淺談GIS技術(shù)在露天礦山中的應(yīng)用

【摘 要】礦山測量是綜合的運(yùn)用地質(zhì)、采礦、測量等多學(xué)科知識，對礦山建設(shè)、地質(zhì)勘探、采礦過程當(dāng)中由礦體到圍巖、從井下到地面在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)下各種空間幾何問題的研究及處理。隨著測繪技術(shù)發(fā)展，測量數(shù)據(jù)的采集已基本上實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化；測量數(shù)據(jù)的管理已標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、科學(xué)化；測量數(shù)據(jù)的傳播和應(yīng)用已社會化、多樣化、網(wǎng)絡(luò)化。而地理信息系統(tǒng)目前已在礦山測量中得到了廣泛應(yīng)用，本文將重點(diǎn)予以說明。

【關(guān)鍵詞】GIS技術(shù) 露天礦山 礦山資源管理 地質(zhì)勘查 生態(tài)

一、GIS技術(shù)概述

GIS（Geographic Information System），是地理信息系統(tǒng)的縮寫。一般來說，GIS可定義為“用于采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)”。地理信息系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)存貯、處理地理信息的一種技術(shù)與工具，是一種在計(jì)算機(jī)軟、硬件支持下，把各種資源信息和環(huán)境參數(shù)按空間分布或地理坐標(biāo)，以一定格式和分類編碼輸入、處理、存貯、輸出，以滿足應(yīng)用需要的人-機(jī)交互信息系統(tǒng)。它通過對多要素?cái)?shù)據(jù)的操作和綜合分析，方便快速地把所需要的信息以圖形、圖像、數(shù)字等多種形式輸出，滿足各應(yīng)用領(lǐng)域或研究工作的需要。

二、露天礦山中應(yīng)用GIS技術(shù)的優(yōu)越性

（一）露天礦山采用 GIS 系統(tǒng)的前瞻性

在當(dāng)前數(shù)據(jù)庫技術(shù)和GIS技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，露天礦山的業(yè)務(wù)也面臨擴(kuò)大和調(diào)整，GIS系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中要具有前瞻性，這樣才能更好的適應(yīng)不斷升級中的系統(tǒng)要求。同時(shí)，在GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展能力，確保系統(tǒng)能適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)高速發(fā)展的需要。

數(shù)據(jù)是系統(tǒng)中最重要的基礎(chǔ)，也是系統(tǒng)生命力所在，因此充分考慮數(shù)據(jù)不斷變化增加的需要，使數(shù)據(jù)據(jù)管理不斷更新。因此充分考慮GIS系統(tǒng)的前瞻性是保證露天礦GIS系統(tǒng)持續(xù)長久生命力的關(guān)鍵。同時(shí)系統(tǒng)的前瞻性還應(yīng)考慮到軟件和硬件的更新升級非?？?，保證軟硬件的升級不會給系統(tǒng)使用帶來困難。

（二）露天礦山GIS系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性

露天礦山GIS技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性就是系統(tǒng)要在實(shí)用的基礎(chǔ)上達(dá)到經(jīng)濟(jì)的效果，也就是要以最小的投入獲取最大的產(chǎn)出。不管是在軟硬件的配置上，還是在系統(tǒng)和開發(fā)和數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)上，都要充分考慮成本的經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)然前提條件是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全部功能。經(jīng)濟(jì)實(shí)用包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容：

1.系統(tǒng)數(shù)據(jù)建設(shè)成本低

要使所需要的空間數(shù)據(jù)格式符合面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)符合關(guān)系數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)錄入工具操作簡便。

2.系統(tǒng)開發(fā)成本低

要使系統(tǒng)技術(shù)方案可操作性強(qiáng)，所選擇軟件能充分實(shí)現(xiàn)功能，從而能縮短開發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)成本。

3.系統(tǒng)維護(hù)成本低

要使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新容易實(shí)現(xiàn)，軟件升級成本低廉，系統(tǒng)升級擴(kuò)展容易實(shí)現(xiàn)。

（三）露天礦山 GIS 系統(tǒng)的安全性

露天礦山GIS系統(tǒng)的安全性需要注意以下兩方面的問題：

1.系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性

即系統(tǒng)數(shù)據(jù)不會被非法訪問和竊取，這是系統(tǒng)安全性的首要表現(xiàn)，系統(tǒng)必須具備足夠的安全權(quán)限。

2.系統(tǒng)操作的安全性

系統(tǒng)同時(shí)應(yīng)該具備安全權(quán)限，不讓非法用戶操作系統(tǒng)；同時(shí)要具備足夠容錯(cuò)能力，以保證合法用戶操作時(shí)不至于引起系統(tǒng)出錯(cuò)，充分保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的邏輯準(zhǔn)確性。

三、GIS技術(shù)在露天礦山中的應(yīng)用方向

（一）GIS技術(shù)在露天礦山資源管理中的應(yīng)用

1.礦山資源管理

GIS技術(shù)在礦山資源儲量和品位管理中具有重要的作用，其實(shí)現(xiàn)了礦山資源儲量和上覆巖土剝離量的自動(dòng)快速計(jì)算、動(dòng)態(tài)管理及分析、表達(dá)，清晰準(zhǔn)確的反映出礦山的資源總量和礦物的分布情況，為保證資源的合理開發(fā)和利用提供了依據(jù)。

