GIS技术在矿山土地资源管理中的应用研究

刘典红

（江西省煤田地质局测绘大队，江西 南昌 330001）

近年来，在社会经济稳步发展的背景下，我国矿山土地资源管理工作持续推进，此项工作的内容复杂，且作为一项系统性的工作，涉及：矿区地籍管理、土地破坏程度预测、矿区复垦等工作内容，为了确保这些工作内容作业效率及质量的协同提升，则需落实有效的技术管理策略。对于GIS技术来说，即为地理信息系统技术，在空间信息分析处理方面，效率高，且数据成果精准度高，真实可靠[1]。由此可见，从矿山土地资源管理工作效率及质量提升角度考虑，本文围绕“GIS技术在矿山土地资源管理中的应用”进行分析研究价值意义显著。

1 GIS技术及矿山土地资源管理相关内容分析

1.1 GIS技术的概念功能

GIS技术，为多学科交叉的产物，此项技术将地理空间作为基础，通过地理模型分析方法的应用，可将多种空间与动态的地理信息实时提供出来，为进行地理研究、地理决策服务的计算机系统技术。从此项技术的基本功能层面分析，可将表格型数据转化成地理图形，并显示出来，进一步可浏览、操作、分析显示结果。并且，在显示范围方面，可从洲际地图至非常详细的街区地图，显示对象较多，包括：其一，人口；其二，销售情况；其三，运输线路等[2，3]。

1.2 矿山土地资源管理工作开展的意义

矿山土地资源管理，通常指的是综合利用行政、法律经济等方法，促进土地资源利用效率的提升，进一步促进矿山土地资源经济效益与社会效益的协同提升。这几年来，我国矿山工程事业呈现了较为快速的发展态势，而从矿山工程事业未来稳步、可持续发展角度考虑，则需从管理角度出发，充分做好矿山土地资源管理方面的工作。首先，积极做好矿山土地资源管理工作，有助于矿山土地资源规划、利用效率的提高，使矿山开采等作业顺利、有序进行。其次，加强矿山土地资源管理工作，能够避免矿山土地资源受到破坏、污染，在提升矿山土地资源利用率的基础上，对周围环境起到保护作用，使环境污染问题得到有效控制。由此可见，无论是从资源保护，还是环境保护等角度考虑，开展矿山土地资源管理工作均显得非常有意义。

1.3 GIS技术在矿山土地资源管理中的作用

矿山土地资源管理，是土地资源管理的一个重要分支，且此项管理工作内容繁多，存在系统性、复杂程度高等鲜明特点。而将GIS技术合理科学地应用到矿山土地资源管理工作当中，则能够起到多方面的作用。总结起来，具体作用如下：

（1）提升矿山土地管理工作的规范化程度。随着矿山事业的持续发展，矿山土地资源管理工作的难度大大增加，在管理不当的情况下，易引发土地资源严重浪费的现象，进而使矿山土地资源的经济效益及社会效益受损。而在矿山土地资源管理工作中合理科学地应用GIS技术，则有助于高效采集、分析处理、存储管理、利用相关矿山土地资源信息数据，明确传统管理工作存在的缺陷，及时改进，进一步促进矿山土地管理工作规范化程度的提升。

（2）促进矿山土地资源管理工作难度的降低。在矿山土地资源管理工作开展期间，通过GIS技术的合理科学应用，可以对各地区发生的各类自然灾害精准地识别出来，比如洪水、虫灾、旱灾以及地震等。同时，GIS技术的应用，还可以对各种类型的灾害问题进行详细检测，使传统矿山土地资源管理工作的不足得到有效弥补，进而使矿山土地资源管理水平得到有效提升。此外，GIS术的应用，还可以使采集数据的完整性、真实性得到有效保证，进而保证矿山土地资源信息的准确性，使人力、财力、物力资源得到有效节约，进一步促进矿山土地管理工作效率及质量的提升。

