探析矿山地质测量中GIS数字测绘技术的有效应用

甘承萍

(1. 吉林大学地球科学学院，吉林 长春 130061； 2. 青海省第三地质矿产勘查院，青海 西宁 810001)

0 前 言

地质测量是一项艰苦的工作，对测量人员的身体素质、知识水平以及对测量数据的准确性都有更高要求，地质人员的工作量大，任务繁重，每完成一项工作都要耗费很大的人力物力。所以，需要借助新技术来减少地质人员的工作量，提高测量工作效率。GIS凭借其自身的技术优势被应用到地质工作中，并起到了很大的积极作用，给地质工作带来了便利。

1 技术介绍

GIS是一种测量技术，能够根据地理条件建立图像展示系统，把收集到的地质数据以图像形式表示出来，能够帮助人们直观了解到地质状况。因此，该技术不仅是在地质工作中有重要作用，在其他的工程建设中也广受欢迎。

该技术在我国应用较晚，在地质工作中的应用主要有三方面：管理数据、三维转换以及空间分析。该系统可以和其他测量系统进行数据交换，并建立三维模型，展现地质状况。

2 GIS应用优势

2.1 影响

GIS可以提高测量准确度，简化测量过程。在应用该技术以前，地质人员通常是依靠人力测量，工作进度缓慢，费时长，如果矿山规模较大，不仅需要更多人力和设备，而且测量难度大，人员管理和工作管理都有很大问题。人工测量时，对地质信息掌握有限，在遇到状况不明、构造复杂的地质时，贸然进入测量还可能发生意外，威胁工作人员安全，测量到的信息也不够准确[1]。而应用了该技术后，可以提前测量和收集矿山信息，分析矿山地质构造情况，让工作人员增加对工作环境的了解，在安全范围内进行测量工作。GIS具有初步分析能力，可以根据地质信息来评估测量工作的过程、结果等内容，分析测量工作的重难点部分。

2.2 优势

1)虚拟化

图像可以帮助地质人员更清晰地了解矿山信息，熟悉工作环境，GIS利用数字技术，把数据转换为图像，用三维图模拟矿山真实状况，在虚拟图像上模拟测量、开采等，演示工作的具体操作内容，可以提前看到工作中的难点问题，清楚工作方案中存在的不足。通过这种虚拟操作，地质人员不用进行实地操作就可以确定科学的操作方案，避免了在工作中可能出现的重大失误[2]。

2)精确化

GIS中的数据准确，成像接近矿山真实情形，对图像的处理过程也与在矿山中的实际操作相近，可以根据图像细化操作细节，使实际测量工作差异小，准确性高，能够反映出矿山地质的真实状况，提升了地质工作的质量，地质人员有了更好的操作安全保障。

3)模型化

GIS可以根据地质工作要求建立数据模型，得出不同的分析结果。比如，要分析矿山地质状况，模型就会根据这一需求分析数据，得出关于地质信息的数据，比如该地区是否存在特殊类型的地质等；要分析资源分布状况，通过模型运算就会得出各地区资源信息[3]。通过将数据模型化，可以帮助地质人员快速得到目的信息，并在模型中将测量、开采等工作内容加进去，可以利用模型帮助设计工作流程，确定方案。

3 技术要点

3.1 权限要求

地质信息对我国的资源开采、分配、利用等工作都很重要，在GIS中存有我国各地区的矿山地质信息、资源信息、开采信息等，这些信息不能被人随意获取，所以要在GIS系统中设置访问权限，对不同机构和需求的人设定不同等级的权限，要求该系统中的用户提供真实有效的信息，提高信息保护的安全级别，防止地质资源信息被违法盗取。

3.2 数据保护

系统所处的网络环境容易受到不法分子的攻击，威胁系统安全性，所以，要加强系统网络的安全性，设置安全警报，在网络和系统受到攻击时警示工作人员及时处理，保护数据安全。

4 技术应用

4.1 发展三维GIS

GIS的三维技术能够存储更大容量的数据，为地质测量提供更多的测量信息，就像一只装着所有工具的操作箱，工作人员可以从中提取各类地质信息，测量工作变得更加容易[4]。三维GIS是在二维技术层面上研究改进而来的，拓展了二维GIS的空间位置，增加了拓扑关系，利用Sketch UP这种3D软件建立三维模型图，这种建模方法具有量化性，符合数据实际情况。模型建立好以后，数据被导入Arc SDE数据库中，利用GIS系统三维模式中的拓展模块来分析数据。这种技术能收集三维坐标轴上所有方向上的数据，得到的地质信息更“立体”，给工作人员提供了很大的参考价值。他可以适应大多数地质测量环境，适用性更强，对数据的测量和收集都有很高的准确度，技术操作简便易学、效率高，所以相比于二维技术来说，这种技术更具优势，在地质测量中价值更大。

4.2 建立信息系统

在GIS技术上增加对矿山地质信息的处理过程，形成矿山信息系统，该系统中包含与矿山有关的各类地质信息，比如，矿山的地形状况、矿山测量地点的环境条件、矿山测量的所有资料、测量的方法和手段、矿山被开采的程度、矿井周围及上下所有的地质信息，矿山周围的建筑情况、建筑对矿山开采的影响等[5]。该系统将这些信息都准确录入数据中心，根据矿山种类分类存储，可以快速查询到各地区矿山周围的地质信息，提取和利用都很方便。该系统还可以对矿山的考察、勘探、开采、生产到最终的管理、经营等过程的情况跟踪记录，更新整个过程中矿山地质的变化信息，将变更后的数据传入存储中心并自动代替已经废弃的信息数据，将变化过程通过图示的方式表示出来，让地质工作者清晰地了解到矿山地质的变化过程，便于他们研究和管理矿山信息。此外，该系统还可以和各类测量仪器连接起来，比如GPS接收器、经纬仪等，然后获取仪器中的测量数据，增加测量仪器的智能程度，随着地质信息的不断变更，需要收集和处理的数据也会增多，该系统也会随之不断革新以适应需求变化。

