地理信息系统在矿山的应用研究现状及发展趋势

1、地理信息系统在矿山的应用研究现状及开展趋势摘要:地理信息系统(GIS)作为目前开展最迅速的高新技术之一,将其应用在矿山,可以大大地推动矿山消费经营管理的现代化。GIS在城市交通、通讯、电力等方面应用广泛,但其在矿山方面的应用还很少。文中简要介绍了矿山应用GIS的必要性,矿山地理信息系统(GIS)的特点及功能,概述了目前GIS在应用方面存在问题以及开展趋势。关键词:GIS;矿山地理信息系统;应用及问题;开展趋势GIS是英文GegraphiInfratinSyste的缩写,通常称为地理信息系统。GIS是介于信息科学、空间科学和地球科学之间的穿插学科,是一种特定而又非常重要的空间信息系统。它是采集、

2、存储、管理、分析和描绘整个或局部地球外表(包括大气层在内)与空间和地理分布有关数据的空间信息系统1。地理信息系统应用广泛,有多个分支,目前GIS在资源调查管理、环境监测与评价、城市规划、土地利用、公共交通、各类工程施工、军事国防以及商业、经营决策等方面均已得到广泛而卓有成效的应用。矿山地理信息系统(GIS)是其分支之一,该系统主要是以计算机为根底,应用测量、摄影测量与遥感等技术采集信息,并通过机械制图和图像处理等手段,严密结合矿山的空间与资源特征构建起来的一种信息系统。将GIS运用于指导矿山的规划、日常消费、管理、环境监测以及平安预警等各方面将有很重要的意义。我国的矿山地理信息系统,起步较晚。

3、但是,经过我国矿业科技工作者的努力,在深化的理论研究和缜密的实验理论根底上,建立了初步的矿山地理信息系统。并且GIS在一些矿山的应用中,已经或正在发挥其重要作用。所以,建立与开展GIS对我国矿业的可持续开展有着重要的意义。1矿山应用GIS的必要性矿山是一种特殊的地理区域。现代矿山一般规模庞大,面积较广,地质条件和矿体赋存条件差异很大,主要表现为:矿床地层构造复杂,矿体厚度不稳定,倾角变化大,顶底板不稳定,有时受地下水的威胁等等;消费方式复杂,消费矿井提升、运输方式多样;设备复杂,种类繁多,设备数量多。由此可见,矿山的信息量宏大,并且数据类型多,包括地质、采矿、测绘、选冶、分析、环保、经济、建立

4、、消费与管理等多方面的数据。数据载体有文件资料、表格、图形图像、数据库等1。矿山数据具有重要经济价值。大量的数据不及时搜集、整理、保存,一旦丧失,将给矿山造成宏大信息及经济浪费。矿山数据的保存和分析对矿山的消费、技术、平安、管理、效益、资源的有效利用及环境的保护具有重要意义,例如对地表及采空区上的构(建)筑物等的保护,对地下水及地表水、生态的保护,采矿工程引起的塌陷区的复恳等可提供科学根据。目前,矿山工程施工、开采过程、设备、材料信息、经营管理信息等的搜集和处理主要停留在手工操作上,已不适应现代企业消费、管理、办公等要求,急需具有智能化特征的方法与系统来满足企业之需求。GIS是满足这一需求的最

5、好方法之一2。矿山是一个复杂的动态系统,其可持续开展系统具有构造非线形、行为多样性、信息不确定性和状态不可逆性的特点。面临着非常宏大的困难,GIS的建立将提供解决这些问题的可能3。2GIS的特点及其功能2.1GIS的特点2矿山地理定位数据是GIS的根本数据,利用矿山地面和井下测量信息构建矿山的几何空间框架。矿山数据源包括地形图、测量资料、矿山土地利用图、地质图及文字报告、矿床产状图及文字报告、采掘工程图、井上下对照图、矿山建筑资料等。其储存形式,主要有图象、图形、文字、表格等。这些为数据源静态的一面。另一方面,由于矿山消费和区域社会的不断开展,还有大量动态数据,即在消费过程中不断更新、增加的数

