GIS 技術(shù)在礦山地質(zhì)測繪制圖中的有效應(yīng)用

鄭凱迪

（天津航天中為數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司，天津 300301）

根據(jù)當(dāng)前GIS 技術(shù)應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀來看，GIS 技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生了非常良好的使用效果，在礦山高難度的測繪工作中大量的減少了測繪人員的工作量，增加了工作效率，發(fā)揮了現(xiàn)代化測繪技術(shù)的巨大優(yōu)勢和效果。

1 關(guān)于GIS測繪技術(shù)簡要概述

GIS 測繪技術(shù)主要是依據(jù)數(shù)據(jù)分析和處理中心為主要系統(tǒng)載體，搭載先進(jìn)的集成化芯片，能夠支持精確和全地形圖的計(jì)算和繪制。這是起源于上個(gè)世紀(jì)60 年代的一項(xiàng)技術(shù)，是由計(jì)算機(jī)被研究出而產(chǎn)生的一項(xiàng)測繪計(jì)算技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和北斗衛(wèi)星建設(shè)的成功，GIS測繪技術(shù)逐步的向著毫米級精確發(fā)展和轉(zhuǎn)換模擬空間地形圖的能力轉(zhuǎn)變，這項(xiàng)技術(shù)為礦山地質(zhì)測繪提供了高效率的測繪和施工質(zhì)量保證。

GIS 測繪技術(shù)最重要的技術(shù)主要有高速度分析計(jì)算的大腦CPU 和TPU 部件、物理按鍵結(jié)合觸屏按鍵、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模擬空間圖形、精確度較高等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)的完美地解決了礦山測繪制圖面對的巨大數(shù)據(jù)計(jì)算和圖形繪制問題、當(dāng)前我國高速率運(yùn)算計(jì)算機(jī)融合GIS 測繪技術(shù)已經(jīng)逐漸被推廣和使用，但是相比西方發(fā)達(dá)國家的技術(shù)而言還是存在一定的技術(shù)差距，主要是對GIS優(yōu)越性能了解不全面、GIS技術(shù)對于大面積和復(fù)雜地勢測繪問題的重要性以及采用現(xiàn)代化測繪技術(shù)意識不強(qiáng)烈等問題。目前，根據(jù)我國的GIS 礦山測繪所利用的技術(shù)主要有三位數(shù)據(jù)管理、三維空間轉(zhuǎn)換、三維對象管理等方面，只有在GIS 測繪技術(shù)的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確地了解和掌握這三項(xiàng)測繪技術(shù)能夠使得GIS 測繪技術(shù)在礦山測繪中展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。

2 GPS技術(shù)應(yīng)用在礦山測繪中發(fā)展趨勢

2.1 強(qiáng)化地理信息安全準(zhǔn)確性

礦山開采必須建立在準(zhǔn)確的地理勘測數(shù)據(jù)和精確的地質(zhì)圖形基礎(chǔ)上，這樣才能為礦山安全生產(chǎn)、科學(xué)生產(chǎn)提供完備準(zhǔn)確地技術(shù)支持和數(shù)據(jù)保障。由于礦山地質(zhì)是存在很多的水力變化、地質(zhì)特征多樣化、環(huán)境影響重要程度等多方面的影響因素，會(huì)對安全生產(chǎn)造成巨大的安全隱患，所以，現(xiàn)代化測繪技術(shù)中采用GIS技術(shù)能夠使得地質(zhì)測繪數(shù)據(jù)和三維地形圖實(shí)施傳送到生產(chǎn)一線，為一線人員提供科學(xué)精確地地質(zhì)狀況數(shù)據(jù)信息，從而面對各種生產(chǎn)問題制定針對性方案。因此，礦山測繪制圖有效應(yīng)用GIS技術(shù)能夠提升礦山生產(chǎn)安全性和保障生產(chǎn)效率。

