GIS在數(shù)字礦山中的應用

高勝超

摘 要：文章介紹了GIS技術以及GIS技術在數(shù)字礦山中的應用。從對礦山數(shù)據(jù)矢量化到數(shù)據(jù)的分析處理再到礦山GIS系統(tǒng)的建立，GIS技術都全程參與其中，發(fā)揮了非常重要的作用。

關鍵詞：GIS；數(shù)字礦山；系統(tǒng)建設；數(shù)字化

引言

隨著信息化技術的發(fā)展，各種信息管理輔助決策系統(tǒng)紛紛出現(xiàn)。在礦業(yè)方面，建立數(shù)字礦山也勢在必行。GIS技術是近年來快速發(fā)展的一種信息技術，在建立數(shù)字礦山時將GIS技術引入其中，大大加快了礦山的信息化建設速度。數(shù)字礦山主要是對真實礦山場景的數(shù)字化再現(xiàn)，可以使人們方便、高效地對礦山進行管理。

1 我國礦山信息化建設現(xiàn)狀

近年來，人們越來越注重數(shù)字礦山的建設，我國礦山的信息化建設也取得了顯著的成績，但與一些礦山信息化程度較高的國家相比仍有一定的差距，在礦山勘察、規(guī)劃、設計、生產(chǎn)、管理等方面仍需要提高。我國礦山信息化建設主要存在以下幾個問題：（1）礦山信息化總體水平較低；（2）大部分企業(yè)只注重硬件投資，忽視了軟件的開發(fā)、管理與應用；（3）對現(xiàn)代信息化認識不足；（4）信息資源管理不夠完善。

2 GIS技術

GIS的英文全稱為Geographic Information System，中文即地理信息系統(tǒng)，是20世紀60年代創(chuàng)立并發(fā)展起來的一門新興技術。不同的專家學者對GIS有不同的定義，一般來說GIS可以定義為用于采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和表達地理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術。從定義可以看出，GIS主要是處理地理空間數(shù)據(jù)的，能夠儲存和利用地球表面各地點信息，對海量的地理空間數(shù)據(jù)而言處理起來非常高效。

運用GIS技術，一般需要借助于GIS軟件來完成。目前，國內外均有比較成熟的GIS軟件，國外的最好的也是運用最多的為ARCGIS，國內運用比較廣泛的像SuperMap、MAPGIS等。

3 GIS技術在數(shù)字礦山中的應用

3.1 礦山數(shù)據(jù)的數(shù)字化處理

建立數(shù)字礦山首先要對礦山數(shù)據(jù)進行數(shù)字化處理，這是建立數(shù)字礦山的基礎，也是最為關鍵的步驟，數(shù)字化的好壞直接影響到以后各個環(huán)節(jié)的工作。對于傳統(tǒng)的只有紙質圖紙的礦山，數(shù)字化最主要的工作就是對紙質圖的掃描矢量化。文章以國產(chǎn)GIS軟件MAPGIS為例，介紹紙質圖的掃描矢量化過程。

3.1.1 紙質圖的掃描

采用掃描儀將紙質圖進行掃描，掃描后保存為無壓縮的tiff格式圖象。掃描時，盡量將圖紙展平，并設置好掃描儀的掃描參數(shù)，這樣可以提高掃描的精度。

3.1.2 圖象配準

由于掃描的圖象只是一張圖片，并沒有坐標系統(tǒng)，無法確定其空間位置信息，另外，由于掃描原圖時不可避免地產(chǎn)生一些誤差，所以，必須對掃描后的圖象進行配準校正，可以利用MAPGIS的圖象鑲嵌配準功能進行。首先利用MAPGIS圖象格式轉換功能把掃描后的tiff格式文件轉換為MAPGIS系統(tǒng)可以識別的Msi格式；其次，要按照原圖的坐標以及比例尺生成一個帶有坐標系統(tǒng)與比例尺的標準圖框；最后，利用標準圖框對剛才所轉化的Msi格式圖象進行配準。配準時需采集待校正圖象與標準圖框相對應的控制點，控制點一般選擇內圖廓點或整公里網(wǎng)，或者明顯地物的拐角點等。為了保證配準后圖象的精度，一般選的點要均勻的覆蓋全圖，并且至少采集4個控制點，如果配準后的效果不能令人滿意，則可以多采集一些控制點，控制點越多校正的精度就會越高，直到滿足要求為止。

