地理信息系统在露天开采金属矿山测量中的应用

李玉梅，杜祥亭

(青海省地矿测绘院，青海 西宁 810012)

矿山开采和测量都是具有较大难度的工作，因为地形、地势的复杂情况，以及对矿井内部的工作环境不够了解，所以容易给工作带来很多困难，不能根据矿井内部的实际情况制定安全、高效的测量计划，对工作进程的控制能力弱，不容易确保测量人员的工作安全。而GIS系统能够帮助测量人员收集矿区内部信息，并通过建立模型，把矿区内部的实际情况通过三维模拟图展现出来，让工作人员了解矿井内部的地理条件，熟悉自己的工作环境，以更安全、更科学的方法来开展矿区工作。

1 信息系统介绍

1.1 概念

信息系统是一种可用来测量地理信息的技术系统，简称为GIS，他把计算机技术、地图学、地理学结合在一起，能够收集和处理地理空间信息，利用计算机技术收集和处理矿山周围的所有地理信息，包括该区域上部的大气层信息。在该系统中，可以查询各地区的地理信息，根据地理数据分析矿区地理状况。他不仅在矿山测量和开采方面有积极作用，在帮助警察追踪嫌犯、地质勘探等方面的工作中也有重要作用。

1.2 特点

GIS中存储有大量的地理信息数据，在各领域中的信息系统相互连接，信息互通、数据共享，所以该系统具有信息多元、数据量大的特点；该系统可以收集不同时间段、不同地理位置的信息，并且可以追踪地理信息的变化，实时更新。同时，除了收集地表信息以外，他还能探测空间各个方位包括大气层数据，所以具有时空性特点；他能够管理和分析多样的地理信息，对环境的适应性较强；他可以利用数据建立地理模型，除了分析地理数据外，还可以预测地理条件的变化，预估地理状况变化结果，并得到变化后的数据信息。

1.3 功能

GIS功能全面，在很多领域都有应用。他可以实现分析地理数据的整个过程，从数据测量、采集、存储、分析、运算、预测、得出结果等，为地理工作人员提供有价值的参考数据。GIS可以应用在矿区工作中，帮助收集矿区地理信息并分析地理条件，包括矿区周围的建筑等情况，分析周围建筑对矿区工作的影响程度。GIS可以通过数据建模把矿区的整体情况以三维模拟图的形式展现出来，让矿区工作人员可以更加直观地了解到矿区内部的具体地理条件，熟悉工作环境，根据模型图分析矿区工作的重难点，并讨论出更加完备、更加安全的工作方案。

2 系统应用现状

由于GIS本身的特点和功能，所以在矿区工作中已经将该系统作为常用的测量手段，应用于矿区测量和开采工作的各个方面。在国外，该系统在矿区工作中应用较早，经过长期的系统应用，以及在矿区工作中对该系统的分析效果进行实践检验，使得国外的GIS更加成熟，系统运行更加符合矿区的实际地理条件，指导效果更好。而GIS在我国应用晚，虽然它为我国的矿区开采和测量工作带来了很多好处，但是在矿区实际应用工作中还是存在不少问题，需要在以后长期的工作中不断革新和改进[1]。比如，利用GIS的三维模拟图来展现矿区地理状况时，对于一些规模大、地理条件复杂的矿区，GIS不能将矿区各处的信息都展现出来，数据收集不完整，矿区工作人员对矿区内部的地理信息了解不足，给测量和开采工作带来不确定性，影响测量工作的决策准确性，不能保障矿区工作人员的工作安全。再如，该系统只能测量地理信息，但是却不可以帮助矿区人员分析矿区资源的各金属元素储量，比如，表1是青海省的马海钾矿区中钾元素的储量表，GIS系统能够分析该金属矿地理条件以及矿井内部的工作环境，但是在确定元素含量方面的功能还有欠缺。所以，我国还需要在平常的矿区测量工作中，认真总结GIS系统的运行效果，并根据矿区工作实际不断改进系统不足，弥补系统在矿区工作应用中的漏洞，使该系统的功能不断完善。

表1 马海钾矿储量 万t

3 系统实际应用

3.1 数据融合

GIS系统自身可以收集矿区地理信息，也可以和其他的矿区测量工作连接，将所有测量设备中的测量数据都提取到自身系统中，和自身收集到的数据统一存储，并能够根据矿区种类的不同或者矿区地理条件的不同将信息分类存储，然后在分析处理时，提取数据，建成模型，根据分析结果确定矿区具体位置，根据GIS三维模拟图了解矿区内部及周围的地理信息，指导矿区工作人员的找矿、测量和开采工作[2]。GIS中包含有各个地区的地理信息，他能够将这些数据融合处理，迅速找到目的信息，并快速提取分析，为矿区工作节省时间，提高效率。

3.2 信息管理

矿区工作中，需要掌握的信息多种多样，不同的工作内容都需要大量准确的信息来支持。比如，矿区工作中需要矿区的具体位置信息、勘测信息、开采信息、矿区周围的建筑信息、矿井上下的地理信息、对矿区地理的变化信息、矿区安全测量区域信息等内容。GIS系统可以和计算技术结合，收集这些矿区信息，统一管理，然后在矿区不同的工作阶段提供信息支持。在还没有应用该系统之前，这些信息的收集和管理都是靠人力完成，费时费力，效率低下，准确性低，在应用了GIS系统以后，矿区信息收集工作变得更加简便，管理也更系统、更科学，可以给矿区工作提供更准确的信息。

