研究礦山測量工作當中的地理信息系統技術靈活運用

趙 虹

（福建省三明市沙縣區自然資源局，福建 三明 365050）

地理信息系統技術將地理結構信息﹑地質數據信息﹑環境綜合信息相結合，以此為基礎對礦山測量數據進行收集與處理，形成可視化﹑可量化的礦山地質信息。同時，通過系統聯網與數據傳輸，對于礦山測量數據進行及時分析與處理，為礦產資源開采日常施工與決策提供有效的支持與指導。本文主要針對地理信息系統在礦山測量中的應用進行了深入的分析，希望能為相關人員提供合理的參考依據。

1 礦山測量工作與地理信息系統技術介紹

1.1 礦山測量

礦山測量工作是在進行礦山建設和礦產資源開采之前與開采的過程當中，為了提高開采相關工作的工作效率，減小不必要的損耗，保證開采工作質量而進行的一系列對于礦山的測繪工作。礦山測量工作的主要內容有礦區表面控制﹑礦區地形圖繪制﹑礦體幾何圖繪制﹑礦山開采施工跟進測量等等。每一項工作內容又有多個內部組成部分，如礦山開采施工跟進測量就包括了地面上的土建工程測量﹑地面下的井下控制測量以及施工過程測量等多個組成部分[1]。礦山測量工作對于礦山的開采與礦區的生產活動起到了數據支持與指導的作用。在礦山開采施工的整個過程之中，都需要持續對巖層與地表移動的沉降進行實時性的觀察與測量，以便對于巷道和井深部分的相關建筑物沉降趨勢進行分析，做出準確的狀態判斷，以確保礦山開采施工過程中的安全性，提高礦產資源的開采效率。

1.2 地理信息系統技術

地理信息系統指的是一項能夠實時收集地理信息與數據的一種新型數字信息系統。地理信息系統的主要支撐包括了計算機技術﹑地圖學﹑測繪學等專業的技術與內容，通過對系統的合理應用，能夠有效地對地理空間信息進行一系列的測量和收集，并以此數據做為基礎對礦山相關的信息進行分析與處理[2]。

地理信息系統可以分為管理信息系統與技術信息系統這兩大種類。管理信息系統在礦山測量中的主要應用是基于具體的地理信息進行礦山開采過程中的現代化管理。技術信息系統一般被稱為GIS系統。GIS系統具有三個功能模塊：三維對象管理﹑三維數據管理﹑三維空間分析。在進行礦山測量的施工過程中，專業的地質測量技術人員應用GIS系統對于礦山所在的地理空間進行數據采集﹑錄入﹑傳送與展示，并建立起相應的礦山開采數據庫。

在GIS系統可以查詢到我國各個地區的信息，通過GIS系統中的數據模型對將要進行開采的礦山進行相關地理環境信息的比對，塑造出地質空間縮微模型，對礦山地質環境進行收集與分析。在實際的礦山開采工作開展之前與開采的過程當中，對于礦山的地理信息數據形成充分的，為礦山開采工程施工做好保障與指導工作，增強了礦山測量工作與礦山開采工作的質量與效率。

地理信息系統具備比較完善的系統功能，在礦山測量的多個區域當中已得到較為廣泛的應用。專業的礦山測量技術工作人員在運用地理信息系統進行數據采集與錄入﹑分析與處理以及數據測算等相應工作時，可以為礦山測量工作與礦山開采工作提供很多值得參考的高質量信息數據。而這些信息與數據保存在GIS的專業數據庫當中，對于礦山的信息可以有效地進行管理，提高運用的效率。如圖1所示，是地理信息系統中地理空間數據的獲取和處理。

圖1 地理信息系統中地理空間數據的獲取和處理

通過對于礦山相關信息相關信息數據的準確﹑快速的分析與管理，實現對于當前礦山信息條件數據的有效分析。地理信息系統能夠自動將采集的數據運用三維模擬圖進行繪制，使得相關工作人員對于礦山內部的環境有充分的了解，在此基礎上才能夠提出科學﹑合理的開采測量方案，提高礦山測量工作的準確度與工作效率，同時，在此基礎上增強其安全性與質量。

2 地理信息系統技術在礦山測量工作中的主要優勢

2.1 有利于提高工作效率

地理信息系統當中已經集成了大量的地理信息數據，專業的礦山測量技術工作人員能夠通過網絡將地理信息系統的數據庫進行連接，從而達到數據共享的目的。同時，根據有關的信息資料獲取和對地質條件的掌握情況，在實施過程中利用軟件對有關信息進行計算，直接量化相應的地理信息資料。從而減輕采礦測量人員的工作難度，可以在一個測量時間內大大提高采礦測量人員的效率[3,4]。

