煤矿地质测量空间信息系统

1、.煤矿地质丈量空间信息系统PAGE ：.；PAGE 40一、立项根据1、国内外本工程领域科技创新开展概略和最新开展趋势“数字地球是从高层次系统论和一体化的角度来综合利用已有的正在开展的实际、技术、数据和才干，从而更广泛、更深化、更经济地为社会提供效力。它的本质是一个含有超大容量的信息系统，并提供管理、查询和分析这些信息的机制。与“数字地球相顺应，数字矿山、数字煤矿的开展战略将是21世纪矿山企业振兴和开展的必由之路。数字煤矿的根本义务是在煤矿根底信息数据库建立的根底上，充分利用数字采集、知识发掘、空间分析、虚拟现实、可视化、网络、多媒体及其他新技术，为煤矿资源评价、矿山规划、开辟设计、消费平安和

2、决策管理进展模拟仿真与过程分析提供新的技术平台和强大工具。数字煤矿的最终目的为煤矿的高度信息化、自动化、高效率，乃至遥控采矿和无人采矿。由于煤矿消费作业流程的动态性与复杂性，数字煤矿的建立必将是一个庞大的、复杂的、长期的系统工程。 在国际上，加拿大、芬兰、瑞典等国家，围绕采、掘、运矿山消费流程，在矿山信息网建立、技术信息适时管理、新机械运用与自动控制等方面制定了长久开展规划。在专业系统运用方面，西方矿业界早在20世纪70年代初就将CAD技术运用于地质、矿业领域; 80 年代末，随着三维地质建模和可视化实际和技术的开展,推进了矿山计算机辅助地质建模技术，一大批具有三维地质建模功能的地质采矿软件被

3、开发运用。90 年代中后期, 三维地质采矿软件逐渐成为矿山专业软件的主流。国际著名的地质采矿软件公司相继开发了专业三维软件, 主要有GOCAD、TerraCube、EarthVision 、SPARC 、Supac 、GeoDepth、GeoCom 、GeoSec 3D、2D&3D TimeDepth Mapper、StratModel、IntegralPlus、MineScape、MineSoft 、Vulcan、DataMine、Medsystem /Mine2、Sight, whittle、ICAMPS和LYNX等。总体来看，国外的地质和采矿类软件均有较好的三维表示才干并各具特征。但是受

4、开采地质条件、消费作业习惯、系统自动化程度以及价钱等要素的影响，国外的地质和采矿类软件在国内并没有得到推行运用。近年来，随着煤矿经济方式的好转与数字化矿山开展的需求，煤矿数字化和信息化有了长足的开展。许多煤炭企业已将矿山信息化改造和数字煤矿DM技术作为科技开展战略中的重中之重，并将宽带网建立、矿山根底信息数字化、煤矿地质丈量空间信息系统及其它煤矿消费公用软件的开发作为当前任务的重点。在煤矿企业运用中，不同的专业部门曾经具有和正在开发相应的专业信息管理系统，并构成了一定的信息化规模。在消费领域开发了煤矿地质丈量空间信息管理系统、复杂地质条件综合保证系统、采矿设计系统等；在煤矿平安领域开发了一通三

5、防信息管理系统、平安监测实时预警系统以及井下人员跟踪识别救护系统等；在管理领域那么开发了煤矿ERP系统、设备管理系统等。在数字化矿山信息系统的建立过程中，煤矿地质丈量空间信息系统是最根底的一个中心子系统，它是搭建其它专业系统的根底。其中，煤矿地质丈量空间信息系统的开展趋势表现为：11 信息的多源化从信息获取的角度,煤矿地质丈量空间信息的获取手段越来越丰富。从以往单一的钻探手段开展为集遥感、数字摄影、GPS (全球定位系统) ,以及三维地震勘探和其他地面物探、矿井物探等手段为一体的立体勘探方式。在数据内容上那么以煤矿地质、水文地质、丈量、采掘信息为根底,更多地融入地面物探(如地震、瞬变电磁勘探)

6、 、矿井物探(如槽波、坑透、瑞雷波勘探) 、测井及其他地压、瓦斯资料等多源地质信息。在表现方式上,更多地呈现出集图、文、声、像为一体的多媒体特征。计算机信息处置技术作为一种非常经济有效的手段,对这些多源信息进展综合分析处置具有相当的优越性,主要表如今以下几个方面:a.现有资料的整理、归纳,包括各种手段,方法所获取数据的规范化。b.现有资料的深层次利用。一是提高资料利用的深度和广度,经过改良现有方法与手段,开发新的方法和手段,提高资料本身的利用程度,发掘其潜在的信息资源。二是综合利用,将多源信息组合、叠加以获取新的信息,经过对比、分析,动态交互不断提高认识程度,从而实现对地质资料认识的由灰变白。

7、c.信息的可视化。将地质、丈量模型和各种分析处置数据直观地展现给现场任务人员,再结合现场阅历和实践资料等“软数据,对地质条件作出客观分析与判别。12 管理的网络化Internet的出现,给适用化的企业网络系统构建带来了宏大活力。采用全新的Internet 技术,可以实现信息的完全共享,从而实现企业信息管理的网络化、快速化。信息共享、高效管理是社会所需,企业所需,当然煤炭行业也不例外。煤矿地测任务直接关系到煤矿消费的平安管理。为此,实现地测数据与图形的实时管理与查询,是煤矿企业指点监视管理的重要手段。一个矿务局(集团公司) 普通包括多个煤矿,由于地域的分布特征,有相当部分的资料存在共性。目前煤矿

