GIS在数字矿山中的应用

高胜超

摘 要：文章介绍了GIS技术以及GIS技术在数字矿山中的应用。从对矿山数据矢量化到数据的分析处理再到矿山GIS系统的建立，GIS技术都全程参与其中，发挥了非常重要的作用。

关键词：GIS；数字矿山；系统建设；数字化

引言

随着信息化技术的发展，各种信息管理辅助决策系统纷纷出现。在矿业方面，建立数字矿山也势在必行。GIS技术是近年来快速发展的一种信息技术，在建立数字矿山时将GIS技术引入其中，大大加快了矿山的信息化建设速度。数字矿山主要是对真实矿山场景的数字化再现，可以使人们方便、高效地对矿山进行管理。

1 我国矿山信息化建设现状

近年来，人们越来越注重数字矿山的建设，我国矿山的信息化建设也取得了显著的成绩，但与一些矿山信息化程度较高的国家相比仍有一定的差距，在矿山勘察、规划、设计、生产、管理等方面仍需要提高。我国矿山信息化建设主要存在以下几个问题：（1）矿山信息化总体水平较低；（2）大部分企业只注重硬件投资，忽视了软件的开发、管理与应用；（3）对现代信息化认识不足；（4）信息资源管理不够完善。

2 GIS技术

GIS的英文全称为Geographic Information System，中文即地理信息系统，是20世纪60年代创立并发展起来的一门新兴技术。不同的专家学者对GIS有不同的定义，一般来说GIS可以定义为用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。从定义可以看出，GIS主要是处理地理空间数据的，能够储存和利用地球表面各地点信息，对海量的地理空间数据而言处理起来非常高效。

运用GIS技术，一般需要借助于GIS软件来完成。目前，国内外均有比较成熟的GIS软件，国外的最好的也是运用最多的为ARCGIS，国内运用比较广泛的像SuperMap、MAPGIS等。

3 GIS技术在数字矿山中的应用

3.1 矿山数据的数字化处理

建立数字矿山首先要对矿山数据进行数字化处理，这是建立数字矿山的基础，也是最为关键的步骤，数字化的好坏直接影响到以后各个环节的工作。对于传统的只有纸质图纸的矿山，数字化最主要的工作就是对纸质图的扫描矢量化。文章以国产GIS软件MAPGIS为例，介绍纸质图的扫描矢量化过程。

3.1.1 纸质图的扫描

采用扫描仪将纸质图进行扫描，扫描后保存为无压缩的tiff格式图象。扫描时，尽量将图纸展平，并设置好扫描仪的扫描参数，这样可以提高扫描的精度。

3.1.2 图象配准

由于扫描的图象只是一张图片，并没有坐标系统，无法确定其空间位置信息，另外，由于扫描原图时不可避免地产生一些误差，所以，必须对扫描后的图象进行配准校正，可以利用MAPGIS的图象镶嵌配准功能进行。首先利用MAPGIS图象格式转换功能把扫描后的tiff格式文件转换为MAPGIS系统可以识别的Msi格式；其次，要按照原图的坐标以及比例尺生成一个带有坐标系统与比例尺的标准图框；最后，利用标准图框对刚才所转化的Msi格式图象进行配准。配准时需采集待校正图象与标准图框相对应的控制点，控制点一般选择内图廓点或整公里网，或者明显地物的拐角点等。为了保证配准后图象的精度，一般选的点要均匀的覆盖全图，并且至少采集4个控制点，如果配准后的效果不能令人满意，则可以多采集一些控制点，控制点越多校正的精度就会越高，直到满足要求为止。

3.1.3 制作工程图例

由于矿山地质图件中有很多地质类专业的符号、线型，这些在MAPGIS本身的系统库中是没有的，因此有必要制作出这些符号以及线型。用户可以根据图形内涉及到的点线类型，建立一个图例文件（*.CLN）用于存储图元参数。建立工程图例的好处是所有的制图人员可以使用同一套工程图例，节省了工作量，提高了效率，而且使参数的设置统一规范。

3.1.4 在矢量化之前还有一步也很重要，就是图层的设置

在MAPGIS中，有點、线、面三种数据类型，但在具体的工作中，要根据不同的地物类型分配不同的图层。例如，矿区地形地质图中点图层有钻孔点、地质点、地理点、工程注释点等；线图层有勘探线、等高线、地质线、矿区边界线、采矿权界线等；面图层有地质面、矿体水平投影面、地理面、河流面等。分图层既方便对不同地物类型的统一编辑修改，也可以根据需要很方便地选取若干或全部地物类型进行叠加分析处理。

3.1.5 矢量化数据输入

在以上准备工作就绪以后，就可以对校正后的图象文件（Msi格式）进行点线面的矢量化输入。矢量化是一项繁杂而又精细的工作，矢量化过程中要把图象放大到合适的大小，太小则影响矢量化的精度，太大则会增加工作量。

3.1.6 矢量化数据的编辑

矢量化完成后，应根据国家规定的地质图件点、线、面图形符号的要求进行编辑处理。由于矢量化之前已经建立了工程图例，可以根据工程图例分别对每个图层进行修改。另外，矢量化的数据并没有属性信息，因此，还要对矢量化后的数据添加属性数据。

通过以上六个步骤，我们就得到了一副图形的完整的矢量化数据。

3.2 空间分析

GIS的空间分析功能一般都是在矢量化数据的基础上进行的，利用MAPGIS提供的空间分析功能，可以对矢量化后的数据进行空间分析。包括叠加分析、缓冲区分析、属性分析、三维模型分析、数字地形高程分析、网络分析等。

3.3 矿山GIS系统的建立

有了数据基础，我们就可以着手建立矿山GIS信息系统。系统的建立可以利用编程语言结合GIS组件进行，例如可以利用DELPHI语言和MAPGIS组件进行二次开发。旨在建立一个集矿产资源规划、管理、信息查询、资源评估、报表输出等为一体的系统软件，系统的具体功能模块可以包括系统设置子系统、图形编辑子系统、属性编辑子系统、信息查询子系统、计算分析子系统、矿产规划子系统、业务办公子系统、报表输出子系统等，至于如何运用二次开发实现这些功能模块，这里就不再叙述。矿山GIS系统的建立主要是针对目前我国一些矿山信息化程度不高、业务办公手段落后、矿产资源规划管理不科学、效率较差等问题提出解决之道，旨在加强对矿产资源的综合规划与管理，提高数据处理能力以及办公效率。

4 结束语

自从1999年10月国土资源部启动数字国土以来，我国国土的数字化建设取得了显著的成绩，数字矿山作为数字国土的一部分，也得到了长足的发展。在数字矿山建设的过程中，引入GIS技术，不仅大大提高了数字矿山的建设速度及精度，而且GIS强大的空间数据管理与空间分析功能，也大大增强了对矿山数据资料的处理能力以及对矿山总体规划与管理的能力。由于3S（GIS、GPS、RS）技术的不断发展与成熟，如果能将3S技术综合运用到矿业领域，将会产生更大效益。

参考文献

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