3.3 建立模型

不同地区的矿区地理条件不一，对于一些地质构造复杂的矿区，不容易探清矿区内部情况，如果贸然进入矿区测量，可能因为不熟悉内部环境给测量人员带来意外伤害，或损坏测量设备，给矿区测量工作带来很大损失。而GIS系统具有建立模型的功能，根据矿区数据建模分析矿区内部地理条件，并将分析结果通过三维模拟图展示出来，用模拟图反映矿区内部的环境条件[3]。这种建立模型的方式可以让测量人员通过模拟图掌握矿区内部地理状况，熟悉内部工作环境，增强对测量工作的可控性。

3.4 规划资源

我国各行业对矿产的需求在快速增长，矿产资源消耗程度大，但是开采速度缓慢，难以跟上生产的速度，所以需要对测量出的矿产信息进行整理分析，规划资源的开采和利用工作。GIS系统中存有全国各地区的矿产信息和开采现状，通过分析系统中的矿产信息，了解我国的资源分布以及开采利用情况，可以根据生产需要分配资源，指导矿山的测量和开采，实现资源开采地区和资源需求地区的对接，把矿山的测量、开采、生产等过程通过文档、图片、数据等形式详细记录下来，给资源分配和生产工作提供依据。

3.5 矿山数字化

矿山的测量和开采工作对工作人员的体力都有很高要求，矿区所处的地理环境一般都比较偏僻，地理条件差，地形复杂，矿区内部的地形也多样化，工作人员经常会遇到崎岖不平的地理条件，工作环境艰苦，对他们的体力有很大考验。GIS系统的应用，可以让测量人员了解工作地区的地理条件以及矿区内部的工作环境，让他们提前做好工作准备，配备相应设备。能够把各种测量仪器和系统连接起来，增强仪器工作的智能化，使矿区工作在数字化方面迈出了一小步[4]。但是，目前主要的测量和开采工作还是得依靠人力进行，所以，我们可以在GIS系统应用的基础上，研究一些更先进的智能设备，将这些设备和系统相连接，通过GIS系统指挥设备自动化工作。比如，研制一些对地理条件适应性较强的机器人设备，把他与GIS系统连接在一起，通过GIS制定矿区测量方案，然后指挥机器人进入矿区测量。这种将GIS与智能化设备结合的数字技术，可以将人力解放出来，人们只要做好矿区测量和开采的监督、评估工作就可以了，不用再像以前一样在矿井中辛苦工作。

3.6 合理生产

利用GIS系统不仅可以让测量人员直观地了解到矿井周围及内部的信息，增强工作人员对矿区测量工作的可控性，保障工作人员的测量安全，还可以预估矿山的开采和经营状况。他可以估算矿山中的矿产资源量，根据开采速度计算生产周期，通过生产情况预测成本、效益等内容[5]。矿区工作人员可以根据系统分析的结果调整矿产开采工作，分析开采工作中可以减少成本支出以及提高效益的工作部分，调整生产计划，指导矿区合理开采矿产。

4 应用前景

4.1 多元化

矿山勘探、开采、生产都需要收集多元化的信息，矿山测量需要矿区周围及矿井上下的地理信息，矿区开采需要知道矿井内部的地质信息和开采条件，矿区生产需要知道矿区内部的资源总量、生产速度、生产周期等信息，GIS系统把这些信息存储在系统数据中心，统一管理，根据这些信息制定矿产测量、开采工作的工作计划和工作进度。GIS技术和其他计算机技术结合，在测量地理信息、建立模型、展示三维模拟图的基础上，增加多元化功能[6]。比如，增加模拟图的真实性、准确性，利用模拟技术和模拟图演示矿区测量、开采工作的整个过程，分析矿产生产的具体过程，把各地区的矿产生产状况通过网络技术连接在一起，实现生产信息互通，并且将矿产需求平台、销售平台也接入到矿产生产网络中，把矿产的开采、生产、经营、销售等多元化的工作内容都结合起来，统一运行，建立矿产生产和经营多元化信息的共享，加强矿产开采工作各方面的联系。

4.2 一体化

GIS系统能够帮助矿区工作人员收集、分析、存储和管理矿区地理信息，通过三维模拟图展示矿区内部工作环境，制定开采方案，预测矿区生产工作，矿产开采更加系统化、一体化。该系统可以帮助工作人员实现对整个矿区工作的监控，并实时传递测量、开采信息，更新矿区的地理环境数据。矿区的各部分工作都可以通过GIS系统来协调安排，矿产生产过程更合理。

5 结 语

GIS系统在矿区工作中有积极作用，他帮矿区工作人员减少了很大一部分数据测量以及信息管理工作，能让工作人员更加了解工作环境，增加工作安全性；能够帮助资源部门指导资源开采工作，分配资源；增强了矿山生产工作的智能程度，使生产工作一体化、系统化，生产更合理。但是该系统在矿区工作中的应用并非面面俱到，我们还需要在以后的矿区工作实践中，不断革新系统，提高系统应用效果。

参考文献：

[1] 崔琛, 周翠风. 分析地理信息系统在矿山测量中的应用实践[J]. 世界有色金属, 2016(13): 25-26.

[2] 李琳. 地理信息系统在矿山测量中的应用研究[J]. 山东工业技术, 2017(23): 142.

[3] 赵方. 探究地理信息系统在矿山测量中的应用[J]. 科技创新导报, 2017, 14(1): 34-35.

[4] 胡守勤. 浅谈地理信息系统在矿山测量中的应用[J]. 工程技术: 文摘版, 2016(6): 00239.

[5] 肖建忠. 测绘新技术在矿山测量中的应用[J]. 建材发展导向, 2015(4): 184-185.

[6] 张敏. 地理信息系统在矿山测量中的应用[J]. 内蒙古煤炭经济, 2015(8): 28-29.