质图数据库。 由于每一个图形要素的ID码都是唯一的,所 以选用ID码将属性数据与空间数据关联起来。 3 数据检查和更新 311 数据检查的主要内容 为了保证数据库的数据质量,在建库工作过程中要严格按照有关规定,严格进行分层、 编码和建立图元的属性库,保证图元之间的拓扑正确性,建立数据质量标准,确定数据质量 检查内容和方法。检查的项目包括空间数据精度、属性数据正确、逻辑一致性、图形质量、 文档资料等。 312 数据检查的方法 数据检查可以利用计算机检查软件和人工抽查两种方法。 1利用计算机检查软件检查 利用软件对数据进行检查,是否存在重复图元和微小图元,判断其正确性;检查图层、 属性结构、属性字段的正确性;检查地质年代代码与地质代号、色标号、花纹符号一致;检 查拓扑关系等。 2人工抽查 091地 质 力 学 学 报2008 检查同一图层弧段和界线的套合,不同图层间的套合,主要是水系和地层,断层和地 层,断层和岩体,地层和岩体界线之间的套合关系;检查水体、海岸线、雪被与地质体边界 线是否重合;在喷墨图上检查地层之间、地层与岩体之间的压盖关系;在计算机上检查地层 之间、地层与岩体之间各图层的压盖关系;检查地理底图图廓的精度;检查地质体的图面表 示与属性内容一致;检查图幅内相关省、自治区、直辖市边界地区地质内容的接边;检查相 邻图幅之间地质、地理内容的接边;检查属性内容,属性表内容与图元编号一一对应。 3建立质量控制文档,记录补充、修改、更新的地质内容。 4 结论 1应用MapGIS建立地质图空间数据库,必须首先制定编图细则,建立统一的编图建 库流程,为编图和建库工作打下扎实的基础。在数据处理时,要保证数据质量,避免繁琐的 修改工作。 2在建立地质图数据库的过程中,对编图方法、编图理论、数据库技术等有了更深入 的认识和理解,建立了一套比较完善的1∶100万地质图编图及数据库建立的技术流程和方 法,加快地质图的成图速度。 3地质图数据库需要不断更新和维护,及时反映我国近年来国土资源大调查中所取得 的地质调查、矿产勘查以及科研新成果。 4在今后的工作中,要结合网络地理信息系统,在互联网上发布地质图数据库,向社 会展示地质调查成果,方便地质工作者和地学用户进行数据查询检索,使信息资源在更大范 围内共享。 参考文献 [ 1 ] 翟亮,唐新明,周一,等.国家基础地理信息数据库内容的完善[J ].测绘通报, 2006 , 1 47～481 [ 2 ] 韩坤英,丁孝忠,范本贤,马丽芳,剧远景,王振洋. 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The geological map database based on GIS is convenient for the storage , inquiry , analysis and updating of the geological data , thus laying a foundation for ination sharing. Take for example the 1∶1 M Geological Map Database of China , this paper introduces the of building the geological map database based on MAPGIS in such aspects as mapping design , data preparation , data processing , projection conversion , map connection , database building and data examination and updating. Key words geological ination system; MAPGIS; geological map database ; attribute database 291地 质 力 学 学 报2008 附表 山丹台体应变仪同震变化基本参数 Table 1 Basic parameters of body strain in the same earthquake change at the Shandan station 发震时间震中位置 日期时刻纬度经度 震中距 Πkm 最大振幅 Π10 - 10 震级发震地点 20082721939∶2710371514213355812976MS713日本本州东海岸近海 20082721826∶02103214105127921322MS411四川青川县 20082721758∶221333129211103317100MS513青海唐古拉地区 20082721526∶211531161048351471MS510四川绵竹 20082721358∶2914211112018270717190MS610台湾恒春海域 20082721235∶081121111201927141366MS512台湾恒春海域 20082720732∶5210471112319841533MS416黑龙江龙江县 20082720512∶05125319153114203141381MS716鄂霍次克海 20082720536∶231524151171922271024MS414福建厦门市、龙海县交界地区 20082720323∶00103518881311951773MS511西藏班戈县 20082622947∶271935178813119915124MS515西藏班戈县 20082622338∶32153214105117881322MS411四川青川县 20082621925∶58123218105157651333MS414四川青川与陕西宁强交界 20082621812∶14173313921110261767MS510青海唐古拉地区 20082621823∶33193513911297518116MS514青海治多县 20082621751∶44193218105167691838MS415陕西宁强县 20082621443∶4215391114018338819666MS710日本本州东部 20082621123∶20123019103148971270MS510四川汶川县 20082621127∶28163218105187791129MS413陕西宁强县 20082621015∶3910331292104019113MS514青海海西唐古拉山地区 20082621004∶18133313911910411276MS511青海海西唐古拉山地区 