4.3 建立数据模型

GIS数据收集平台包含数据采集功能和数据更新工具，包含了能够显示数据基本属性的“仓库”文件，通过GIS前端技术实现数据交换。该系统靠二维编码技术来实现信息交换，通过同码符、数据附属性质、数据描述、数据方向、轴线表示、数据标识、数据框架、骨架线、注记信息等来定义GIS中的数据。GIS技术从各类测量仪器中收集到矿山信息后，建立模型，经过模型分析，可以甄别出与一般地质状况不同的地质信息，然后再结合从其他地质数据中探究出来的规律，着重研究这些特殊的地质状况[6]。比如，该系统可以收集到矿山三维数据，然后建立三维模式的矿山模型，将矿山各个角度的地质信息显示在模型中，将矿山信息表达得一清二楚，能够帮助测量人员快速划定矿山范围，确定具体位置，找到更多的资源，帮助和指导矿产的开采和利用工作。

4.4 管理测量信息

测量信息包含内容多，比如，测量过程中收集到的地质测量数据、矿山资源分布范围、开采时矿山信息的变更、开采进度数据、周围建筑信息及对开采工作的影响分析、矿山整体信息的测量图、纸质材料以及系统电子档案等。地质人员通过这些信息可以了解到各地矿产的分布以及矿山地质的普遍特征，从而可以分配已经发现的矿产资源，并根据地质信息推测可能含有矿产资源的矿山位置。然而这些信息数据量大，管理困难，需要一个统一便捷的管理平台，GIS中的数据库存储空间大，能够将这些信息全部存储在数据中心，根据地区、地质条件或者矿山种类，将它们归入不同的类别，在查询和提取时都更方便[7]。该平台把所有的地质信息都统一存储在一起，使地质人员在管理地质数据时更加有条不紊，可以随时通过该平台了解矿山的测量、开采等信息，并且该系统可以随时对数据中心的数据进行分析、整理、变更，地质人员可以借助该系统建立起一个连接全国的地质数据管理中心，各地区的地质人员可以实现信息互通和经验共享，数据管理更方便、更系统。

4.5 建立资源系统

矿山资源系统可以利用数字技术建立矿山仿真图，将矿山的地质状况、资源分布等信息通过计算机制成其三维模式图，在此基础上可以模拟矿山的测量、开采工作，提前预计测量和开采工作中的重难点，讨论解决办法。可以通过该系统向所有的地质人员演示测量工作和开采工作的整个过程，让他们提前了解操作内容，熟悉工作环境，增加对地质工作的可控性，简化地质工作，保障地质人员的工作安全。但是目前该系统还在研发，仿真图的建立也还并未实现，但是GIS的三维技术已经具有了预期的大部分功能，比如，展示矿山的三维模式图、探测矿井下的资源分布、跟踪记录开采过程数据、设计巷道模型、矿体模型等。在GIS基础上不断革新，将更多新型技术应用到该系统中，相信能很快建成全真模拟图并实现其他功能，为地质工作带来更大的进步和变革。

4.6 建立数据分析库

矿山数据资料中有一种特殊的影像资料，比如卫星图、基本图等类型，不易管理。GIS可以将这些资料转化为数据形式，和其他数据资料一起存入系统，资料类型不同，系统也会有不同的存储方式[8]。在处理这些影像图片时，系统可以建立坐标系，将图片保存在坐标系中，不会破坏系统原有的格式和数据内容，并且根据数据类型建立自动化的数据准入标准，在下次遇到同类型的数据时，能够按照预设好的存储方式，将数据存入系统中，快捷方便。GIS还可以实现对金矿地质信息进行分类编码，如表1。通过这种编码技术，可以对矿区地质有更科学的认识，快速了解矿区地质类型。

表1 某金矿地质信息分类编码

5 结 语

在地质测量中应用GIS可以简化测量过程，提高测量准确度，制定更完善、科学的工作方案，利用该技术可以建立地质信息系统、数据处理模型以及资源信息系统，帮助地质人员管理地质信息、分析测量数据，并将结果通过图像表示出来，工作人员可以更直观、更清晰地了解地质测量环境和操作过程，使地质工作有了更大进步。

参考文献：

[1] 朱光迪. 矿山地质测量中的GIS数字测绘技术分析[J]. 科技视界, 2015(13): 260.

[2] 肖向军. 探究GIS数字测绘技术在矿山地质测量中的应用[J]. 江西建材, 2015(5): 208.

[3] 王飞. 探究GIS数字测绘技术在矿山地质测量中的应用[J]. 工程技术(引文版), 2015(13): 7-8.

[4] 师泉, 黄耀亮, 郑伟, 等. GIS技术在矿山地质测量中的应用探讨[J]. 经纬天地, 2016(3): 48-50.

[5] 吴孝静, 闫跃华. GIS技术在矿山地质测量中的应用探讨[J]. 自然科学(全文版), 2016(8): 167.

[6] 胡文朋, 李丁菲. 龙软GIS3.0在矿山地质测量中的几点应用[J]. 采矿技术, 2013, 13(3): 113-114.

[7] 燕浓泽, 陈有林. 基于GIS技术在矿山测量中的应用研究[J]. 世界有色金属, 2017(16): 44-45.

[8] 赵腾, 袁超. 基于GIS技术在矿山测量中的应用研究[J]. 山东工业技术, 2017(8): 272.