8、所采用的地测信息系统的数据库大多采用桌面数据库,而桌面数据库的缺陷是资料的独立性太强,共享困难。这就呵斥了各个煤矿“各自为政,矿务局的一致管理非常困难;达不到资源共享的目的,同时还添加了冗余数据;信息的传送速度也慢,统计、汇总费事,呵斥大量人力、物力、财力的浪费。采用客户端/ 效力器(C/S) 与阅读器/效力器(B/S) 相结合的二级管理方式,可以很好的满足局矿两级网络化管理的需求。也就是说,针对地测专业的技术人员,他们经过C/S 方式操作根底数据,完成地测部门日常任务对数据的动态修正与维护;而对于矿级或局级的指点,他们经过B/S 方式来访问根底数据库中的数据,查询关怀的信息,指点现场消费。1

9、3 决策支持的智能化开采地质条件与采煤设备的顺应性问题,是世界各主要产煤国家在开展机械化采煤中普遍遇到的问题,与其他采煤方法相比较,综合机械化采煤对地质条件的要求更加苛刻,所以在高产高效矿井的建立中地质保证的义务就更加突出和艰巨。煤矿地质丈量资料是煤矿消费最根底的资料,煤矿地质丈量常用图件是煤矿消费成果最直观的表现方式;原始资料与成果图件是指点煤矿消费的根底。经过数据发掘技术,从煤矿地质丈量空间数据库中开掘和提取隐藏在其中的潜在信息或方式,从而为预测和决策行为提供决策支持。矿井构造、煤厚及顶底板变化、瓦斯、涌水、地压等灾祸地质条件均严重影响煤矿消费。因此,许多煤矿任务者都在尝试寻觅相应的模型与

10、决策机制处理这些问题。例如多元逐渐判别分析模型、类似类比综合评判模型、灰色关联分析模型在矿井突水水源的快速识别中得到了较好的运用 。人工神经网络模拟生物神经网络的构造和功能,由大量类似于神经元的简单处置单元(通常为自顺应的) 相互结合成复杂网络,具有较强的非线性影射才干,在矿井构造定量评价 、地下水水质评价以及岩溶水水位预告等方面均获得了较好的运用。遗传算法因其适用、高效,且具较强的顺应性而运用于预告地下水位和求解水文地质反演问题 。14 系统的集成化在煤矿企业不同的专业部门曾经具有和正在开发相应的信息管理系统,并构成了一定的信息化规模。如在煤矿采掘领域开发了煤矿地质丈量空间信息管理、复杂地质

11、条件综合保证、采矿开采设计等系统;在煤矿平安领域开发了一通三防信息管理、平安监测实时预警以及井下人员跟踪识别救护等系统; 在消费管理领域开发了煤矿ERP 系统、设备管理系统等。在数字煤矿的开展进程中,资料的共享,系统的集成是一个必然的开展方向。信息技术的开展使得当今社会在信息的获取、存储、分析、处置和发布等方面获得了本质性的进展。数字煤矿的开展战略要求煤矿各消费部门在开发各自专业管理软件的同时,要制定一致的信息化规范体系和相应的共享机制。煤矿地质丈量任务在煤矿企业平安消费中的根底位置,决议了开展煤矿地质丈量空间信息系统的重要性。地质丈量信息采集的多源化、管理的网络化、决策支持的智能化以及与其他

12、专业系统的集成,是煤矿地质丈量空间信息系统开展的方向。西安集灵信息技术是国内最早从事煤矿地质丈量信息系统研发的单位之一,先后阅历了AutoCAD 二次开发,Dos 平台下自主平台的煤矿地质信息系统CCAD 的开发,Windows 平台下煤矿地测信息系统CGIS 开发的3 个阶段，2003 年推出了最新版的煤矿地质丈量信息管理系统CGIS36. 0 ,产品在全国近140余家企业运用，为我国煤矿的信息化建立做出了一定的奉献。此外,国内还有数家单位在从事煤矿地测信息系统的开发与推行任务,如北京龙软公司, 煤炭科学研讨总院西安分院,山东科技大学,河南煤田地质局等。2、工程研讨的目的、意义当今时代,以信

13、息技术为中心的知识经济突飞猛进，信息技术正以其广泛的浸透性和先进性与传统产业相结合。信息化与网络化已成为各行业数字化的重要根底手段,在企业运用中起到非常重要的作用。与现代化技术先进的国家比较,我国煤矿企业信息化根底设备相对落后;煤矿管理过于粗放;煤矿消费各部门的系统开发相对孤立,没有构成一致的信息化规范体系和共享机制;再加之煤矿消费信息本身的灰色性和动态性,导致了煤矿企业信息化与网络化任务的相对滞后。近年来,我国煤矿数字化和信息化有了长足的开展,信息化已成为改造传统煤矿产业的助力器。煤矿地质丈量任务是煤矿消费最根底和最重要的任务之一，对煤矿的平安消费和煤矿的消费才干具有重要的影响。煤矿地质丈量

14、资料是一种活泼的、动态变化的、与空间位置亲密相关的信息,而且具有一定的不确定性。随着煤矿消费过程的推进,煤矿地质丈量资料的积累逐渐丰富,人们对煤矿开采地质条件的认识也由灰变白。因此,采用人工检索、分析和处置地质丈量信息资料,难以满足煤矿现代化消费与技术管理的需求,尤其是为了准确预防和快速处置矿井艰苦灾祸事故,及时提供采矿设计与运营决策的根底数据,更有必要利用计算机和网络技术,来实现煤矿地质丈量数据的自动化管理,地质丈量专业各种根底图件的自动生成,以及对井下突发事件的快速、准确地进展分析与决策,详细表现为以下几个方面：2.1地测信息是矿井消费、管理的根底信息煤矿消费所面对的是以煤层为主的巨型复杂

15、系统，消费所涉及的实体对象主要包括： = 1 * GB3 复杂和认知有限的地质体地层、矿层、地下水分布和各种构造 = 2 * GB3 消费巷道系统 = 3 * GB3 消费和辅助消费系统运输、通风、电力、机电设备、给排水、平安监控、防避灾、调度 = 4 * GB3 与之相关的地面设备和建筑煤矿地测信息是矿井地质体和开采现状的根本描画，是人们对矿床自然赋存形状的认知和开采过程的记录，是勘探和消费各阶段勘探和地测部的任务成果的积累和进一步任务的根底，地测信息亦是矿山通风、开采、调度、机电、运输、防灾、排水等各项任务的根底数据和音讯来源。比如：通风系统可以看作是巷道系统加风量属性(风量大小和方向)。