（3）为矿山土地资源管理工作提供有效的决策依据。矿山土地资源管理工作开展期间，决策的制定及实施均需要真实可靠的信息数据作为支撑。利用GIS技术，可以获取矿区地基管理、土地破坏程度预测、矿区复垦管理等方面的信息数据，在剔除无用信息，合理应用有用信息的基础上，则可以进一步为矿山土地资源管理工作提供有效的决策依据，保证管理决策的科学性及有效性。

2 GIS技术在矿山土地资源管理中的工作内容分析

如前所述，对GIS技术的概念功能、开展矿山土地资源管理工作的意义以及GIS技术在矿山土地资源管理中的作用均有了一定程度的了解。而在实际工作开展期间，即在矿山土地资源管理工作中应用GIS技术，还有必要明确相关工作内容。总结起来，具体工作内容如下。

2.1 矿区地籍管理

在构建矿区土地管理系统的基础上，可对矿山工程的整体空间数据进行采集。与此同时，根据矿山开发的土地地籍管理、各类资源评价、复垦工作实况，并收集处理土地归属权、利用情况、土地等级、地表覆盖率等数据，在采取GIS技术进行分析、统计的基础上，可以适矿山土地资源管理工作项目的顺利、高效开展提供充分有效的数据信息支持，进一步全面提高矿区地籍管理工作的效率及质量。

2.2 土地破坏程度预测

在GIS技术的支持下，可以通过卫星遥感图像，以矿区地物或者实体航空影像上表现出来的几何特征为依据，进一步构建直接或者间接的判读依据，对和矿区相关构成要素的空间分布及数量构成实况加以明确[4，5]。以土地破坏程度为例，通过GIS技术的应用，可分析判断的内容包括：其一，矿区地表覆盖情况；其二，土地利用现状；其三，工民用建筑实体分布情况；其四，破坏土地分布情况；其五，矿区破坏土地流失情况等。在获取土地破坏程度预测结果信息数据的基础上，为进一步及时作出有效的应对处理对策提供有效支持。由此可见，需合理利用GIS技术，使土地破坏程度预测工作能够顺利、有序开展。

2.3 矿区复垦管理

在GIS技术（如图1）的支持下，结合硬件系统、地理数据、软件系统，可完成数据的输入、存储，信息输入，并在系统操作及支持、地理分析的基础上，在地理数据库中高效处理分析相关数据，比如：将“以动制动”为基本原则，实时动态管理矿区采煤破坏土地的破坏时空变化规律，然后将矿区相关信息真实获取出来，包括原有权属、土地破坏面积、土地破坏性质等，进一步使征地及搬迁等工作能够有据可依。与此同时，在动态监测地表沉陷情况的基础上，将基础数据及时提供出来，然后及时进行空间分析，对地表移动规律进行准确预测[6，7]。此外，以土地复垦理论为依据，分析评价超前复垦的可行性及科学性，然后针对沉陷盆地做好稳沉性论证等，以此为矿区复垦整体管理工作提供有效的理论及实践依据。

图1 GIS系统技术应用示意图

3 GIS技术在矿山土地资源管理中应用关键设计要点分析

如前所述，GIS技术在矿山土地资源管理中应用涉及的工作内容繁多。为了提高GIS技术在矿山土地资源管理中的应用作用，则需做好GIS系统技术设计工作。总结起来，关键设计要点如下。

3.1 概念模型的构建要点

对于矿山土地资源管理工作来说，相关管理内容诸多，包括：采矿管理、地质管理、地理管理、土地环境管理、生态管理、农林管理、土壤管理等。因信息量大，使得信息属性和拓补关系存在复杂程度高的局面。从矿山土地管理信息系统构建角度考虑，则需利用现代化工具手段，对概念模型进行构建，以此为逻辑模型、物理模型的构建提供有效基础保障。其中，对于实体E-R关系数据模型来说，简称为“E-R数据模型”，或者“E-R模型”。构成的抽象概念包括：实体类、关系类、属性。值得注意的是，在E-R数据模型当中，对实体之间的关联性充分强调，其次则需明确实体的属性。无论是地理信息系统，还是数据库概念模型，在构建过程中均需以E-R数据模型作为参考依据[8，9]。此外，还可以结合矿山土地资源管理项目地理数据的具体特点，合理改进E-R数据模型，从而使该概念模型的实用价值得到有效提高。总之，在概念模型构建过程中，需对框土地管理数据的实体类型加以明确；然后将矿山土地管理数据的实体关系表达出来。