2.2 具有較高的可靠性

相比于傳統的礦山測量設備，地理信息系統技術的載體都是非常現代化的﹑先進的技術設備與儀器，不僅從外表看具有重量輕﹑體積小﹑便攜帶的優點，而且在內部結構上更加完善，具有在惡劣天氣狀況下仍然能夠正常運行與使用的優勢。對于專業的礦山測量工作人員來說，使用地理信息系統技術進行礦山測量不僅更加方便可靠，提高了礦山測量工作的效率，而且還可以有效地降低工作風險，避免在勘測過程當中遇到的惡劣地理環境與惡劣自然天氣的多種潛在安全威脅。

3 地理信息系統技術在礦山測量工作中運用的現狀與問題

3.1 主要應用領域

地理信息系統技術在礦山測量工作中的主要應用領域可以分為礦床地質勘探及礦山設計﹑開采施工計劃編制﹑礦業施工企業信息管理為主體部分。

首先，在礦床地質勘探以及礦山設計中的應用。地理信息系統中保存了大量的礦井地理信息資料，通過GIS信息系統的強大能力完成礦井設計﹑勘察設計﹑采礦施工作業，有力的提升了礦井管理水平，并盡可能的降低了設計過程中出現的失誤現象，為設計成果進行了有效的優化。其次，在采礦工程建設計劃編制方面的應用。利用地理信息系統對礦井空間位置進行的研究，使得采礦工程建設方案的編制可以建立在一種真實的﹑具備有效性的基礎上。利用數據模型還能夠進行礦井開發實施的仿真，驗證采礦方案的正確合理性與可操作性。再次，在礦山日常的生產管理方面的應用。在礦產生產經營的過程中，時不時會出現各種復雜情況，面對新型地質現象必須盡快地做出正確決策。而地理信息系統的強大分析功能在這種情況下可以得到充分應用，根據實際情況進行模擬運算，及時準確地統計各項開采數據，從而科學有效地及時調整開采施工計劃。最后，在經濟評價以及預測方面的應用。在礦山的測量工作過程中，可以充分的利用地理信息系統對礦山進行一系列的經濟評價，同時還可以對礦山未來的生產經營狀況展開相應的預測等。通過將地理信息系統應用到礦山生產經營的各個環節之中，可以有效的提升工作效率，并盡可能的降低礦山的生產經營成本，除此之外，還使得礦山生產經營的決策更加的科學﹑合理。

3.2 面臨的問題

地理信息系統在我國的應用開始的比較晚，因此在實際應用的過程中還存在著較多的技術性問題。首先，系統數據與模型的豐富性不足以支撐全新的工作環境。當礦山測量人員運用地理信息系統對礦山的地理狀況進行探測與繪圖時，由于礦井地質狀況和礦井數量面臨著許多錯綜復雜的狀況，在資料采集時很難做到面面具上的全面性和充分度。這對礦井探測工作中收集到的資料的真實性有不良有負面影響，導致部分資料不具有很高的參考價值。其次，地理信息系統的可視化數據結構也面臨著有效表現不足的情況。雖然經過系統模擬與計算方法的應用，已可以實現對地面和地下空間的基本地質現象的可視化顯示，但是，由于隱藏礦體具有特殊的構造，所以對它的三維可視化顯示還面臨著較大的困難與認識缺陷。此外，因為礦山中的巷道線基本上都是在地面不斷延伸與擴展的，導致了它和地表上所表現的線對象之間存在著根本的差異，所以對于怎樣根據在空中不斷擴展的特征進行地理信息系統的三維可視化表現，并形成適合于地理信息系統的可視化方法還值得繼續予以探討研究。

4 地理信息系統技術在礦山測量工作中的靈活運用策略

4.1 地理信息系統在礦山測量前期中的運用

一方面，在地質勘探與礦山設計中的運用。由于礦山開采的工程量比較龐大，需要耗費大量的人資源﹑物力資源以及財力資源。因此，施工單位便需要在對礦山進行開采之前，便對其展開全面深入的地質勘探，而此時便便可以充分的﹑靈活的運用地理信息系統，對地址勘探的準確性進行有效提升。在這一環節運用地理信息系統，可以為礦山設計提供大量具有借鑒作用的數據信息，以此來避免在礦山開采的過程中發生事故。礦山開采過程中所運用的傳統的地質勘探技術，不能夠為礦山開采設計提供全面的﹑精準的數據信息，使得地質勘探過程中很難將礦山中的存在的惡劣條件展現給礦山的設計者，因此，將地理信息系統融入到這一環節，便可以最大限度的避免這一問題的發生，進而提升礦山的精準測量。并對測量的數據進行整會分析，進一步優化了礦山設計方案。例如：某施工單位在進行礦山開采時，可以將地理信息系統靈活的運用到礦區資源指標數據以及礦區形狀的獲取上，并在精準的數據信息支撐的前提條件下，創建良好的資源數據庫，進而為礦山設計人員的工作提供了可靠的數據支持。

