露天礦山測繪地理信息系統的建立研究與實踐

賀 萍

（山東省第一地質礦產勘查院，山東 濟南 250100）

礦山資源屬于不可再生的資源，在開采、開發中只有遵循持續發展理念并借助一定方法和技巧，才能更好地對其進行挖掘和利用。在信息迅猛發展的形勢下，與日俱增的礦山工程和礦山需求使得淺層礦山資源被過度開發，從而加大了開采難度，加之深部找礦技術尚未完善，導致礦產資源已然成為稀缺性資源之一，同時，傳統測繪技術已無法滿足信息時代礦山資源挖掘需求。

鑒于此，相關部門應在結合礦山情況的基礎上，在露天礦山測繪中建立地理信息系統，并將其有效實踐到測繪中，提高測繪的精準度，為深部礦山資源挖掘、開采提供重要技術保障。

1 地理信息系統概述

地理信息系統指的是可對地理信息、地理數據進行實時收集的一種系統，其中不僅包含地圖學、計算機等專業性的內容和技術，而且可在收集、測量空間地理信息的基礎上對其進行高效處理，以此確保測量數據更具準確性。通過地理信息系統，工作人員可對我國各地區信息進行查詢，并充分了解不同地區信息的狀況，確保在礦山測繪、開采的過程中可充分掌握各項地理性數據，從而提高露天礦山測繪質效，其結構圖如圖1所示。

圖1 地理信息系統結構圖

就地理信息系統特點而言，主要包括多源特性、時空特性、不確定特性三個方面。第一：多源特性。地理信息系統涉及領域相對廣闊，且來源及載體較為豐富。第二：時空特性。地理信息系統運行時需充分考慮時空緯度，且及時更換相關數據。第三：不確定特性。地理信息系統進行露天礦山測繪時需整合測量數據，構建數據庫，但由于測量技術較為豐富，且數據不確定性顯著，因此應用地理信息系統時存在不確定特性。就地理信息系統功能而言，主要包括五個方面，具體如下所述：第一，在進行礦山測繪時應用地理信息系統可分析礦區環境，并有效、實時監控礦山資源開采過程。第二，可有效收集礦區數據，并及時對其進行處理、分析。第三，可實現礦區3D建模目標，可同時進行開采活動和研究活動，優化了可視性效果。第四，可為礦井開采提供科學、合理、可靠信息，為礦山測繪災害預防提供精準信息，從而滿足礦井管理要求和生產要求。第五，可實現人機協同的合作模式，從而科學決斷礦山的開采情況[1]。

2 地理信息系統在露天礦山測繪中應用前景分析

2.1 多元化

無論是勘探露天礦山還是開采礦產資源，均需要收集多元化的信息，而進行露天礦山測繪時收集信息包括測量礦井地理信息、礦區周邊信息等。在開采礦區時需了解礦井開采條件和內部信息，在礦區進行生產時需了解生產周期和資源總量等，由這些工作可知地理信息系統運作中會在數據中心內儲存勘測信息，通過統一的存儲、管理，讓工作人員可結合這些信息制定露天礦山測繪的規劃和進度，以此提高測繪質量及進度。地理信息系統通過融合計算機等技術，可在實現地理信息測量、三維圖創建（如圖2所示）的同時，充分發揮其多元功能來演示露天礦山測繪，在連接網絡技術、其它系統后，分析礦山測繪工作流程和存在問題，并將其傳送到平臺中，實現資源共享目標。同時，在各系統平臺信息互通作用下，有需求的平臺會被納入露天礦山測繪系統中，有效結合礦山測繪、開采和經營等相關工作，不僅實現多元化工作有效運行，而且以此為基礎構建共享信息平臺，加大礦山測繪溝通力度，從而有序推進礦山測繪工作[2]。

圖2 三維圖在露天礦山測繪中的應用

2.2 一體化

地理信息系統運作時，可通過折現系統的使用來存儲、分析礦山測繪地理信息和相關數據，并借助三維圖展示礦山的內部環境，實現開采方案制定、生產工作安排協同進行的目標。同時，在進行露天礦山測繪后，可及時更新礦山數據及地理環境，并通過地理信息系統推進礦區工作完善化、一體化發展。

