研究矿山测量工作当中的地理信息系统技术灵活运用

赵 虹

（福建省三明市沙县区自然资源局，福建 三明 365050）

地理信息系统技术将地理结构信息﹑地质数据信息﹑环境综合信息相结合，以此为基础对矿山测量数据进行收集与处理，形成可视化﹑可量化的矿山地质信息。同时，通过系统联网与数据传输，对于矿山测量数据进行及时分析与处理，为矿产资源开采日常施工与决策提供有效的支持与指导。本文主要针对地理信息系统在矿山测量中的应用进行了深入的分析，希望能为相关人员提供合理的参考依据。

1.1 矿山测量

矿山测量工作是在进行矿山建设和矿产资源开采之前与开采的过程当中，为了提高开采相关工作的工作效率，减小不必要的损耗，保证开采工作质量而进行的一系列对于矿山的测绘工作。矿山测量工作的主要内容有矿区表面控制﹑矿区地形图绘制﹑矿体几何图绘制﹑矿山开采施工跟进测量等等。每一项工作内容又有多个内部组成部分，如矿山开采施工跟进测量就包括了地面上的土建工程测量﹑地面下的井下控制测量以及施工过程测量等多个组成部分[1]。矿山测量工作对于矿山的开采与矿区的生产活动起到了数据支持与指导的作用。在矿山开采施工的整个过程之中，都需要持续对岩层与地表移动的沉降进行实时性的观察与测量，以便对于巷道和井深部分的相关建筑物沉降趋势进行分析，做出准确的状态判断，以确保矿山开采施工过程中的安全性，提高矿产资源的开采效率。

1.2 地理信息系统技术

地理信息系统指的是一项能够实时收集地理信息与数据的一种新型数字信息系统。地理信息系统的主要支撑包括了计算机技术﹑地图学﹑测绘学等专业的技术与内容，通过对系统的合理应用，能够有效地对地理空间信息进行一系列的测量和收集，并以此数据做为基础对矿山相关的信息进行分析与处理[2]。

地理信息系统可以分为管理信息系统与技术信息系统这两大种类。管理信息系统在矿山测量中的主要应用是基于具体的地理信息进行矿山开采过程中的现代化管理。技术信息系统一般被称为GIS系统。GIS系统具有三个功能模块：三维对象管理﹑三维数据管理﹑三维空间分析。在进行矿山测量的施工过程中，专业的地质测量技术人员应用GIS系统对于矿山所在的地理空间进行数据采集﹑录入﹑传送与展示，并建立起相应的矿山开采数据库。

在GIS系统可以查询到我国各个地区的信息，通过GIS系统中的数据模型对将要进行开采的矿山进行相关地理环境信息的比对，塑造出地质空间缩微模型，对矿山地质环境进行收集与分析。在实际的矿山开采工作开展之前与开采的过程当中，对于矿山的地理信息数据形成充分的，为矿山开采工程施工做好保障与指导工作，增强了矿山测量工作与矿山开采工作的质量与效率。

地理信息系统具备比较完善的系统功能，在矿山测量的多个区域当中已得到较为广泛的应用。专业的矿山测量技术工作人员在运用地理信息系统进行数据采集与录入﹑分析与处理以及数据测算等相应工作时，可以为矿山测量工作与矿山开采工作提供很多值得参考的高质量信息数据。而这些信息与数据保存在GIS的专业数据库当中，对于矿山的信息可以有效地进行管理，提高运用的效率。如图1所示，是地理信息系统中地理空间数据的获取和处理。

图1 地理信息系统中地理空间数据的获取和处理

通过对于矿山相关信息相关信息数据的准确﹑快速的分析与管理，实现对于当前矿山信息条件数据的有效分析。地理信息系统能够自动将采集的数据运用三维模拟图进行绘制，使得相关工作人员对于矿山内部的环境有充分的了解，在此基础上才能够提出科学﹑合理的开采测量方案，提高矿山测量工作的准确度与工作效率，同时，在此基础上增强其安全性与质量。

2.1 有利于提高工作效率

地理信息系统当中已经集成了大量的地理信息数据，专业的矿山测量技术工作人员能够通过网络将地理信息系统的数据库进行连接，从而达到数据共享的目的。同时，根据有关的信息资料获取和对地质条件的掌握情况，在实施过程中利用软件对有关信息进行计算，直接量化相应的地理信息资料。从而减轻采矿测量人员的工作难度，可以在一个测量时间内大大提高采矿测量人员的效率[3,4]。