2.2 GIS 技術(shù)強(qiáng)化勘測和開采準(zhǔn)確性

GIS 礦山測繪的主要目的在于分析和評價(jià)礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)和形態(tài)，為礦山的后續(xù)開采提供指導(dǎo)性數(shù)據(jù)意見和方案選擇依據(jù)，這樣就能為礦山的準(zhǔn)確開采，降低施工難度，保證開采效率提供詳細(xì)的資料和信息，并且高精度的測繪數(shù)據(jù)和科學(xué)性評價(jià)依據(jù)為礦山的開采施工方案也提供了更加完善精確的理論依據(jù)。根據(jù)當(dāng)前礦山測繪的很多的結(jié)構(gòu)顯示，礦山由于地質(zhì)條件復(fù)雜和礦床測量以及施工方案變化程度較大，測量數(shù)據(jù)會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)分析系統(tǒng)和三維模擬圖形轉(zhuǎn)能力而呈現(xiàn)出更大準(zhǔn)確性和多應(yīng)變性特點(diǎn)。因此，未來的礦山勘測和開采過程中會(huì)因?yàn)镚IS 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。

2.3 GIS 精確地理數(shù)據(jù)為生產(chǎn)提供精確數(shù)據(jù)支持

首先，最為明顯的發(fā)展?fàn)顩r就是能夠?yàn)榈V山提供更為精確的地理數(shù)據(jù)信息和全地形三位數(shù)據(jù)空間地圖，為礦山山開采和生產(chǎn)計(jì)劃編制提供最可靠的編制依據(jù)。同時(shí)也能夠通過分析礦山地理位置和環(huán)境關(guān)系，確定是否能夠科學(xué)準(zhǔn)確性的進(jìn)行生產(chǎn)，增加實(shí)際操作控制難易程度，確保礦山開采能夠有計(jì)劃有目的進(jìn)行。最后，高效率的測繪能力降低了測繪成本，縮短了測繪時(shí)間，為后期開發(fā)奠定了時(shí)間優(yōu)勢，從而確保整個(gè)計(jì)劃的順利進(jìn)行。

3 GIS 應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 實(shí)現(xiàn)三維虛擬圖

GIS 利用自身的高速率計(jì)算機(jī)和三維成型模擬技術(shù)將測繪實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為清晰具體的三維虛擬圖形，這種技術(shù)優(yōu)勢在于能夠更加清晰和準(zhǔn)確地表現(xiàn)出礦山測繪的主要信息，提升測量人員對于礦山信息準(zhǔn)確掌握和為后期礦山開采提供精確度符合指標(biāo)的地圖。三維地圖能夠?qū)y繪成果立體化表現(xiàn)出來，突出測繪關(guān)鍵信息，找出測繪方案不合理之處。這種虛擬模擬技術(shù)可以通過三維圖形為礦山開采設(shè)計(jì)和施工管理提供科學(xué)方案，降低意外事故概率。

3.2 實(shí)現(xiàn)測繪高精確度

GIS 技術(shù)采用衛(wèi)星制導(dǎo)和定位，可以實(shí)現(xiàn)測繪人員無法到達(dá)地區(qū)的測量，是測繪數(shù)據(jù)更加全面和精確，同時(shí)利用三維成像技術(shù)將測繪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榈V山的真實(shí)縮小版情形，實(shí)現(xiàn)真實(shí)礦山地貌形態(tài)最大精確度的接近測繪模擬圖像。實(shí)現(xiàn)高精度的主要原因除了能夠利用衛(wèi)星測繪還能將測繪工程數(shù)據(jù)處理通過計(jì)算機(jī)更加精確地處理，縮小了誤差范圍，降低了人為因素誤差，從而繪制的地圖更加精確和真實(shí)，提升了測繪人員工作質(zhì)量，為地質(zhì)人員實(shí)際操作提供了更加安全的工作環(huán)境。