16、调度系统可以在三维地层和巷道模型的根底之上参与采煤机、提升、运输、通风、机电设备的运转情况实践仅为一些开关量，即可获得一个笼统生动的调度模拟盘，同时还可不同视角、部分放大的观看。三维地层和巷道系统参与的通风、设备、风门、水闸等数据和属性可以以光照模型的方式显示，再加上分析和解算软件，这在矿井的正常消费和防灾救灾中必然意义非凡。不难看出，地测信息平台的建立是矿井和集团有关日常消费和平安的一项根底性任务，是众多消费和指挥调度系统的根底信息来源。此外，随着企业中大量MIS系统的运用，许多和资源物理位置有关的资料如：工矿区挪动目的的管理、企业通讯专网线路管理、水、煤气、电线网管理、物业管理等，只用传统

17、的MIS系统是很难和无法进展有效的管理的。为此，引进更先进的管理方法和手段，以地测信息为根底，将GIS系统引进到煤矿企业根底资源和消费信息的管理中来，打造企业地测空间信息平台，建立企业根底资源和消费信息的可视化管理系统就变得非常重要。地测信息是“数字矿山的最根底和最重要的组成部分，它是其他MIS系统的有关空间信息的独一来源。GIS是直观有效的信息管理工具图形言语是直观性、无语种的，有些信息是难以用文字和表格表示的。地理信息系统GISGeographic Information System以图形为根本的描画言语，是以地理空间信息的采集、处置、分析、规划和利用为主要研讨内容的信息管理系统。它的最

18、大益处就是它的可视化管理和易操作特性，从这层意义上来说，GIS又可以称为VISVisual Information System。世上的万物都占据有本身的地理空间，除一些纯数字的信息外，对任何一个实体的描画均可以用它的空间和非空间属性来表示，即任何一个实体都具其空间坐标、几何空间几何数据和其他的特征属性数据，如：一个人如今的位置可以用大地坐标来表示，此人的外形可用众多的空间离散点组成的拼合曲面表示。此外，他她还有姓名、年龄、肤色、国籍、种族、学历一个机电设备必然是放在地球的某一点上，它有它的外形，有分量、类型、用途、产地、出厂日期、输入输出功率、性能参数一段巷道有它的起点和终点，有它的断面形状

19、，有流经的风量，有开辟的日期、支护的类型即使是像财务数据这样一些纯数字的信息，从大处着眼亦可以以为是有坐标的，由于它的一切者企业是有营业地点或地域的，这里它成为企业的属性数据。类似地，资源量、人口数亦可为某个行政区划地属性数据。普通的MIS系统展现给用户的操作界面对象是字符和表格，而经过GIS，用户那么可以用除字符和表格外的图形甚至是三维图形来表示和操作用户的信息。图形的直观性方便了用户的操作，降低了软件运用的门槛。此外，除了可以表示和处置普通的信息，表示和处置信息的空间几何属性外，它还可以记录信息对象的时空和其他内外部关系并对之进展分析研讨。由于基于GIS建立起来的信息系统可以有更方便的，更

20、直观的运用界面、可表示更多的信息类型，占有更多的信息量，更多的空间分析和处置功能，所以拥有GIS型的信息系统，也就拥有了更加适用，更加有效的，功能更加强大的运用和管理工具。地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软件系统；而其内涵是计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑减少的、高度信息化的地理系统。它是由计算机系统、地理数据和用户组成的，经过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、经济建立、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策效力。由于GIS可以表示更多的信息类型，所以，G

21、IS自60年代开展和运用到今天，除其相关的技术和产品都已非常成熟，业已运用于国民生活的每一个部门，广泛运用于农业、林业、国土资源、地矿、军事、交通、测绘、水利、广播电视、通讯、电力、公安、社区管理、教育、能源等几乎一切的行业，并正在走进人们日常的任务、学习和生活中。2.3地测信息GIS化构成地测空间信息系统各种图形的根底信息主要来源于地测资料，地测信息的计算机化是地测资料准确描画和有效管理的独一途径。目前，地测管理和消费部门在地测计算机信息化上做了大量的任务，获得了许多的成果。但仍存在许多问题，其中最为重要的就是“信息孤岛问题，表如今：1各矿地测软件的开发单位不同，编写规范、方式方法、开发工具

22、不同、各矿地测图件格式不一致、接口不规范。2各矿地测系统与矿其他消费部门如通风、调度、机电的系统未能做到信息共享，其数据独一性和冗余反复等问题表现严重。3各矿地测信息系统从集团公司的角度来看未能构成一个整体的信息系统。4各系统内部图形与数据是分别的，数据间的联络不强，也不是一个整体。5企业没有一个一致的图形信息库，上层基于图形的管理和决策复杂繁琐。6图形信息依然是文件方式为主，很少数据库化、更没有信息共享网络化。7图形信息无法在各部门间实现资源共享与一致，如：图形信息没有构成在测绘部门、消费部门、调度部门、监测部门、安监部门、救护部门、设备管理部门间的图形与业务信息的交互共享。8图形信息与MI

23、S系统中的数据信息无法实现沟通，相互借用，如：MIS中的管理不直观、部分图形的更新无法自动化、同一信息的反复维护处置。9指点及技术人员对于图形的阅读查询不方便。10资料管理方法陈旧落后，在信息交流传输数据化、网络化技术日益兴隆，运用日益普遍的今天，这种传统陈旧的资料图纸化管理的手段的局限性也日益明显，图纸保管遭到其本身物理质量及外界自然和为人要素的影响是很严重的。鉴于这些图纸资料的本身特点:纸张大小不一，工程制图用纸材质特殊，作图工具专业等呵斥其复制不便，在维护任务中经常查阅翻动一旦呵斥图纸的破损丧失就会呵斥资料的不可恢复性后果。其他一些日常维护及办公的来往文件用纸来承载保管，也存在管理保管不