2.2 具有较高的可靠性

相比于传统的矿山测量设备，地理信息系统技术的载体都是非常现代化的﹑先进的技术设备与仪器，不仅从外表看具有重量轻﹑体积小﹑便携带的优点，而且在内部结构上更加完善，具有在恶劣天气状况下仍然能够正常运行与使用的优势。对于专业的矿山测量工作人员来说，使用地理信息系统技术进行矿山测量不仅更加方便可靠，提高了矿山测量工作的效率，而且还可以有效地降低工作风险，避免在勘测过程当中遇到的恶劣地理环境与恶劣自然天气的多种潜在安全威胁。

3.1 主要应用领域

地理信息系统技术在矿山测量工作中的主要应用领域可以分为矿床地质勘探及矿山设计﹑开采施工计划编制﹑矿业施工企业信息管理为主体部分。

首先，在矿床地质勘探以及矿山设计中的应用。地理信息系统中保存了大量的矿井地理信息资料，通过GIS信息系统的强大能力完成矿井设计﹑勘察设计﹑采矿施工作业，有力的提升了矿井管理水平，并尽可能的降低了设计过程中出现的失误现象，为设计成果进行了有效的优化。其次，在采矿工程建设计划编制方面的应用。利用地理信息系统对矿井空间位置进行的研究，使得采矿工程建设方案的编制可以建立在一种真实的﹑具备有效性的基础上。利用数据模型还能够进行矿井开发实施的仿真，验证采矿方案的正确合理性与可操作性。再次，在矿山日常的生产管理方面的应用。在矿产生产经营的过程中，时不时会出现各种复杂情况，面对新型地质现象必须尽快地做出正确决策。而地理信息系统的强大分析功能在这种情况下可以得到充分应用，根据实际情况进行模拟运算，及时准确地统计各项开采数据，从而科学有效地及时调整开采施工计划。最后，在经济评价以及预测方面的应用。在矿山的测量工作过程中，可以充分的利用地理信息系统对矿山进行一系列的经济评价，同时还可以对矿山未来的生产经营状况展开相应的预测等。通过将地理信息系统应用到矿山生产经营的各个环节之中，可以有效的提升工作效率，并尽可能的降低矿山的生产经营成本，除此之外，还使得矿山生产经营的决策更加的科学﹑合理。

3.2 面临的问题

地理信息系统在我国的应用开始的比较晚，因此在实际应用的过程中还存在着较多的技术性问题。首先，系统数据与模型的丰富性不足以支撑全新的工作环境。当矿山测量人员运用地理信息系统对矿山的地理状况进行探测与绘图时，由于矿井地质状况和矿井数量面临着许多错综复杂的状况，在资料采集时很难做到面面具上的全面性和充分度。这对矿井探测工作中收集到的资料的真实性有不良有负面影响，导致部分资料不具有很高的参考价值。其次，地理信息系统的可视化数据结构也面临着有效表现不足的情况。虽然经过系统模拟与计算方法的应用，已可以实现对地面和地下空间的基本地质现象的可视化显示，但是，由于隐藏矿体具有特殊的构造，所以对它的三维可视化显示还面临着较大的困难与认识缺陷。此外，因为矿山中的巷道线基本上都是在地面不断延伸与扩展的，导致了它和地表上所表现的线对象之间存在着根本的差异，所以对于怎样根据在空中不断扩展的特征进行地理信息系统的三维可视化表现，并形成适合于地理信息系统的可视化方法还值得继续予以探讨研究。

4.1 地理信息系统在矿山测量前期中的运用

一方面，在地质勘探与矿山设计中的运用。由于矿山开采的工程量比较庞大，需要耗费大量的人资源﹑物力资源以及财力资源。因此，施工单位便需要在对矿山进行开采之前，便对其展开全面深入的地质勘探，而此时便便可以充分的﹑灵活的运用地理信息系统，对地址勘探的准确性进行有效提升。在这一环节运用地理信息系统，可以为矿山设计提供大量具有借鉴作用的数据信息，以此来避免在矿山开采的过程中发生事故。矿山开采过程中所运用的传统的地质勘探技术，不能够为矿山开采设计提供全面的﹑精准的数据信息，使得地质勘探过程中很难将矿山中的存在的恶劣条件展现给矿山的设计者，因此，将地理信息系统融入到这一环节，便可以最大限度的避免这一问题的发生，进而提升矿山的精准测量。并对测量的数据进行整会分析，进一步优化了矿山设计方案。例如：某施工单位在进行矿山开采时，可以将地理信息系统灵活的运用到矿区资源指标数据以及矿区形状的获取上，并在精准的数据信息支撑的前提条件下，创建良好的资源数据库，进而为矿山设计人员的工作提供了可靠的数据支持。