3.1.3 制作工程圖例

由于礦山地質圖件中有很多地質類專業(yè)的符號、線型，這些在MAPGIS本身的系統(tǒng)庫中是沒有的，因此有必要制作出這些符號以及線型。用戶可以根據(jù)圖形內涉及到的點線類型，建立一個圖例文件（*.CLN）用于存儲圖元參數(shù)。建立工程圖例的好處是所有的制圖人員可以使用同一套工程圖例，節(jié)省了工作量，提高了效率，而且使參數(shù)的設置統(tǒng)一規(guī)范。

3.1.4 在矢量化之前還有一步也很重要，就是圖層的設置

在MAPGIS中，有點、線、面三種數(shù)據(jù)類型，但在具體的工作中，要根據(jù)不同的地物類型分配不同的圖層。例如，礦區(qū)地形地質圖中點圖層有鉆孔點、地質點、地理點、工程注釋點等；線圖層有勘探線、等高線、地質線、礦區(qū)邊界線、采礦權界線等；面圖層有地質面、礦體水平投影面、地理面、河流面等。分圖層既方便對不同地物類型的統(tǒng)一編輯修改，也可以根據(jù)需要很方便地選取若干或全部地物類型進行疊加分析處理。

3.1.5 矢量化數(shù)據(jù)輸入

在以上準備工作就緒以后，就可以對校正后的圖象文件（Msi格式）進行點線面的矢量化輸入。矢量化是一項繁雜而又精細的工作，矢量化過程中要把圖象放大到合適的大小，太小則影響矢量化的精度，太大則會增加工作量。

3.1.6 矢量化數(shù)據(jù)的編輯

矢量化完成后，應根據(jù)國家規(guī)定的地質圖件點、線、面圖形符號的要求進行編輯處理。由于矢量化之前已經(jīng)建立了工程圖例，可以根據(jù)工程圖例分別對每個圖層進行修改。另外，矢量化的數(shù)據(jù)并沒有屬性信息，因此，還要對矢量化后的數(shù)據(jù)添加屬性數(shù)據(jù)。

通過以上六個步驟，我們就得到了一副圖形的完整的矢量化數(shù)據(jù)。

3.2 空間分析

GIS的空間分析功能一般都是在矢量化數(shù)據(jù)的基礎上進行的，利用MAPGIS提供的空間分析功能，可以對矢量化后的數(shù)據(jù)進行空間分析。包括疊加分析、緩沖區(qū)分析、屬性分析、三維模型分析、數(shù)字地形高程分析、網(wǎng)絡分析等。

3.3 礦山GIS系統(tǒng)的建立

有了數(shù)據(jù)基礎，我們就可以著手建立礦山GIS信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的建立可以利用編程語言結合GIS組件進行，例如可以利用DELPHI語言和MAPGIS組件進行二次開發(fā)。旨在建立一個集礦產(chǎn)資源規(guī)劃、管理、信息查詢、資源評估、報表輸出等為一體的系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)的具體功能模塊可以包括系統(tǒng)設置子系統(tǒng)、圖形編輯子系統(tǒng)、屬性編輯子系統(tǒng)、信息查詢子系統(tǒng)、計算分析子系統(tǒng)、礦產(chǎn)規(guī)劃子系統(tǒng)、業(yè)務辦公子系統(tǒng)、報表輸出子系統(tǒng)等，至于如何運用二次開發(fā)實現(xiàn)這些功能模塊，這里就不再敘述。礦山GIS系統(tǒng)的建立主要是針對目前我國一些礦山信息化程度不高、業(yè)務辦公手段落后、礦產(chǎn)資源規(guī)劃管理不科學、效率較差等問題提出解決之道，旨在加強對礦產(chǎn)資源的綜合規(guī)劃與管理，提高數(shù)據(jù)處理能力以及辦公效率。

4 結束語

自從1999年10月國土資源部啟動數(shù)字國土以來，我國國土的數(shù)字化建設取得了顯著的成績，數(shù)字礦山作為數(shù)字國土的一部分，也得到了長足的發(fā)展。在數(shù)字礦山建設的過程中，引入GIS技術，不僅大大提高了數(shù)字礦山的建設速度及精度，而且GIS強大的空間數(shù)據(jù)管理與空間分析功能，也大大增強了對礦山數(shù)據(jù)資料的處理能力以及對礦山總體規(guī)劃與管理的能力。由于3S（GIS、GPS、RS）技術的不斷發(fā)展與成熟，如果能將3S技術綜合運用到礦業(yè)領域，將會產(chǎn)生更大效益。

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