“矿山地理信息系统建设”大学生创新实验室方案

刘亚静，王政

(河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009)

“矿山地理信息系统建设”大学生创新实验室方案

刘亚静，王政

(河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009)

矿山地理信息系统;创新实验室;运作模式

为了给采矿工程专业、地理信息系统专业学生提供实训教学的更多机会，提出了进行“矿山地理信息系统建设”大学生创新实验室建设的方案，从实验室运作模式、实验室主要研究方向的角度进行了阐述，实验室的建立必将为采矿工程、地理信息系统专业就业以及创业奠定基础。

随着国家对大学生自主创业鼓励政策的不断深入，我校积极响应国家和省市政府政策，提出了创新性实验计划项目。基于河北省既是矿产资源大省，又是矿业大省的区域特色，且矿山资源管理部门和矿山生产部门对矿山数字化、自动化管理具有迫切需求，我院拟建立“矿山地理信息系统建设”创新实验室。主要针对矿产勘探开采进行矿山信息化研究，以开发矿山地理信息系统基础平台为研究目标。本实验室以采矿工程、地理信息系统专业本科生为培养对象，使学生除了可以学习和了解地理信息系统、采矿工程基础知识和研究热点，掌握地理信息系统开发技术，更重要的是可以培养学生自主创新意识和实践动手能力。总之，实验室的建立可以实现地理信息系统专业与学生创新实践能力培养的有机结合，第一课堂与第二课堂的有机结合，理论与实践的有机结合，教学与科研的有机结合，提高大学生课外科技创新实践活动的层次及质量，缩短用人单位需求与高校现有人才能力之间的差距，促进就业，推动创业。

一、运作模式

(一)创新实验室的组织机构

(1)设置实验室管理机构

(2)制定实验室选拔学生管理制度

(3)制定学生成果鉴定和考核办法

(二)培养学生创新能力的途径

(1)鼓励学生努力学习课程知识，掌握创新思维方法;

(2)鼓励学生积极参与和申报科研项目，锻炼创新技能;

(3)善始善终参加各种竞赛，培养创新精神。

(三)培养创新能力的过程

(1)学生依据教师的指导提出设想和方案;

(2)教师提出相关建议，完善和充实学生的方案;

(3)学生编制软件和沙盘验证;

(4)学生总结实验结果，做出实验报告;

(5)教师审阅实验报告，鼓励学生将实验结果理论化，写出学术论文发表;

(6)具有重要创新意义实验，教师指导他们申请实用新型专利和发明专利。

(四)过程质量控制

质量控制采用教师组织专家对学生的以下各个阶段成果进行论证的方式进行;

(1)首先学生进行查阅资料，现场调研，做需求分析报告;

(2)然后根据需求分析进行方案设计报告;

(3)根据方案设计报告进行方案实施中期报告;

(4)以答辩的方式对研究成果进行总结;

根据学生的成果情况进行不同程度的免修学分奖励。

二、实验室的主要研究内容

(一)主要研究内容

1.采矿过程数字化

进行与矿产资源勘查、矿山设计、矿井建设、开采过程空间信息数字化和可视化以及开采后对矿区地质进行的沉降分析相关的研究，如开采预演系统、开采边坡稳定性评价系统等;

2.工业综合自动化

进行与生产过程有关的机电一体化和设备自动化研究，如采矿、供风、排水、皮带、洗选和提升等设备的自动化和无人值守，以及通风、瓦斯、水灾和人员等的监测监控自动化;

3.企业办公自动化

是指与日常生产相关的一系列办公管理信息系统的集成研究，主要有工资、财务、生产计划、质量标准化等管理信息系统的建设，建立以数据中心为基础的统一的企业级网络信息系统平台，可以在任何时间、任何地点访问企业的网站，完成无纸化办公任务。

(二)矿山地理信息系统关键技术

1.采用构件和构件库技术

近年来，地理信息系统软件开发的主流方式是组件(COM)技术，软件组件化成为趋势。采用构件技术设计MGIS的体系结构，才能将矿山各个行业的专业需求统一到同一平台下。国外GIS软件在90年代中后期就开始进行组件化改造，国内通用GIS平台也在前几年基本改造完毕，GIS的开放性和复用性大幅度提高。国产MGIS软件在这方面相对滞后。构件技术对于提高MGIS开发水平、缩短开发周期等具有十分重要的意义。

2.拓展集成结构空间数据库技术

MGIS采用混合体系结构存储空间数据，将属性数据存储在关系数据库中，而将图形数据存放在文件系统中。这种方法对于特定文件格式数据的处理效率较高，但它在数据的一致性维护、并发控制以及海量空间数据的存储管理等方面能力较弱。目前，GIS软件都在朝着集成结构的空间数据库方向发展，采用扩展关系数据库的组织管理方式，开发空间数据引擎作为应用系统和数据的中间件，如AcrGIS的SDE，SuperMap的SDX等。这种方法可以利用成熟的关系型数据库技术来方便地实现GIS数据的一致性维护、并发控制、属性数据的索引等。对于MGIS来说，能够大大提高数据存储和检索效率。

3.采用三维数据模型和数据组织方式

由于MGIS的特殊性，在数据组织时充分考虑了数据的三维空间特征和属性特征，使得系统能够在二维和三维环境中进行可视化操作。这种数据结构不仅保证能够完成二维平台下日常空间操作，也需要充分考虑空间数据的三维可视化和交互操作。这是因为，在三维环境下进行矿体建模、采矿设计和空间分析是MGIS的重要功能和重要发展方向。三维空间数据模型与组织是MGIS的关键性问题。

4.虚拟现实技术

矿山生产相关的地质、测量、安全和环境等都与三维空间有关，从资源勘探到矿井生产的主要图纸和技术数据都是为了确定矿床、矿井及巷道的正确空间位置和相关参数，因此，高效、快速地获取这些三维数据对矿山的正常生产和安全极为重要。采用虚拟现实技术模拟井下三维环境，可以用到矿山生产环境的风险评价、事故模拟与调查分析、生产过程的动态模拟与矿山安全培训等方面。例如英国诺丁汉大学的AIMS在虚拟矿山安全培训方面开发出SafeVR安全培训VR软件包，澳大利亚Earthworks公司开发的InTouch矿山虚拟环境系统软件。这些设备和系统是在国内还很少见。

三、结 语

矿山地理信息系统建设是资源可持续发展的重要基石，是化解高危行业风险的根本途径，其建设涵盖内容很多，而且在国内刚刚起步，发展前景广阔，对国家和企业都是十分重要的，进行“矿山地理信息系统建设”创新实验室建设可以给学生提供实训练习的机会，一方面可以调动采矿专业以及地理信息系统专业学生学习的积极性，另外一方面可以为培养复合型应用人才奠定基础。

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Key words:MGIS;innovation laboratory;operation mode

Abstract:To provide the students of mining engineering and GIS with more opportunities of practical teaching，this paper came up with a case about establishing the college students’innovation laboratory which concerns the construction of mine geographical information system.Meanwhile it made an explanation mainly from the perspective of laboratory operation mode and laboratory research direction.On the whole the establishment of this laboratory surely will lay the foundation for employment and venture of the mining engineering and GIS major students.

“Mining GIS”Innovation Laboratory for College Students’

LIU Ya-jing，WANG Zheng

(College of Mining Engineering，Hebei United University，Tangshan Hebei 063009，China)

G624.423

A

2095-2708(2012)04-0155-02

2012-05-03