另一方面，在生产计划编制方面的运用。在进行矿山生产计划的编制过程中，施工单位可以通过地理信息系统对矿山进行全面的分析，明确矿山的空间关系，有助于生产计划的优化，能够在很大程度上提升生产计划的科学性以及合理性。与此同时，地理信息系统技术应用与矿山的生产技术编制之中还能够通过其内部的强力数据计算能力，为生产计划的编制提供有价值且准确的教据信息，对其矿山内部资源的空间分布进行实时分析，保证整个生产计划具有极高的可操作性，提升矿山生产效率，不仅如此，地理信息技术在矿山的生产编制中能够提高进一步的数据支撑，不仅仅能够提供基础的一些数据信息，并且对于更具有深度的数据信息也能够准确地获得并且利用在生产编制中，其数据获得的速度也十分重要，地理信息技术不同于传统的测绘技术，其获取信息的速度十分之块，这得益去其内部组成的先进科技技术，充分发挥地理信息技术的优势作用，能够大大提升矿山的生产与开采速度与效率。比如，某施工单位在进行矿山测量的前期工作时，应用地理信息系统进行了三维矿山模型的构建，技术人员可以根据三维矿山模型，了解区域矿山空间关系和不同矿体的分布情况，有助于矿山区域地质状况的围定，为生产计划的编制提供了准确可靠的信息，进而强化矿山的生产效率。

4.2 地理信息系统在矿山测量管理中的应用

随着科学技术的进一步发展，地理信息系统的应用已经从矿山测量的前期准备，扩展到矿山测量的日常管理，能够提高矿产测量的效率，为矿山开采奠定了良好的基础。矿山地质环境较为复杂，在实际的矿产测量管理过程中，施工单位经常会遇到多种问题，也会出现较多难以预测的地质现象，所以施工单位需要及时将测量到的数据输入到地理信息系统中，通过地理信息系统具备的分析功能为矿山测量工作进行指导，确保矿山测量工作的有序进行。

首先，在实际的矿山测量工作中，安全管理是施工单位必不可少的工作。因为在矿山开采的过程中，地下压力非常容易出现变化，还会出现断裂空隙等现象，从而导致安金事故的出现，对矿山开采以及开采人员的安全造成了威胁。其次，地理信息系统的应用可以帮助开采人员及时了解矿山开采过程中的安全隐患。从而采取相应的措施规进安全风险，保障矿山开采以及开来人员的安全。比如，某施工企业在地理信息系统的基础上，研发了矿山信息系统，该系统包括矿山生产设备的安全管理模块﹑灾害事故管理模块﹑地质灾害管理模块﹑矿井通风信息系统﹑开采沉降可视化管理模块﹑矿区生态环境评价模块﹑矿区土地利用模块﹑井下可视化管理系统以及救援信息系统，该系统基本涉及了矿山测量安全管理的所有内容。该施工企业在推出矿山信息系统之后，有效保障了身户开采的安全，安全事故发生的概率有显著的降低。最后，矿山测量管理中开始出现信息化的高新技术，例如：数字矿山。数字矿山是20世纪末期提出的概念，主要是根据地理信息系统﹑多媒体技术和仿真技术进行矿山数据信息的数字化展示。现阶段，我国主要在煤矿资源的测量中应用数字矿山的3D模型，施工单位可以通过可视化操作了解开矿作业的任意环节。在3D模型的构建中，地理信息系统可以根据矿山平面的剖面数据进行三维立体模型的构建，在三维立体模型的基础上，技术人员可以进行井下开采模型和矿体模型的构建，有助于绿色矿山的实现。

随着地理信息系统技术在矿山测量中的应用，逐渐形成了以数据采集与录入﹑数据分析﹑建模处理等一系列的测量技术体系，从而改变了传统的矿山测量观念以及落后的测量作业方式，提高了矿山测量与开采的效率，为矿区创造了可观的经济效益，带来了新的发展机遇。