2.其它資源管理

露天礦山一般都會存在伴生礦物，對伴生礦物的綜合開發(fā)利用也具有十分重要的意義，建立基于GIS的數(shù)據(jù)庫，便能夠有利于伴生礦物的開發(fā)利用。另外GIS技術(shù)還有助于對水資源的管理，在露天礦山的開采中，會對周圍水資源產(chǎn)生破壞，GIS技術(shù)可以用于水資源清查，能夠有利于水資源的合理開發(fā)保護(hù)。

（二）GIS在露天礦山地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

1.礦區(qū)地層性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造

（1）柱狀圖

柱狀圖呈現(xiàn)的圖表形式較為規(guī)范，GIS完全可以實(shí)現(xiàn)CAD的在繪制柱狀圖時(shí)的功能，根據(jù)鉆孔分層、原位測試數(shù)據(jù)將地層分布與巖土的力學(xué)特征表現(xiàn)出來。

（2）剖面圖

剖面圖最終生成的是一個(gè)垂直斷面的圖件，可以直觀反映地層、構(gòu)造、礦體變化和礦床成礦規(guī)律等。而GIS可以根據(jù)鉆孔的分層數(shù)據(jù)自動(dòng)繪制出直觀的剖面圖。

（3）等值線圖

等值線圖是利用鉆孔分層數(shù)據(jù)來表達(dá)某一地層的厚度、層底和層頂深度等特征的圖，基于GIS制作等值線，可以由自動(dòng)生成的TIN圖轉(zhuǎn)換成等值線圖。

2.邊坡工程和水文地質(zhì)

GIS技術(shù)在可以在露天礦山的邊坡控制和疏干排水中發(fā)揮重要的作用。

（1）礦山疏干排水

GIS能夠?qū)β短斓V山的疏干排水進(jìn)行規(guī)劃，有效降低疏干排水的工程量，以使得疏干排水能夠達(dá)到較好的效果。

（2）采場邊坡設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性分析

GIS的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確評價(jià)邊坡的穩(wěn)定性，若利用GIS計(jì)算不同邊坡角下的剝采比，便可以有效避免在降低剝采比的同時(shí)也降低邊坡穩(wěn)定性的現(xiàn)象。

（三）GIS在露天礦山規(guī)劃與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1.露天礦的基本開采問題的解決

在露天礦開采中，礦山的境界、生產(chǎn)能力、服務(wù)年限、開采工藝等基本開采問題對礦山的開采決策有著重要作用。隨著開采時(shí)間的延長，先前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前開采的需要，因此便需要重新對開采境界進(jìn)行圈定，并及時(shí)改進(jìn)生產(chǎn)工藝。

2.露天礦的采場設(shè)計(jì)

GIS技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)露天礦采場的可視化設(shè)計(jì)。通過GIS系統(tǒng)中的專業(yè)分析模型，采場的實(shí)際設(shè)計(jì)效果能夠清晰顯示在屏幕上，有助于設(shè)計(jì)人員對采場的設(shè)計(jì)效果進(jìn)行分析和改進(jìn)。

GIS應(yīng)用于露天礦采場的設(shè)計(jì)中，不僅實(shí)現(xiàn)了交互式的可視化功能，還具有手工圖和CAD圖沒有的功能，即它可以方便的建立起圖形元素與其屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)接，因此GIS能夠進(jìn)行交互式可視化的露天礦山規(guī)劃，便是該項(xiàng)技術(shù)成熟和成功的標(biāo)志。

（四）GIS在礦山環(huán)境保護(hù)與生態(tài)恢復(fù)中的應(yīng)用

1.礦山環(huán)境影響評價(jià)

露天礦山在開采的過程中容易產(chǎn)生諸如土地破壞、水體污染、大氣污染和噪聲污染的環(huán)境問題。GIS技術(shù)應(yīng)用于露天礦山開采中能夠準(zhǔn)確的對開采活動(dòng)進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)。例如通過建立EGIS（專家地理信息系統(tǒng)），可以準(zhǔn)確的評價(jià)露天礦生產(chǎn)活動(dòng)對周圍環(huán)境的影響。當(dāng)前GIS在環(huán)境影響評價(jià)中的應(yīng)用已日趨成熟，是解決露天礦山環(huán)境問題的有效手段。

2.環(huán)境規(guī)劃和土地復(fù)墾規(guī)劃

GIS技術(shù)可以在礦山環(huán)境影響評價(jià)的基礎(chǔ)上制定出科學(xué)的環(huán)境規(guī)劃，并且能夠?qū)Νh(huán)境治理措施的布局提出建議，因此目前已廣泛應(yīng)用于環(huán)境規(guī)劃之中。另外GIS技術(shù)在土地復(fù)墾規(guī)劃中也有著廣泛應(yīng)用，基于GIS的土地復(fù)墾信息系統(tǒng)，露天礦山可以對到達(dá)邊界的排土場或廢棄的采場進(jìn)行土地復(fù)墾，并且能夠預(yù)測土地復(fù)墾后的景觀。

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