3.2 空间数据库设计要点

对于矿区土地管理数据信息来说，通常涉及两方面的信息，即：其一，空间信息；其二，属性信息。其中，对于空间信息来说，主要针对矿区土地资源当中的相关信息进行详细描述，包括：其一，点状与线状描述；其二，面状地物集合信息及其位置关系描述等。对于相关矿区土地地块来说，以时间区为依据，均具备固定的形状、大小、所处位置，不同的地块与地块之间还存在相邻关系，或者囊括的关联性[10]。并且，对于矿区土地空间数据，涉及的图件资料数量繁多，比如矿区土地利用现状图、开采规划设计图以及下沉预计图等。从矿区土地属性信息层面分析，主要涉及：权属、土地破坏状况、征用赔偿等相关信息，针对相关空间信息，需以要素、位置层的差异，采取有针对性的分层存储方式。此外，可以结合矿区土地环境的具体特征情况，针对相关空间信息实施分层管理模式，涉及的特殊层包括：其一，在土地层方面，涉及林地层、耕地层、园地层、塌陷地层、挖损地层、压占地层等；其二，在矿产层方面，涉及采取涉及层、采掘工程平面图层、储量分布图层等。需注意，针对空间数据以及属性数据，需实行一体化存储模式，以此使数据存储、后续处理的有效性得到保障。

3.3 基于GIS系统技术的功能设计要点

在矿山土地管理工作开展过程中，要想使GIS技术的作用得到最大化的发挥，则需优化设计GIS系统功能，具体包括：

（1）土地信息预处理功能模块设计。首先利用GIS技术，完成土地信息的采集，然后传输到GIS系统当中，通过输入信息的逻辑检查，比如进行数据图形预览、数据格式检查等，从而使土地信息预处理作业得到有效完成。

（2）查询建设功能模块设计。在此模块设计过程中，需确保每一块塌陷地面积可查询，并能够查询塌陷地最高的下沉值等数据信息[11，12]。

（3）图层管理模块设计。对于图形来说，需采取分层管理模式，针对不同的图层，采取各异的颜色，或者不同的图形填充方法，对实物对象进行合理描述，以此确保数据管理维护层次的清晰性，直观、形象。

（4）信息更新及修改模块设计。对于矿区土地信息来说，主要呈现动态变化特点，在该系统模块设计过程中，需确保能够对图形、属性两方面的信息进行合理地修改。

（5）输出功能模块设计。输出土地信息资源管理成果之后，可用于土地破坏程度分析、土地复垦工作预测等，例如：结合矿山土地信息输出成果，结合相关真实、准确，且具有时效性的土地属性，对复垦工作开展的适宜情况进行客观、科学地评估，以此确保矿区复垦管理工作质量效益的提高。

4 结语

综上所述，GIS技术在矿山土地资源管理工作中的应用价值作用显著，有助于矿山土地资源管理工作规范程度的提升，降低管理工作难度，并为作出合理科学的决策提供有效依据。与此同时，在GIS技术的应用下，矿山工程土地管理工作中各项细节工作均能够获得有效的技术支持，包括：矿区地籍管理、土地破坏程度预测以及矿区复垦作业等。当然，从GIS技术的应用价值提升角度考虑，还需针对具体的矿山工程土地管理项目，优化设计基于GIS技术的土地管理信息系统空间数据库，发挥GIS系统技术的功能作业，进一步全面提升矿山土地资源管理工作的效率及质量。