24、便的问题，一来其种类繁杂，文件发送方与文件接受者、保管者关系交叉复杂。二来由于维护人员任务的需求，外出频繁，文件经常不能及时传送到位，从而往往会呵斥信息的时效性破坏。总之，运用煤矿地质丈量空间信息系统，对企业的意义在于:逐渐建立起珍贵的消费根底数据信息资源规范一致图形信息资源，实现信息共享。提高信息利用率，提高任务效率。将地质丈量空间信息系统运用到集团的根底资源管理中来，可以把现有的MIS系统进展整合，充分发扬地质丈量空间信息系统在空间地理数据的分析才干，建立集团根底资源的可视化管理。整合集团现有的地测信息系统，充分利用现有的数据和图形根底，为集团的其他系统运用提供数据、图形、运用和软件平台，

25、为“数字矿山打根底。提高管理程度矿井消费前期的勘探、矿井设计，消费中的采区设计、人员和消费管理，后期的洗选、煤质、运销、财务等，这些都是有机的结合在一同的，是一条消费和销售线上的不同环节。现有的各类信息系统只是这些不同环节的数据表示和分析运用。所以，深化运用和发掘现有的系统资源，整合现有系统，共享和综合各系统的专业信息，最终构建一个数字化的虚拟企业集团可以提升企业的平安、消费、进度和效率管理才干，添加各部门任务的协同性。例如：建立共享的采矿工程地理信息资源，能便于消费指挥、消费调度和消费规划，并能以直观的图形反映出各矿消费单位的消费进展情况。提高任务效率运用地质丈量空间信息系统可以充分发扬其对

26、空间地理数据的分析才干，将大量人力物力从繁重的资源档案管理，人工统计，手工制图制表等任务中解放成立，提高任务效率。促进技术提高顺应“数字地球，“数字中国的潮流，以地质丈量空间信息系统为依托，逐渐建立“数字矿山。利用地质丈量空间信息系统技术协助消费管理，保证消费管理程度，改良企业笼统，提高企业竞争力。以地测信息为根底，逐渐构建一个矿区层面的空间地理信息系统平台，带动企业内部软件及其网络运用的开展。3、本工程研讨到达的科技程度开发一个针对煤矿地测和消费对象的地测空间信息系统，其中包括：日常管理、地测业务处置、地测矢量和解析模型建立，地测图件自动生成，地测信息发掘和分析处置等功能。系统建立完成后，将

27、到达以下程度：1存储、计算和管理日常的任务数据，程式化的计算和管理，规范了日常任务，减少了人为失误。2大量数据和图形入库后，不仅可供地测部门内部，亦可供其他消费和管理部门运用，为今后其他消费部门的信息化建立提供一个良好的有关地理信息图形的资料根底。3大量的地测数据一致于一个模型之中地测信息GIS化的结果是全部至少是绝大多数数据和消费对象被有机的联络在一同。数据不再只是一个数据，而是消费对象的一部分。4关联的数据体使地测部门各专业间的联络更加严密，各专业间操作的是同一个数据对象，从而各部门的数据自动动态对应。5图形和报表亦是任务对象数据模型的两个不同表现方式。地测空间信息系统充分认识这一点，使得

28、图形和报表可以自动地对应，数据表的效果可引起图形的自动修正，反之亦然，维持了数据的完好和一致性。6本系统对Internet技术的运用使得地测部门的人员可以进展适当权限范围的远程办公，即使其出差外地。其中,良好的界面和互操作性为系统的推行运用提供了保证。4、运用推行前景及预期的社会经济效益煤田地质和煤炭矿井信息除了具有普通空间信息所具有的各种性质外，还具有许多特殊的性质。首先是原始信息量小，大部分地质成果都是在有限的原始信息上，经过地质专家的分析和判别得出的结论。煤田地质信息的另一特点是涉及的专业多，不仅有三维空间信息，同时有诸如水文、丈量、煤质、工程等专业信息。正是信息属性的特殊性，针对煤田地

29、质和矿井地质的专业GIS应运而生。 该系统主要效力于消费矿井的地测部门，实现地测任务的数字化和信息化管理。该系统在充分分析矿山空间信息特点的根底上,提出了灰色地理信息系统的实际，相关的数据模型和数据构造。系统正是在灰色地理信息系统实际的指点下，利用面向对象的编程技术设计而成的。随着地质市场的好转，正是依托地质信息数字化这个中心技术，使煤炭企业的任务效率越来越高，市场份额越来越大，效力领域越来越广。经过几年的努力，中国地质丈量空间信息系统的技术程度曾经有了长足的进展，曾经接近国际先进程度。面对今天的计算机技术的快速开展，面对地质丈量空间信息系统充溢活力与活力的前景，我们应该进一步抓住机遇、探求规

30、律、发明性地促进地质丈量空间信息系统技术在煤田地质和矿井地质方面的运用，努力研发“数字矿山的适用技术。可以预见，随着计算机技术的开展，信息高速公路的建成，一个以地理信息系统为平台，以信息高速公路为纽带的“数字矿山，必将为地质信息的交流与共享提供一种全新的方式。研发煤矿地质丈量空间信息系统，可以构成具有自主知识产权的系列产品。开发和构建一个矿区层面的空间地理信息系统平台，不但有利于带动煤矿企业内部软件及其网络运用的开展，培育有自主知识产权的中心软件产品，甚至还可以实现煤炭企业GIS系统行业规范。研发煤矿地质丈量空间信息系统，可以在煤炭行业进展推行运用，使之商品化和产品化。另外，利用对地理信息系统