另一方面，在生產計劃編制方面的運用。在進行礦山生產計劃的編制過程中，施工單位可以通過地理信息系統對礦山進行全面的分析，明確礦山的空間關系，有助于生產計劃的優化，能夠在很大程度上提升生產計劃的科學性以及合理性。與此同時，地理信息系統技術應用與礦山的生產技術編制之中還能夠通過其內部的強力數據計算能力，為生產計劃的編制提供有價值且準確的教據信息，對其礦山內部資源的空間分布進行實時分析，保證整個生產計劃具有極高的可操作性，提升礦山生產效率，不僅如此，地理信息技術在礦山的生產編制中能夠提高進一步的數據支撐，不僅僅能夠提供基礎的一些數據信息，并且對于更具有深度的數據信息也能夠準確地獲得并且利用在生產編制中，其數據獲得的速度也十分重要，地理信息技術不同于傳統的測繪技術，其獲取信息的速度十分之塊，這得益去其內部組成的先進科技技術，充分發揮地理信息技術的優勢作用，能夠大大提升礦山的生產與開采速度與效率。比如，某施工單位在進行礦山測量的前期工作時，應用地理信息系統進行了三維礦山模型的構建，技術人員可以根據三維礦山模型，了解區域礦山空間關系和不同礦體的分布情況，有助于礦山區域地質狀況的圍定，為生產計劃的編制提供了準確可靠的信息，進而強化礦山的生產效率。

4.2 地理信息系統在礦山測量管理中的應用

隨著科學技術的進一步發展，地理信息系統的應用已經從礦山測量的前期準備，擴展到礦山測量的日常管理，能夠提高礦產測量的效率，為礦山開采奠定了良好的基礎。礦山地質環境較為復雜，在實際的礦產測量管理過程中，施工單位經常會遇到多種問題，也會出現較多難以預測的地質現象，所以施工單位需要及時將測量到的數據輸入到地理信息系統中，通過地理信息系統具備的分析功能為礦山測量工作進行指導，確保礦山測量工作的有序進行。

首先，在實際的礦山測量工作中，安全管理是施工單位必不可少的工作。因為在礦山開采的過程中，地下壓力非常容易出現變化，還會出現斷裂空隙等現象，從而導致安金事故的出現，對礦山開采以及開采人員的安全造成了威脅。其次，地理信息系統的應用可以幫助開采人員及時了解礦山開采過程中的安全隱患。從而采取相應的措施規進安全風險，保障礦山開采以及開來人員的安全。比如，某施工企業在地理信息系統的基礎上，研發了礦山信息系統，該系統包括礦山生產設備的安全管理模塊﹑災害事故管理模塊﹑地質災害管理模塊﹑礦井通風信息系統﹑開采沉降可視化管理模塊﹑礦區生態環境評價模塊﹑礦區土地利用模塊﹑井下可視化管理系統以及救援信息系統，該系統基本涉及了礦山測量安全管理的所有內容。該施工企業在推出礦山信息系統之后，有效保障了身戶開采的安全，安全事故發生的概率有顯著的降低。最后，礦山測量管理中開始出現信息化的高新技術，例如：數字礦山。數字礦山是20世紀末期提出的概念，主要是根據地理信息系統﹑多媒體技術和仿真技術進行礦山數據信息的數字化展示。現階段，我國主要在煤礦資源的測量中應用數字礦山的3D模型，施工單位可以通過可視化操作了解開礦作業的任意環節。在3D模型的構建中，地理信息系統可以根據礦山平面的剖面數據進行三維立體模型的構建，在三維立體模型的基礎上，技術人員可以進行井下開采模型和礦體模型的構建，有助于綠色礦山的實現。

5 結語

隨著地理信息系統技術在礦山測量中的應用，逐漸形成了以數據采集與錄入﹑數據分析﹑建模處理等一系列的測量技術體系，從而改變了傳統的礦山測量觀念以及落后的測量作業方式，提高了礦山測量與開采的效率，為礦區創造了可觀的經濟效益，帶來了新的發展機遇。