3.3 實(shí)現(xiàn)模型推測進(jìn)程

GIS 能夠?yàn)榈V山地質(zhì)狀況建立數(shù)據(jù)三維推演模型，根據(jù)實(shí)際工作需求分別針對性進(jìn)行推演分析，得出最為科學(xué)準(zhǔn)確的結(jié)果。例如，為了合理開采礦山，需要準(zhǔn)確了解地質(zhì)構(gòu)成和現(xiàn)狀，以及該礦山和周圍環(huán)境之間的關(guān)系，三維推演模型就會(huì)根據(jù)推演的數(shù)據(jù)需求選擇性進(jìn)行推演，得出合理正確的數(shù)據(jù)。同時(shí)三維推演模型能夠?yàn)樘厥獾刭|(zhì)以及分布進(jìn)行最精確的預(yù)演推算，結(jié)合推演數(shù)據(jù)決定該礦山開采是否符合環(huán)境要求和經(jīng)濟(jì)成本要求。因此，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)測繪三維模型推演能夠?yàn)闇y繪者和開采者提供準(zhǔn)確地方案依據(jù)和工作依據(jù)。

4 GIS技術(shù)實(shí)際有效應(yīng)用現(xiàn)狀

4.1 發(fā)展三維 GIS

GIS 所擁有的三維技術(shù)不但具有大容量數(shù)據(jù)計(jì)算能力還具有大容量儲(chǔ)存空間，能夠自動(dòng)儲(chǔ)存測繪信息，同時(shí)也能夠連接網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，發(fā)揮著測繪人員工具箱的作用，最大限度便利了測繪人員對于測繪信息獲取和共享需求。隨著我國測繪技術(shù)的不斷發(fā)展，測繪設(shè)備硬件和軟件的不斷完善和改進(jìn)，當(dāng)前的GIS 測繪技術(shù)能夠?qū)⒍S空間位置通過拓?fù)潢P(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)槿S數(shù)據(jù)模型圖，其中搭載的轉(zhuǎn)換軟件載體為Sketch UP。此項(xiàng)技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)測繪數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸分析和計(jì)算，并且將量化數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在Arc SDE 數(shù)據(jù)庫中，最終被測繪人員選擇性地選取。GIS 技術(shù)不但廣泛應(yīng)用在礦山測繪中，還被應(yīng)用在沙漠、隧道、巖石結(jié)構(gòu)等測繪中，具有簡單易學(xué)，測繪效率較高的優(yōu)點(diǎn)，因此，測繪價(jià)值更為突出。

4.2 建立礦山測繪數(shù)據(jù)庫體系

GIS 測繪平臺(tái)搭載的大容量儲(chǔ)存硬件和數(shù)據(jù)分析中心，能夠根據(jù)測繪礦山分類，將測繪數(shù)據(jù)分類儲(chǔ)存，為礦山后期調(diào)取測繪數(shù)據(jù)和更為精確測量提供數(shù)據(jù)支持。同時(shí)GIS 測繪平臺(tái)的互聯(lián)網(wǎng)功能能夠讀取和分析周圍已測地質(zhì)信息，為礦山的長期開采和管理提供便利。大容量的數(shù)據(jù)庫體系同時(shí)還能夠?yàn)榈V山的經(jīng)營進(jìn)行準(zhǔn)確記錄和跟蹤，及時(shí)的更新礦山數(shù)據(jù)，并且通過三維模擬技術(shù)和推演功能，將后期礦山管理和經(jīng)營建立科學(xué)系統(tǒng)的方案。從而提升管理者和開采者對于礦山實(shí)際情況的準(zhǔn)確掌握。并且GIS 測繪平臺(tái)的端口能夠和其他很多的儀器實(shí)現(xiàn)功能兼容，例如，連接GPS、經(jīng)緯儀等測繪儀器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全方位和高效率手機(jī)，提升測繪工作的智能化程度和靈活性。