31、技术的掌握还可以开辟行业外的市场。可见，该工程的研发既具有良好的社会效益，又具有宏大的、潜在的经济效益。二、研讨内容和目的1、主要研讨内容、技术经济目的11 在系统开发方面,我国煤矿地质丈量空间信息系统的开展主要经过如下两种途径:a.通用绘图系统或通用地质丈量空间信息系统 系统平台上的二次开发通用绘图系统(如AutoCAD、MicroStation 等) 和通用地质丈量空间信息系统 系统(如Arcview ,MapInfo 、Map地质丈量空间信息系统、SuperMap等) 由于其通用性和开放性博得了宽广用户的青睐。这类软件用于地质、丈量和采矿目的时,普通必需以接口文件或动态函数库进展二次开发

32、。由于地质体本身的复杂性和多解性,这类软件很难完全满足地质学家及矿井任务者的实践要求,难于到达商品化程度,没有真正构成市场。b.自主版权的煤矿公用地质丈量空间信息系统平台的研制开发煤矿公用的地质丈量空间信息系统 系统平台,可以充分思索煤矿消费的专业特点,跟踪消费的全过程。这种开发方式难度较大,需求相当的实力和长久的考验。VC + 言语是系统平台开发的首选言语,属性数据那么大多由Oracle 7、Sybase 、DB 2、SqlSever 2000 等数据库来管理。在煤矿地质丈量专业地质丈量空间信息系统 平台的设计中,层次构造的图形数据构造设计是一种理想的选择,它不仅描画方便,而且便于管理。图形

33、数据构造中的每一个对象都由其成员数据和作用于成员数据的操作所组成。此外,作为一个专业的图形数据库还要充分思索其专业特性。面向对象的软件开发方法OMT(Object Modeling Technique) 以面向对象的思想为根底,经过对问题进展笼统,构造出一组相关的模型,从而能全面地捕捉问题空间的信息 。面向对象技术和Windows 的音讯驱动构造,使得软件开发有了一个根本性的飞跃。经过对象的封装性和承继性使得软件的模块化、稳定性、可操作性、可维护性以及代码的可重用性都大大地提高。目前,国内开发的煤矿地质丈量空间系统已初步具备了煤矿消费地测资料的处置与常用图件的编制功能,但无论是功能还是内容均不

34、够完善,不能完全满足现场任务人员日益增长的更高要求。煤矿地测软件已有向通风、设计、平安方面扩展,构成一个为煤矿全方位效力的完好的信息系统的开展趋势。12 整个系统的体系构造如下所示：根据煤矿地质丈量部门的实践要求和作业流程，煤矿地质丈量空间信息管理系统是以煤矿地质丈量采掘空间数据库为根底，在网络环境中实现各专业部门用户对数据的获取、更新、数据的处置与存储、信息的提取与分析，同时建立相应专业的运用模型库和图形库。图 1 系统体系构造图 如图1所示，煤矿地质丈量信息管理系统从3个层次思索了用户的实践需求。第一个层次是以煤矿地质丈量根底数据为中心，实现数据的录入、修正、查询、处置与汇总，构成煤矿消费

35、所需的专业成果图件和统计报表； 第二个层次是在网络环境下实现煤矿地质丈量数据的Web查询与阅读，为其它专业运用软件提供开放数据接口；第三个层次是在原始资料的积累及成果图件编制的根底上为煤矿的平安消费提供智能化的辅助决策根据，在现有平剖面图的根底上实现地质体的3D动态构模与可视化。从功能划分来讲，煤矿地测数据管理模块主要完成系统对根底数据的采集与整理，是系统的根底；图形处置模块经过ODBC机制访问根底数据，完成煤矿常用专业图件的自动生成，其中最关键的部分就是地质体的3D动态构模技术、3D可视化及其由此带来的平面剖面自动对应和开采任务面的部分修正与矿区或采区的动态协调。该模块是系统的中心；远程管理

36、模块那么为用户提供数据和图形文件的远程发布功能，满足集团公司各级用户的资料共享提供技术支持。13 系统的功能特点为：系统以煤矿地测任务为主要效力对象，涉及了煤矿地测部门的全部日常任务，亦适用于层状和层控矿床的勘探、消费与设计。其功能特点如下：a.系统采用客户端效力器C/S与阅读器/效力器B/S相结合的二级构造设计方式，可以很好的满足局矿两级网络化管理的需求。b.系统的根底数据管理子系统可满足地质、丈量部门对日常数据的录入、查询、统计以及规范化报表等的需求，并为煤矿根底图件的自动生成提供数据源c.系统提供了一个面向煤矿专业运用的地质丈量空间信息系统平台。可对各种专业图形对象进展属性修正、几何变换

37、、形状编辑与修正、属性数据的查询与访问、图形的拼接与裁剪等操作d.专业图件的自动化程度高。经过煤矿消费公用地质丈量空间信息系统平台，可有效地自动生成和管理地质、丈量专业所需的各种成果图件。面向专业运用的适用算法保证了系统运用的效率。经过各专业数据库或外部数据文件，系统可方便地生成煤矿消费现场所需的各种根底图件。e.系统的远程管理子系统经过客户端阅读器如：Internet Explorer对效力器中的地质丈量根底资料及图件进展远程管理。主要包括：根底数据及报表的查询与打印、成果图件的查询与管理、用户管理及权限分配、日常信息的发布与管理等。 f.系统提出并采用了大量先进适用的算法。煤层3D模型的动

38、态建模技术为平面剖面对应与恣意切割剖面提供了方便。 g.系统提供了与AUTOCAD、MAP地质丈量空间信息系统等通用软件的接口，能经过DXF格式在系统间进展双向交流。1.4系统的主要功能模块分为：1.4.1煤矿地质丈量根底数据管理子系统煤矿地质丈量根底数据管理子系统是数据采集的中心，用以管理系统的根底数据。子系统采用ACCESS/SQL Server来存储根底数据，前台运用程序由C#.NET开发。该子系统在功能上划分为系统管理、数据录入、数据处置、数据查询、报表输出五个部分。系统充分思索了煤矿地质丈量空间信息多源化的需求。在数据内容上那么以煤矿地质、水文地质、丈量、采掘信息为根底，更多地融入地