2.3 信息化

就目前地理信息系統而言，在露天礦山測繪中的應用還包括數據庫、空間分析兩方面，因此可通過開發、構建決策系統推進地理信息系統信息化發展。決策系統不僅能保障礦山環境的保護、治理和評價等相關工作，而且能通過融合信息化的內容，為地理信息系統信息化發展奠定堅實基礎，使其能為露天礦山測繪提供更為優質的服務。

3 露天礦山測繪地理信息系統的建立及應用

3.1 礦區地理信息系統建立

在建立礦區地理信息系統前，首先需結合地形繪制出比例為1∶1000的地形圖，在分辨率為300dpi模式下逐一進行黑白掃描，使其成為bmp格式的圖片；其次由EPSCAN 2000通過矢量化的平臺掃描，使其具備數字化特征并成為dwg格式文件；再次以圖幅編號為依據進庫，并在 CAD示意圖總平面中借助CAD插入菜單中的超鏈接等工具來完成數據庫全部圖幅GIS鏈接，從而形成礦區地理信息系統；最后上傳至礦山的內聯網系統，并授權給特定用戶，其可根據密碼、用戶名對系統進行調用，進而用于露天礦山測繪及生產中。

3.2 礦山管線信息系統建立

露天礦山選礦、采礦、輸送尾礦、供給和排放生產生活用水均離不開各類管線及隱蔽地下工程，因此建立礦山管線信息系統可為有序開展礦山生產、礦山管理、日常維修等工作提供保障。

礦山管線信息系統建立包括采集架空管線、地下管線的地理信息。首先，在采集架空管線的地理信息時，應進行野外實地調查工作，并將調查管線參數、網絡關系有序標繪于比例為1∶1000地形圖上，之后借助RTK GPS對管線三維坐標進行測量，最后在系統中輸入測量結果，標注對應參數；其次，在采集地下管線的地理信息時，應借助RD 400 PXL或者SUBSITE 65探測儀對精礦及尾礦的輸送管、上下水管以及動力電纜等金屬性管線進行探測，結合調查和探測對非金屬性管線進行標測，之后借助RTK GPS對管線三維坐標進行測量，在CAD圖中標記測量的結果，最后以SMS智繪作為平臺，以ODBC作為接口，對數據及圖形進行標注、刪除、增加、替換和修改，從而實現管線查詢目標，通過管線碰撞等分析工作，生成地下管線各類專業圖和專題圖，進而將其用于露天礦山測繪和生產中。

3.3 露天礦山測繪地理信息系統應用

在露天礦山測繪中應用地理信息系統包括礦山設計及礦床的地質勘探、露天礦山生產計劃的編制、露天礦山生產管理工作的開展、露天礦山測繪安全性的提高、數據的采集處理及分析管理五個方面。

（1）露天礦山設計及礦床的地質勘探。通過應用地理信息系統，可構建出龐大信息數據庫，在有效結合礦山設計及礦床的地質勘探工作時，提升露天礦山測繪效率和質量。同時，地理信息系統運行時可有效解決各類安全隱患，在滿足測繪需求的同時，為礦山設計及礦床的地質勘探提供合理、科學的數據，為有序開展礦山地質勘探工作提供保障。另外，在設計復雜礦山地質、地理環境時，會由于受復雜環境因素影響而出現各類問題，應用地理信息系統則能更有效應對和解決各類問題。

（2）編制露天礦山生產計劃。通過在露天礦山運行中應用地理信息系統，可更為明確礦山物質儲存實際量，從而合理規劃礦山分布整體形式。同時，工作人員在編制礦山生產計劃時，需要考慮多方面因素以及大量信息數據，而應用地理信息系統則能有效獲取礦床的實際勘探結果、測量數據，確保編制計劃更具科學性和合理性。同時，應用地理信息系統可實現數據實時傳輸目標，工作人員通過及時獲取數據信息可對礦山生產計劃進行調整、優化，為提高礦山各項工作質量提供保障[3]。