6、据和信息。这局部数据是消费和管理的最新资料,是系统保持现实性所必需的。GIS的数据具有以下主要特点:(1)多源性。数据涉及不同的领域、不同的来源、不同的载体。(2)时空特性。数据具有时空四维的几何和属性信息,并且随着消费的进展,数据处在不断的更新、增删之中。(3)多时相性。矿山信息涵盖矿山消费和建立的各个阶段。(4)不确定性。各种空间、资源和环境数据具有不确定性或模糊性。2.2GIS的根本功能3GIS是在矿业信息数据仓库根底上,充分利用现代空间分析、数据采矿、知识挖掘、虚拟现实、可视化、网络、多媒体和科学计算技术,为矿产资源评估、矿山规划、开拓设计、消费平安和决策管理进展模拟、仿真和过程分析提

7、供新的技术平台和强大工具。GIS具备如下功能:(1)监测矿区环境状况及演变。(2)采集、管理、处理、分析一切与矿区经济、社会、环境和资源相关的时空信息。(3)利用3D建模与可视化技术来动态模拟、再现与仿真矿山开采活动及给环境带来的相关影响。(4)辅助矿井开拓设计、矿井消费管理,支持矿山防灾、减灾与救灾指挥。(5)进展人机协同的矿区可持续开展规划与指标评估,其核心是矿区多目的动态规划模型库、决策知识库及中间关联的逻辑解译等子系统。3GIS矿山应用现状地理信息系统用于矿山必将引起矿山数据管理和应用的一场革命。开展矿山地理信息系统已成为一种必然趋势。矿山地理信息系统目前在矿山中主要应用于以下几个方面

8、4:(1)矿床地质勘探及矿山设计。建立的GIS存储有大量的矿山地理信息数据,利用GIS的强大功能进展勘探设计、地质施工、报告编制及矿山设计,可以极大地进步工作效率,减少设计失误,优化设计成果。(2)编制消费方案。依赖矿山地理信息数据也可以制定消费方案,通过对其空间关系的实时分析,可以使消费方案的制定建立在客观、合理、有效的根底之上,通过模拟,还可以进一步检验消费方案的科学合理性和可操作性。(3)日常消费管理。矿山日常消费过程中会遇到各种各样的问题,会揭露出许多新的地质现象,这些新的资料要及时地输入到GIS中,通过其强大的分析功能,科学及时有效地调制消费方案,进步消费方案施行效率。同时,各种消费

9、数据也可以及时准确地统计计算出来,供指导施行决策时参考。(4)矿山消费平安。矿山消费中有许多因素会影响消费平安,如随着开挖的进展,矿山地压的变化及冒顶片帮规律的变化;断层裂隙带;地下水;粉尘及有害气体等等。这些因素与矿山消费部位的空间关系如何是矿山消费平安所要考虑的首要问题。GIS所具有的空间分析功能和空间模拟功能,能使这种关系可视化,能进步管理者的判断才能,从而保证矿山消费的平安。转贴于论文联盟.ll.(5)消费监视检查。矿山消费要承受上级部门和地矿管理部门的监视检查,如矿山消费平安方面和资源回收方面的检查等。这些部门通过GIS对矿山消费的检查,会更及时、更客观、更有效。(6)矿山环境保护。

10、矿山消费会造成许多环保问题,如采矿塌陷、矿区周边环境破坏、矿山需重新绿化等等,利用GIS和专家系统相结合,可以有效地预测这些环保问题,以便及时地采取措施加以解决。(7)经济评价及预测。在矿山中还可以使用GIS来对矿山进展经济评价,对将来的消费经营状况进展预测等。矿山经营的各个方面可以使用GIS来进步工作效率,降低消费本钱,进步决策的科学合理性。4GIS研究所面临问题及开展趋势4.1GIS所面临的问题建立矿区地理信息系统是一项复杂的、工程量宏大的系统工程,需要从数据、功能、应用各方面对系统进展设计、研究与开发,综合应用信息、地理、采矿、计算机、数学、测绘、地球空间信息科学等学科的知识和技术。随着