39、面物探如地震、瞬变电磁勘探、矿井物探(如槽波、坑透、瑞雷波勘探)，测井及其它地压、瓦斯等资料。经过对消费技术信息的动态更新，及时准确地控制煤矿地质体的形状，动态反映井下消费的情况。1.4.2煤矿专业地质丈量空间信息系统平台煤矿专业地质丈量空间信息系统平台是整个系统的中心。系统采用面向对象的程序设计方式，充分思索了煤矿的专业特性，经过该平台可以自动生成煤矿常用的根底图件。主要包括柱状类：钻孔柱状图、综合柱状图、煤层小柱状、煤岩层对比图；剖面类：地质剖面图、采区剖面图、巷道素描图；平面类：煤层底板等高线与储量计算图，各类等值线图，三下压煤图，程度切面图，采掘工程平面图，井上下对照图、通风系统图、排

40、水系统图、井下避灾线路图、采区布置图、采掘衔接方案图、任务面循环图表等。煤矿地质丈量常用图件绘制的自动化程度、信息更新的动态编辑才干以及图件之间信息的共享程度是衡量一个专业地质丈量空间信息系统平台优劣的一个主要标志。1.4.3煤矿地测信息的远程管理该模块基于.NET平台，采用ASP.NET(动态效力器技术)、ADO.NET(动态数据对象访问技术)开发，可根据用户的运用权限对效力器中存储的各类根底数据和图形文件进展更新与访问。管理层可直接经过网络下达指令，及时处理现场问题，指点煤矿消费。 2、关键技术、技术创新及研讨方法和技术道路或工艺流程煤矿地质丈量管理系统的体系构造是根据煤矿地质丈量部门的实

41、践要求和作业流程，以煤矿地质丈量采掘空间数据库为根底，在网络环境中实现各专业部门用户对数据的获取、更新、数据的处置与存储、信息的提取与分析，同时建立相应专业的运用模型库和图形库。21数据管理系统一个矿务局(集团公司)普通包括多个煤矿，由于地域的分布特征，有相当部分的资料存在共性。在同一消费矿井，不同专业之间的数据也存在内在的联络。因此，开发基于管理的运用系统将有助于实现数据的一次输人、完全共享，使煤矿专业运用与全局效力相一致。Internet的出现给适用化的企业网络系统构建带来了宏大活力。采用全新的Internet技术，可以实现信息的完全共享，从而实现企业信息管理的网络化、快速化。煤矿地测任务

42、直接关系到煤矿消费的平安管理。实现地测数据与成果图件的实时管理与远程查询，是煤矿企业指点监视管理的重要手段。目前煤矿所采用的地测信息系统的数据库大多采用桌面数据库，而桌面数据库的缺陷是资料的独立性太强，共享困难。这就呵斥了各个煤矿“各自为政，矿务局的一致管理非常困难，达不到资源共享的目的;同时还添加了冗余数据;信息的传送速度也慢，统计、汇总费事，呵斥大量人力、物力、财力的浪费。采用客户端/效力器(C/S)与阅读器/效力器(B/S)相结合的二级管理方式，可以很好的满足局矿两级网络化管理的需求。也就是说，针对地测专业的技术人员，他们经过C-S方式操作根底数据，完成地测部门日常任务对数据的动态修正与

43、维护，而对矿级或局级指点，他们经过B-S方式来访问根底数据库中的数据，查询关怀的信息，指点现场消费。根底 数 据 管理系统涉及了地质、丈量、水文地质、储量、采掘、三维地震等根底资料，其作用主要在3个方面:其一是要满足用户录人、查询、修正、统计分析及编制报表的需求;其二要为专业制图系统预备必要的根底数据，以完成煤矿常用根底图件的计算机绘制;其三是对现有资料的深层次利用。一是提高资料利用的深度和广度，经过改良现有方法与手段，开发新的方法和手段，提高资料本身的利用程度，发掘其潜在的信息资源;二是综合利用，将多源信息组合、叠加以获取新的信息，经过对比、分析和动态交互，不断提高认识程度，从而实现对地质资

44、料认识的由灰变白。从信息获取的角度，煤矿地质丈量管理信息的获取手段越来越丰富。从以往单一的钻探手段开展为集遥感、数字摄影、GPS(全球定位系统)，以及三维地震勘探和其他地面物探、矿井物探等手段为一体的立体勘探方式。在数据内容上，那么以煤矿地质、水文地质、丈量以及采掘信息为根底，更多地融人地面物探(如地震、瞬变电磁勘探)、矿井物探如槽波、坑透、瑞雷波勘探)、测井及其他地压、瓦斯资料等多源地质信息。在表现方式上，更多地呈现出集图、文、声、像为一体的多媒体特征。在数据组织上，普统统过以下3种途径来实现根底数据的采集:2.1.1建立煤矿地质丈量采掘等多源根底数据库煤矿消费是一个动态、活泼的过程，在消费

45、过程中会揭露大量的实测资料，经过数据库来对其进展管理是一种理想的选择。在内容上，至少应包含矿井地质、丈量、水文地质、储量和采掘等根本信息。在功能上，应满足用户对这些根底数据录入、查询、修正及统计、报表的需求，并且要为计算机成图系统提供数据接口。为满足局矿两级网络化管理的需求，普通选用中、大型关系数据库作为数据库根底平台，如:Oracle7,Sybase,DB2,SqlSever2000等，前台操作界面那么可选用Dephi,Vb ,PowerBuild等开发。2.1.2 从现有煤矿消费专业图件上获取数据很多消费矿井都曾经开采了一定的年份，积累了一定的消费资料和大量的消费图件。由于图件的编制除根底