4.3 高效管理測繪信息

礦山測繪設(shè)計(jì)到非常大范圍，其中包括地質(zhì)數(shù)據(jù)、礦山地理位置、礦山資源分布狀況、礦山開采進(jìn)度和長期開采計(jì)劃、礦山環(huán)境信息、周圍附屬建筑物以及相關(guān)數(shù)據(jù)信息等。借助GIS 測繪技術(shù)能夠?yàn)榈V山礦產(chǎn)資源信息和地質(zhì)現(xiàn)狀信息實(shí)現(xiàn)正太分布系數(shù)調(diào)整，預(yù)測和分析礦山礦產(chǎn)資源分配系數(shù)，準(zhǔn)確定位礦產(chǎn)資源準(zhǔn)確位置。但是，大量的數(shù)據(jù)信息和非專業(yè)管理人員無法進(jìn)行相對準(zhǔn)確地?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和信息交流，導(dǎo)致在測繪信息使用和處理方面存在一定的誤差。但是GIS 技術(shù)能夠根據(jù)礦山地形數(shù)據(jù)、地理位置數(shù)據(jù)以及開采進(jìn)度等數(shù)據(jù)進(jìn)行分類儲(chǔ)存和管理，使得信息數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一管理和高效率共享。因此，發(fā)展和推廣使用GIS測繪技術(shù)能夠使得測繪數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確分析、變更、整理、計(jì)算等過程，并且提升了測繪人員對于數(shù)據(jù)調(diào)取和使用效率，GIS 測繪技術(shù)數(shù)據(jù)庫中心實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享和系統(tǒng)性管理目的。

4.4 拓展測繪功能

礦山測繪功能并非職能簡單的建立在數(shù)據(jù)獲取和分析計(jì)算方面，還可以利用數(shù)字化三維技術(shù)實(shí)現(xiàn)單一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S數(shù)據(jù)仿真圖，精確度較高和覆蓋范圍較廣的分析礦山的地質(zhì)構(gòu)造、礦產(chǎn)資源分布以及未來的開采計(jì)劃等，并通過自身搭載的三維數(shù)據(jù)模擬功能將其轉(zhuǎn)變?yōu)槿粩?shù)據(jù)圖形，實(shí)現(xiàn)礦山測繪、開采、經(jīng)驗(yàn)計(jì)劃管理等。同時(shí)基于GIS 技術(shù)能夠模擬和推演測繪工作重心和狂三開采工作要點(diǎn)，并提出具體可行的計(jì)劃和解決方案。并且GIS 測繪技術(shù)能夠?yàn)榈刭|(zhì)測繪人員推演礦山開采進(jìn)程和未來變化狀況，幫助管理者更加準(zhǔn)確地了解礦山未來工作內(nèi)容。但是，在眾多的GIS 測繪技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)勢中有一個(gè)非常大的不足之處就是GIS 技術(shù)目前尚未形成較為完善和高效率的軟件支持和硬件支持，無法實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)圖進(jìn)行仿真化處理。但是其中已經(jīng)出現(xiàn)的很多的一部分功能已經(jīng)被成功應(yīng)用在礦山測繪工作中并且得到了廣泛應(yīng)用，例如“三維模擬圖、礦產(chǎn)資源分布分析、設(shè)計(jì)模型化礦道模型、礦山開采進(jìn)度和效率監(jiān)督等”。相信在不遠(yuǎn)的未來GIS 測繪技術(shù)功能會(huì)不斷被拓展，以模擬仿真圖為中心的全周期測繪功能會(huì)為未來人類開發(fā)自然資源和協(xié)調(diào)大自然共同發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。

5 結(jié)論

GIS 技術(shù)在礦山測繪中已經(jīng)被得到廣泛應(yīng)用，在簡化測繪工作流程、精確測繪數(shù)據(jù)、分析計(jì)算數(shù)據(jù)、模型虛擬化等功能為礦山開采和管理提供了精確地方案編制依據(jù)。采用GIS 測繪技術(shù)同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了幫助地質(zhì)測繪人員建立測繪數(shù)據(jù)庫和拓展數(shù)據(jù)測繪職能等多方面優(yōu)勢，使得礦山相關(guān)工作更加具體和有目的性。