基于GIS的礦山地質測繪數據集成系統設計

徐 英

（湖南省地質測繪院，湖南 衡陽 421099）

礦山地質測繪是礦山開采的重要組成部分，是保證礦山有效開采的重要前提。在進行礦山開采中，會利用衛星遙感技術、全球定位系統和地理信息技術集成礦山地質測繪數據，本文就是基于GIS的礦山地質測繪數據集成系統進行設計。隨著獲取數據的技術不斷提高，礦山地質測繪數據集成系統取得一定的成果，但由于測量的數據越來越龐大，提高了數據集成的難度，在現在的地質測繪數據集成系統中對空間數據的管理不規范，對關系數據庫沒有進行關聯，導致地質測繪數據集成產生一定的誤差。通過利用GIS技術對礦山地質測繪數據集成系統的設計，提高礦山地質測繪數據集成的效率以及準確性。

1 礦山地質測繪數據集成系統硬件設計

在進行礦山地質測繪數據集成系統的設計時，要加大對礦山地質測繪數據集成系統硬件設計，系統運行的主要對象就是數據，數據是最終結果的形成條件，是利用對數據的分析。中心引擎模塊是整個系統的核心硬件，數據傳輸模塊是對數據進行傳輸，由于數據的來源是多源化的，所以需要在數據傳輸模塊上設置傳輸接口[1]。利用數據運輸模塊傳入進來的數據運輸到中心引擎模塊上，利用中心引擎模塊對數據進行加工處理，得到有效數據。數據的有效性，保證了結果的準確性。把數據運輸模塊的接口與數據源相連接，設計中心引擎模塊，形成一個完整的礦山地質測繪數據集成系統基礎模塊，為數據集成形成一個安全穩定的環境，提高基于GIS設計的礦山地質測繪數據集成系統效率。

2 基于GIS的礦山地質測繪數據集成系統軟件設計

（1）設置地質測繪數據管理程序。利用多源數據融合技術，設置地質測繪數據管理程序，將GIS技術應用到礦山空間數據管理程序，由于礦山的地質會因為外界環境因素發生改變，所以需要對礦山地質進行實時監控，探測出來的數據也會隨著外界環境的改變進行變動[2]。系統數據管理是數據集成系統中最重要的部分，數據的真實性和安全性嚴重關系礦山開采的進程以及礦區工作人員的人身安全。我們將采集回來的數據以tab格式入庫，把收集到的數據轉換為表結構形式的文件，tab格式可以根據不同采集的時間和采集范圍進行分類，提高數據處理的效率，數據的管理是礦山地質測繪數據集成系統軟件設計中的一個重要組成部分，加強對這一軟件的設計。

（2）基于GIS構建統計分析模型。利用GIS技術構建統計分析模型，有利于提高礦山地質測繪數據集成的效率，在進行構建統計分析模型時，需要提取多個因子，對不同維度進行分析，掌握每個因子之間存在的關系，根據因子之間的組合方式構建模型。由于模型中存在很多模糊因子，模糊因子在很大程度上會影響數據集成目標，所以需要對模糊因子進行影響分析。通過采用綜合指數評價模型的加權平均法進行計算。如下列公式所示：

在公式中，用Qn表示評價因子的指數，Qn是表示第n個因子的評價指標值，fn表示的是由于地質測繪的范圍不同對各個因子的作用權重。通過不斷迭代計算，計算出最優的評價綜合指數。根據計算的結果構建統計分析模型，實現數據集成，如圖1所示。

圖1 數據集成圖

由于設置的地質測繪數據管理程序，可以對數據進行有效的分類整合成不同要素的數據類型，滿足統計分析模型對數據的要求，通過模型進行分析最終實現礦山地質測繪數據的集成[3]。所以利用GIS技術進行數據集成模型的構建，確保了模型的穩定性，數據在模型中能夠有效地進行分析，根據數據之間的關系，劃分數據的種類，通過模型掌握數據之間的組合關系，把分析出來的有效數據進行數據集成，集成在一個平臺上，為下階段實現測繪數據集成可視化。

（3）實現測繪數據集成可視化。礦山勘探的數據呈現出多源性、異構性、多時空性以及不同坐標系，所以數據設計的數量和范圍很多。將礦山地質測繪的集成數據轉化為圖形實現數據集成可視化，由于礦山勘探產生的數據較多，及時實現了數據集成，數據量也是龐大的，所以充分利用可視化技術把數據集成加工成圖形，可以之間反映出數據與數據之間的關系以及數據存在的地理坐標，使我們能夠很好的掌握礦山的地質特征。如圖2所示：

圖2 數據可視化流程

由上圖可知，將數據導入3DMS軟件生成礦區礦地質圖、試料圖和中段平面圖等圖形，通過構建的統計分析模型，利用加權平均法進行反復計算，完成數據集成，將計算出來的數據集成進行組合，導入軟件中生成圖形。在進行數據集成可視化中，會產生大量的圖表和圖形文件，為了方便文件的管理和查找，需要對文件進行規范化管理，在此基礎上可以建立一個管理數據集成可視化系統。

3 實驗與分析

（1）實驗準備。為了檢查本文基于GIS的礦山地質測繪數據集成系統設計對數據集成的效果與傳統的數據集成系統進行比較，并且對實驗結果進行分析。在進行礦山地質勘探時，需要獲取大量的數據，不同數據的獲取需要不同的測量儀器，如下表1所示：

表1 數據測量儀器

由表1可知，我們在進行礦區地質測量中需要用到水準儀、經緯儀和測距儀等多種儀器，每個儀器具備不同的型號，不同的型號測量的不同的地質環境。在某礦區上選取一個試驗范圍，進行數據的獲取，礦區的基本參數如下表2示：

表2 礦區基本參數值

利用上面的測量儀器，對礦區設置的這個范圍進行測量，獲取數據，將數據進行整合處理，得到有效數據，把有效的數據利用統計分析模型實現礦區地質測繪數據集成。

（2）結果分析。把礦區測量的數據進行整合分析，得到有效的數據，構建統計分析模型，利用加權平均算法實現數據集成，基于GIS的礦山地質測繪數據集成系統設計的效果檢驗，得到數據集成的時間進行比較，如圖3所示：

圖3 數據集成時間圖

由圖3可知，對本系統和傳統系統進行對比實驗，本文設置礦區的參數和獲取的數據量是相同的，可以看出基于GIS設計的礦山地質測繪數據集成系統在進行數據集成時，花費的時間相對較少，隨著數據量的不斷增加，數據集成花費的時間就越多。當數據量均為200kb時，本系統與傳統系統數據集成時間差相對最大，可達到5分鐘左右。在數據量在120kb到200kb之間內系統所用的集成時間差別不大，這一區間內圖中的曲線相對比較平緩。而數據量還在100之內時，傳統系統和本文系統數據集成時間差距并不是很大，但總體上都是本文系統數據集成所用時間是最少的，基于GIS設計山地質測繪數據集成系統效率更高，提高了數據集成的時間，減少了時間成本，本文系統在進行實際礦山地質測繪中具有重要意義。

4 結語

本文設計的系統，在進行實際數據集成時，會存在不穩定性，持續性能不高，希望在下次研究中解決好穩定性問題，不斷提高礦山地質測繪數據集成系統的性能，確保系統能更好的投入實際使用中來。