11、现代科学技术的开展,建立能对矿区多源信息进展管理和处理的计算机技术系统已成为实现矿区可持续开展的必然要求。但是,对复杂的矿区系统,运用这些知识和技术建立GIS时面临很多问题5。4.1.1GIS数据的采集及质量数据是GIS中重要的组成局部,建立GIS的一个关键问题就是数据的采集输入与数据的质量保证。数据是GIS进展规划、管理和决策的基矗GIS中的数据主要是指与矿产资源条件有关的描绘和分析。由于各种数据获取的方法、采用的设备不尽一样,其可靠度、精度也不一致。此外,由于自然界各种空间现象本身客观存在着多种不确定性,以及人类对自然现象本身认识的不完备性,所有的空间数据都是对空间现象的近似表达。因此,G

12、IS中的数据存在多种不确定性。为了发挥GIS的性能,需要针对各种数据类型的特征深化研究处理数据不确定性的方法6。4.1.2GIS数据的表达显示及分析通过各种有效手段采集到的空间数据及其导出信息,如何利用可视化技术和符号化表示方式来形象、直观、生动地表达和显示。如何根据所要解决的问题,连接GIS数据库、方法库和知识库,实现GIS的目的、空间建模。将复杂现象及过程可视化显示7。4.1.3GIS应用模型的开发模型是将现实的矿山世界的数据组织为有用的且能反映真实信息的数据集,对GIS来说,数据建模就是GIS与矿山消费与管理应用专业模型的结合,建立起矿山开发过程理论的各种应用模型库。建立GIS的应用模型

13、库是GIS系统集成的非常重要的一环8。4.1.4矿山三维GIS数据模型及其三维可视化目前,大局部GIS系统为二维,各行各业对三维GIS要求日益迫切。矿山由地表、地下等多层三维或四维(含时间)立体空间构成,实现这些立体空间的真三维操作,是GIS行业目前关注较多的研究课题3。4.2GIS的开展趋势矿山地理信息系统的建立、开展和广泛应用,必将促使我国矿山工业的消费管理向信息化、科学化的方向迈进。通过对各种地质、矿山测量、经济、技术参数的分析和处理,可使矿山企业的各级主管人员迅速、及时并直观地查询有关技术数据。通过分析研究,矿山地理信息系统的近期开展重点是:GIS应用技术的开发,以矿山空间数据的采集、

14、处理、加工为打破口,实现数据信息的滚动开发,从而进步GIS的应用程度。它的远景开展趋向,那么是与遥感,全球定位系统以及专家系统相结合,成为智能化的高度集成的矿山地理信息系统,并向着标准化、标准化和信息共享等方面开展。5结语GIS技术的日趋成熟和广泛应用,为矿产资源开发中的规划、管理、设计与决策提供了崭新的技术手段9。现代矿山是一个多介质的复杂系统,而且规模较大,可视化表达矿山信息是GIS优势所在。对于矿山消费管理、规划、消除平安隐患以及及时理解矿山各个区域的情况,原始的方法已经不合适于矿山。随着现代化矿山建立的开展,以及矿山可持续开展的要求,建立矿山地理信息系统处理数据,可视化管理矿山意义重大,将给矿山带来宏大的经济效益和社会效益。参考文献1李学亮.矿山地理信息系统的现状及其开展趋向J.矿山测量,1997(2):1228。2杜云,戴华阳,李贵昌,等.地理信息系统在矿山中的应用J.煤,2002,1(1):67。3王大江,张麟,李永民.GIS在煤炭工业可持续开展中的作用J.矿业研究与开发,2022,8(4):4749。4王少安.地理信息系统及其在煤矿上的应用J.中州煤炭,2000(5):17。5杜培军,盛业华,唐宏.对建立矿区地理信息系统(GIS)假设干