（3）開展露天礦山生產管理工作。就目前而言，工作人員應用地理信息系統制定了更為科學和詳細的管理制度和應對策略。通過在露天礦山測繪中應用地理信息系統，可有效記錄、存儲礦山生產中各類數據和信息，工作人員通過參照這些信息可更有效整理生產問題、科學制定應對策略，從而為礦山高效開展奠定堅實基礎。同時，應用地理信息系統可幫助技術人員制定詳細數據庫，在及時優化數據基礎上，合理安排露天礦山測繪及生產工作，在確保測繪質量的同時提升礦山的生產效率。另外，基于地理信息系統工作人員可有效處理、規劃、查詢礦山測繪數據，有效掌握礦山測繪情況和生產狀況，從而更高效規劃日常工作和管理工作，提高礦山管理水平、測繪質量。

（4）提高露天礦山測繪安全性。應用地理信息系統可有效獲取礦山內部地質變化的情況，及時收集、有效分析相關數據，制定應對策略，從而提高測繪安全性。在開展露天礦山測繪相關工作時，會由于受到地下壓力、當地自然環境、氣候等因素影響，而出現斷裂縫隙情況，進入的粉塵則嚴重影響礦山開采質量。因此，工作人員可通過地理信息系統來對安全隱患進行規劃，在發生危險事件前制定科學應對方案和管理制度，從而最大限度降低露天礦山測繪所受影響，確保生產人員安全[4]。另外，在建立和應用地理信息系統時，工作人員應結合礦山實際情況來優化信息系統，在確保數據全面性、科學性的同時，提升礦山測繪價值和安全性能，并在應用過程中不斷完善礦山安全設施，從而提高地理信息系統安全防護價值和質量。

（5）數據的采集處理及分析管理。第一，數據采集。地理信息系統在采集數據時，內容較為復雜且流程極為繁瑣，因此在實踐中工作人員需及時對地理信息系統采集的數據和信息進行匯總、設計，確保數據具有時效性。地理信息系統在采集數據時可選擇方法較多，工作人員可選擇定位系統來進行數據局部采集和定時更新，并以此為基礎設定檢測的坐標，從而確保露天礦山測繪中數據采集的合理性和科學性。同時，工作人員可借助掃描儀、數字設備來開展資料普查及數據采集工作，確保不同數據可作為獨立個體存儲于數據庫內[5]。第二，數據處理。在加工、處理地理信息系統獲取數據時，工作人員應以便捷為主要目標。在加工地理信息系統數據的過程中，應將露天礦山測繪對象屬性和特征明確化，通過結合測繪實際情況來了解測繪數據特征、時間特征等，在掌握測繪對象實用價值和空間特征的基礎上，確保露天礦山測繪更優質和高效。在處理地理信息系統數據的過程中，應做好誤差分析工作，以避免運行中出現誤差。同時，工作人員需做好投影地圖，借助處理數據來規劃更為科學的坐標，以便后期數據快捷查找。第三，數據分析管理。為了確保地理信息系統能更有效發揮在露天礦山測繪中的實踐作用，工作人員可對數據進行科學規劃，實現數據有效分析和管理目標。露天礦山測繪中的數據分析起著極為重要的作用，借助地理信息系統來對數據進行分析，可為測繪科學運行奠定堅實基礎，工作人員應以統計學和圖論作為基礎，來分析數據空間結構，從而更科學規劃露天礦山測繪工作。在大數據背景下，地理信息系統數據應打破文件管理形式，對獲取數據進行分類、儲存，并規劃數據管理庫和數據系統，從而更好地發揮露天礦山測繪中數據庫功能，實現屬性、圖形間良好轉化目標。

總之，科技性更高、創新性更強的地理信息系統在露天礦山測繪中起著重要作用，工作人員應合理應用地理信息系統來制定科學測繪方案和生產制度，合理規劃露天礦山開采計劃，從而優化礦山的測繪質量和開采效果。

4 結語

總而言之，地理信息系統含有完整的信息系統和數據系統，其在露天礦山測繪中的應用可最大限度提高測繪工作空間分析的準確性，實現露天礦山測繪合理規劃、科學決策、高效設計以及嚴謹工作等目標。因此，相關部門在進行露天礦山測繪時應加大對地理信息系統建立和實踐的研究力度，制定更為科學的測繪方案，充分發揮地理信息系統測繪功能，在節約資金、人力、物力成本的同時，提高測繪的精準性、時效性、工作質效，從而為我國露天礦山測繪長遠發展奠定堅實基礎。