20082621004∶581033129119104811129MS515青海海西唐古拉山地区 20082621005∶0218491221520321772MS512鄂伦春自治旗与阿荣旗交界地区 20082620928∶36103114103188511871MS510四川彭县 20082620956∶23193312921210261667MS510青海海西自治州 20082620825∶2516382114672015167MS611希腊 20082620814∶29103215105117781349MS417四川青川县 20082620742∶04173214105168091043MS416四川广元市 20082620732∶47183215105127821319MS410四川青川县 20082620728∶34183215105147901629MS413四川青川县 20082620502∶32123217105157751129MS413四川青川县 20082620541∶081232131057941672MS510四川青川县 20082620526∶41133213105117981519MS410四川青川县 20082620259∶2116251211724511252MS510台湾台北 20082620157∶1718201112113282710279MS613巴士海峡 20082523134∶21193216105147801719MS410四川青川县 20082523122∶421832141057841519MS410四川青川县 20082522946∶011964- 21752115275MS615冰岛 20082522948∶43103216105157851043MS416四川青川县 20082522835∶11123217105147701849MS417四川青川县 20082522759∶36123215105127821349MS417四川青川县 20082522737∶531232181051676918184MS517陕西宁强县 第2期彭 华等山丹地应力监测站体应变仪的地震效应 续表1 Table 1 continued 发震时间震中位置 日期时刻纬度经度 震中距 Πkm 最大振幅 Π10 - 10 震级发震地点 20082522703∶241132171051677916123MS514四川青川县 20082522521∶471032161051478017460MS614四川青川县 20082522453∶34153215105127821322MS411四川青川县 20082522410∶241732121058041819MS410四川江油市 20082522222∶27153216105147801719MS410四川青川县 20082522129∶52163214105117881329MS413四川青川县 20082522133∶13163213105128021437MS415四川青川县 20082522042∶28163215105147901619MS410四川青川县 20082522052∶36143213104197901972MS510四川平武县 20082521908∶3413421413211261619185MS612东俄罗斯东海岸近海 20082521906∶541932151051378614123MS514四川青川县 20082521908∶591032111058151055MS418四川江油市 20082521808∶2314321110581510800MS610四川江油市 20082521733∶11133212105118081625MS412四川江油市 20082521716∶52103113103158551871MS510四川汶川县 20082521700∶13193216105147801722MS411四川青川县 20082521714∶46133112103158661681MS511四川汶川县 20082521620∶49113215105117781319MS410四川青川县 20082521634∶39163214105127921329MS413四川青川县 20082521625∶491031141031283819200MS519四川理县 20082521610∶00163215105117781319MS410四川青川县 20082521504∶08113216105167891433MS414四川广元市 20082521501∶08103116104128401971MS510四川安县 20082521429∶45123213105117981510MS415四川江油市 20082521400∶33103214105117881310MS418四川青川县 20082521426∶441031141048561840MS511四川什邡县 20082521454∶361531131031485317156MS516四川汶川县 20082521427∶5310221612125931959MS511台湾台东 20082521310∶31183216105157851022MS411四川青川县 20082521331∶32133214105117881338MS415四川青川县 20082521313∶02153215105157941833MS414四川青川县 20082521351∶361532131057941643MS416四川青川县 20082521311∶01103215105127821322MS411四川青川县 20082521353∶031732131057941656MS418四川青川县 20082521351∶32173215105137861433MS414四川青川县 20082521319∶161532131057941656MS418四川青川县 20082521307∶111030191031489712298MS611四川汶川县 20082521336∶34163214105127921333MS414四川青川县 20082521325∶50163216105127721325MS412四川青川县 20082521354∶04193215105127821329MS413四川青川县 20082521354∶46143113103158551881MS511四川汶川县 20082521346∶221731121031486415105MS513四川汶川县 20082521351∶29113214105127921349MS417四川青川县 