46、资料以外，还遭到专业认识的影响，已有的经过积累、修正所构成的现阶段的成果图件，很难经过不太完善的资料动生成，因此，从现有煤矿消费专业图件上获取数据，就成了一项重要的途径。2.1.3 经过其他通用软件接口获取数据在煤 矿 地 质丈量专业软件出现以前，很多煤矿消费单位曾经在一些通用软件(如AutoCAD,Map-地质丈量空间信息系统,Maplnfo等)上编制了大量的专业图件，也积累了相应的数据。因此，一个专业的煤矿地质丈量空间信息系统，必需具备与其他通用软件的接口，经过接口直接获取图形及属性数据。22 煤矿地质丈量空间信息系统2.2.1 煤矿地质丈量空间信息系统平台的设计面向对象的软件开发方法OM

47、T(ObjectM odelingTechnique)以面向对象的思想为根底，经过对问题进展笼统，构造出一组相关的模型，从而能全面地捕捉问题空间的信息。图形数据库或图形文件可以看作是对专业数据模型进展描画的一套数据构造，它包含了一系列的对象和作用于对象的操作以及定义操作实施的规那么。在煤矿地质丈量专业地质丈量空间信息系统平台的设计中，层次构造的图形数据构造设计是一种理想的选择，它不仅描画方便，而且便于管理。图形数据构造中的每一个对象都由其成员数据和作用于成员数据的操作所组成，面向对象技术和Windows的音讯驱动构造使得软件开发有了一个根本性的飞跃。经过对象的封装性和承继性，使得软件的模块化、

48、稳定性、可操作性、可维护性以及代码的可重用性，都大大地提高。此外，作为一个专业的煤矿地质丈量图形数据库，还要充分思索其专业特性。2.2.2 煤矿地质丈量专业图形的自动生成在煤矿的勘探、开采设计及消费过程中，地质和丈量图件是设计、消费的根底资料和根据，是地质丈量任务最终成果的重要组成部分和笼统化的表现方式。常用的图件主要包括:柱状类:钻孔柱状图、综合柱状图、煤层小柱状、煤岩层对比图;剖面类:地质剖面图、采区剖面图、巷道素描图;平面类:煤层底板等高线与储量计算图，各类等值线图，三下压煤图，程度切面图，采掘工程平面图，井上下对照图、通风系统图、排水系统图、井下避灾线路图、采区布置图、采掘衔接方案图、

49、任务面循环图表等。煤矿地质丈量常用图件绘制的自动化程度、信息更新的动态编辑才干以及图件之间信息的共享程度，是衡量一个专业地质丈量空间信息系统平台优劣的一个主要标志。a.柱状类图形的处置柱状图是地质图件中最为规范化的一种。它是对区域地层或钻孔穿过地层的一种阐明性描画。柱状图绘制的技术关键有3点:一是岩性符号柱状的绘制;二是地层系统与岩层的一些描画性文字处置;三是各栏之间的关系协调(缓冲线)。此外，还应思索柱状图格式的自在定义，测井曲线的自动绘制等。b.剖面类图形的处置地质剖面图普通是沿勘探和主要石门方向切绘的，图形反映了该剖面上的煤层、标志层、地层界限、含水层的位置和构造形状以及与井巷之间的相互

50、关系。它是分析研讨矿区地质构造、编制其他综合地质图件、进展储量计算、采掘设计和布置消费勘探工程的根底资料，也是矿井地质任务的3大根本图件之一。(a).剖面根底数据的预备一条剖面的绘制涉及到钻孔、巷道、断层、各种边境等根底数据。数据的获取普通有两种方式。其一是经过数据库来组织这些数据;其二是利用剖面线与煤矿地质丈量空间数据体的相交关系来获取这些数据。(b). 剖面处置技术以离散的数据(钻孔和采矿数据)绘制地质剖面图，其难度主要是在绘制煤层、标志层和地层界限时，所绘制曲线在断层两盘，上、下层位之间的形状应该协调。即通常所说的剖面断层处置和地层形状协调。以下简单引见其实现步骤：第 1步 : 处置断层

51、间的相对关系，对剖面断层作必要的延伸与扩展，以构成剖面处置所需的扩展断层数据。第 2步 : 根据断层的初始或上次求得的平错与落差，恢复地层延续。第 3步 : 地层扩展。第 4步 : 求每一地层被每一条断层切错的平错与落差;求每一地层与每一条断层的交点。第 5步 : 反复1-4步，直至求每一地层对每一条断层切错的平错与落差称心地得到。第 6步 : 输出。c.平面类图形的处置平面图所包含的内容很多，如一些点状标志(工程点、钻孔标志、地物，)，区域边境、等值线、文字标注等等，普统统过组合的方式，绘制图框、钻孔标志、煤层小柱状、各类等值线、储量计算块段、各类边境曲线和采掘工程等内容。在平面类图形的处置

52、过程中，需求研讨处理这样一些关键技术:复杂地质条件下(包括大量正逆断层)TIN的自动生成、平面与剖面的自动对应与动态修正、恣意切剖面、平面图上储量与损失量的自动计算、采掘工程平面图上巷道的自动延伸与巷道空间交叉关系的自动处置等。其中，复杂地质条件下(包括大量正逆断层)TIN的自动生成又是煤层底板等高线绘制的根底，也是任务量最大的一个方面。Cline和 Renka(1990)提出了一种约束Delaunay三角形剖分方法，这种方法首先将点按无约束Delaunay方法进展剖分。然后将所需的边加进去，构成对这种构造进展描画的数据矩阵。实践计算时，有如下算法:a). 找到一切与要求的衔接线相矛盾的三角形

53、，将其中的内边去掉，构成一个多边形;b). 将所要求的衔接线加人到该多边形内;C). 按照所对的顶点内角最大的原那么，继续构成剩余的三角形边。2.3 煤矿地质丈量3D模型的构建煤矿地质丈量3D模型的构建与可视化将大大提高煤矿任务人员对煤矿消费各个环节的直观认识。但是由于数据采集的难度以及生成算法的复杂性，基于数字化矿山全景式真三维建模与显示为目的3D软件的开发尚处在探求之中。目前，许多煤炭行业的地学任务者将任务的重点放在多煤层地质实体及井巷工程的3D建模与可视化研讨方面。多煤层地质实体及井巷工程的3D模型可以由点、线、面、体来构建。对离散点的强约束Delaunay三角形剖分，可看作3D外表建模

54、的根底，经过对某一煤层顶、底板的Delaunay三角形剖分来实现类三棱柱法对体模型的描画。3、工程的总目的和阶段目的含预期知识产权情况3.1系统的总体设计目的： a.煤矿地质丈量空间信息管理系统的建立为各集团公司设计、消费、通风、调度、平安、救护、机电、运输等其他运用系统提供一个根底的数据及图形管理平台。以此规范、一致数字矿山的信息资源，实现相关专业、部门的信息共享。b.系统的建立可以实现地质、丈量成图的自动化，实现地质、丈量有关计算、管理的自动化。能及时准确地根据三维勘探、钻探、井下揭露等最新资料和信息，高效准确地修正各种消费图件。c.以各集团公司已建成的网络环境为根本运转平台，在集团公司消

55、费处和各个矿分别建立相应的地质、丈量管理系统，将原来手工处置的数据、图件等资料实现电子化处置，以此全面提高数据处置程度，使其便于保管、修正和网络传输。d.系统按照三层客户/效力器构造数据库层、运用效力层和用户界面层和C/S+B/S二级管理方式进展系统整体设计，将整个系统按数据库、业务逻辑和用户界面三层功能进展组织。实现消费现场技术人员对原始资料的分析、处置、设计、制图以及管理者对成果资料及设计图件的Web访问；系统全部采用模块化构造进展设计，可根据需求自在组合拼装。3.2系统阶段目的：a.系统曾经实现的目的：1系统具备完善的点、线、图案、图式和图例的自定义功能。2系统可直接根据原始丈量导线点数

56、据生成巷道初步模型，由系统的专有巷道对象构造矿区的网状巷道模型，从而直接生成采掘工程平面图，并可在1：1000、1：2000、1：5000之间直接转换，同时单线、等宽和变宽双线可以自在设置。3系统采用大量的先进算法和自动生成技术。如：预定义边境的Delaunay三角网构造；地层空间TIN模型中的分裂法断层处置；地层和巷道模型的交互式编辑生成技术。使系统对诸如剖面和平面断层处置，煤层底板等高线图的生成具备极高的自动化程度。4自动化程度高导游式，一步一步地引导用户由原始数据和数据库直接生成地测根底图件。5系统高度集成同一界面下可处置煤矿地测和其他部门的各种常规和根底图件。6恣意比例尺：字体大小、各

57、种单体符号、点型、线型、地质符号或岩性图案符号可随图形比例尺规范和非规范变化，或设置为某一固定比例尺，且可自动无损地转换成符合现行规范的式样。图件和报表可按恣意比例和尺寸打印输出。7除支持多文档的构造化存储外，支持内部的图形嵌入和图形参考：图形组合的二种手段。图形嵌入可处理如图签、图例这样的可共用的图形文件插入、组合、以及图幅的合并和拼接问题；图形参考可处理图形内容共用时的一致性问题，如：有十幅参考了某一个图形文件，那么当被参改图形被修正和保管后，这十幅图可以自动改动，从而维护了不同图形文件中相关内容的一致性。支持粘贴板：使图形文件间图形对象的拷贝变得方便。如：某标高的程度切面图就可以由多个煤

58、层底板等高线图中的同标高等高线对象拼合粘贴而成。8直接结点编辑、属性页、动态自在缩放技术。b.正在完成的目的：1分布式系统各负其责。地测科管理和处置各矿所属的数据和图形，消费处管理集团公司的代码、线型、图案、图式和图例、数据和图形分布和数据综合和汇总。2友好的界面、精心的设计、面向对象的图形系统。面向对象特性明显：任何图形单元都只是一个图形对象，这样用户对图形的编辑、操作根本上无需记忆命令系统亦不再提供命令式操作，普通地仅经过鼠标即可完成对图形对象几何形状的编辑和修正任务。此外，图形编辑、操作的方法和方式一致。所以，用户学习是一看就会，操作非常轻松和简单。3三维可编辑模型模型中各空间点参数、断

59、层、轴或脊线、边境可恣意添加、删除、定义和编辑。可切割出恣意方向的地层剖面及过剖面上的巷道。4 GIS的图形和非图形数据的关联，保证了数据的独一性，包括我们通常所说的平剖对应。由于图形和非图形的一致存储，这种数据的独一性，数据和图形间的相关和对应是自动实现的。5除一些Web查询，系统操作方式以资源管理器方式实现，系统以一个功能树对运用户所需的每一项功能，用户点击功能树的每一项就会相应地展开下一级功能/翻开对应的数据表/对话或统计、计算窗口。数据的录入可以表格的方式输入,且用户可作适当的调整。亦可以窗口的方式进展，非常的方便和快捷。6可读取测井数据文件：直接绘制测井曲线，坚持了测井曲线的原有精度

60、，同时免去了大量的曲线数字化任务。7三维多层地质模型和网状巷道可编辑模型经过对模型的修正、编辑和输出实现平、剖面数据的自动对应，即地测平面图、剖面图修正的相互联动功能。可用模型直接生成剖面、平面和采掘工程平面图。此外，系统要求支持TrueType字体；数字化仪和各种系统打印设备；系统支持恣意轴向和比例的坐标系统；提供了多种作图工具，如：栅格点网、目的捕捉、等距线，等高线标注，储量计算等。三、实现工程预期目的所具备的任务根底和条件本公司已开发的煤矿地质丈量空间信息系统是一个高度集成化、以Windows 982000,XP,NT)为根本运转平台的，专门为煤矿地测部门研制，适用于层状和层控矿床地测部