20082521345∶31173117104158391393MS512四川安县 地 质 力 学 学 报2008 续表1 Table 1 continued 发震时间震中位置 日期时刻纬度经度 震中距 Πkm 最大振幅 Π10 - 10 震级发震地点 20082521308∶5011311410485618178MS517四川什邡县 20082521355∶24173119105118391232MS414四川江油市 20082521346∶141632151057741333MS414四川青川县 20082521354∶30183113103148531771MS510四川汶川县 20082521334∶15163215105117781325MS412四川青川县 20082521228∶561231103158881370MS510四川都江堰市 20082521205∶29133113103168571971MS510四川都江堰市 20082521246∶09153217105157751150MS511四川青川县 20082521240∶541331103158881363MS511四川汶川县 20082521223∶28183217105137661510MS415甘肃文县 20082521206∶33113212105158241610MS411四川剑阁县 20082521204∶39123216105137761410MS412四川青川县 20082521252∶22133216105157851015MS417四川青川县 20082521210∶581431141031684711780MS610四川汶川县 20082521223∶401131103138841470MS510四川汶川县 20082521242∶26143115103198431593MS512四川什邡县 20082521207∶03113113103188621571MS510四川彭县 20082521247∶29103211105158341655MS418四川剑阁县 20082521221∶47133113104118701192MS512四川绵竹县 20082521234∶471831103158881370MS510四川汶川县 20082521243∶15103110315888132831MS610四川汶川县 20082521228∶04103110314886133652MS810四川汶川县 20082521142∶0019241221525861760MS516台湾以东海中 20082520845∶0619361114116354117751MS711日本本州东海岸近海 20082520233∶361052- 17716616012562MS710安德烈亚诺夫群岛 20082422428∶45102312117260913219MS611台湾东部海中 20082422014∶481946821717191666MS511新疆裕民县 20082421230∶1213- 5516158141179918532MS711麦夸里岛地区 20082420946∶2011- 201216819960911734MS713洛亚尔提群岛 20082323032∶29103810210613129MS510甘肃肃南裕固族自治县 20082323030∶511539513402511487MS618北苏门答腊西海岸远海 20082322639∶28113517811617731658MS510新疆于田县 20082322424∶411032161101110491923MS412湖北竹山县 20082322136∶55162415971616251959MS510云南盈江县与缅甸交界地区 20082322102∶57163513811318121957MS510新疆洛浦与西藏日土交界地区 20082322126∶16153515811517881875MS512新疆于田县 20082322110∶41103515811517881857MS510新疆于田县 20082322112∶03103515811517881875MS512新疆于田县 20082322138∶58163515811517881865MS511新疆于田县 20082322133∶0216351681161776191190MS713新疆于田县 20082321124∶141639191181915161214MS319河北卢龙县 20082321045∶1310351141712621325MS413河南封丘、长垣与兰考交界 20082320657∶541526141181721271019MS412福建宁德市古田县 20082320531∶471323121201725231759MS511台湾台南、高雄县间 第2期彭 华等山丹地应力监测站体应变仪的地震效应 续表1 Table 1 continued 发震时间震中位置 日期时刻纬度经度 震中距 Πkm 最大振幅 Π10 - 10 震级发震地点 20082320311∶1419131312518371910437MS617菲律宾群岛地区 20082222602∶1716- 2129918455917612MS710印尼苏门答腊南部地区 20082222606∶0318- 2149919458116412MS617印尼苏门答腊南部地区 20082222536∶3416- 2141004581131348MS716印尼苏门答腊南部地区 20082222446∶2019- 213100457012361MS616印尼苏门答腊以西海中 20082222008∶3216218964037111594MS717印尼苏门答腊 20082221833∶0211231312115257110100MS515台湾花莲沿岸 20082220838∶18141017- 41191332116669MS713中大西洋海岭 20082122343∶351532148512161614114MS515西藏改则 20082122314∶53120199715423011421MS617印尼苏门答腊北部 20082121654∶461732158512161018221MS610西藏改则县 20082120926∶471032158512161018723MS619西藏改则县 200721222211∶0915- 21413911599316152MS610印尼查亚普拉地区 200721221930∶27195113- 17916605718564