計算機(jī)軟件測量技術(shù)在礦區(qū)地質(zhì)測量中的應(yīng)用

沙紅梅

(新疆伊犁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 伊寧 835000)

礦山的實際生產(chǎn)需與有效的測量工作相結(jié)合，實現(xiàn)對礦區(qū)地形的監(jiān)測與礦區(qū)地質(zhì)條件的勘察，奠定基礎(chǔ)于礦山開采效率與開采質(zhì)量的提高，推動礦產(chǎn)企業(yè)的持續(xù)與健康發(fā)展[1]。然而，在具體的礦山生產(chǎn)中，礦區(qū)地質(zhì)測量的效果并不可觀，礦產(chǎn)企業(yè)的效益獲取與企業(yè)發(fā)展受到了制約?；诖?，針對礦產(chǎn)企業(yè)，需進(jìn)行礦區(qū)地質(zhì)測量工作的有效開展與研究，科學(xué)應(yīng)用多媒體地理信息系統(tǒng)MGIS這一計算機(jī)軟件測量技術(shù)，實現(xiàn)對礦區(qū)地形勘察、礦區(qū)地區(qū)資料等的準(zhǔn)確監(jiān)測。

1 礦區(qū)地質(zhì)測量應(yīng)用MGIS的現(xiàn)實需要

礦區(qū)的地理位置與環(huán)境很特殊，現(xiàn)代礦區(qū)通常規(guī)模龐大，面積較廣，有顯著的地質(zhì)條件與礦體賦存條件差異，主要體現(xiàn)在：礦床地層構(gòu)造復(fù)雜，礦體厚度不一，傾角變化明顯，頂?shù)装宀环€(wěn)定，有時會受到地下水的威脅；生產(chǎn)方式復(fù)雜，生產(chǎn)礦井的提升與運輸有很多方式，設(shè)備種類繁雜而數(shù)量多等。據(jù)此可知，礦區(qū)信息量極大，有很多的數(shù)據(jù)類型，涉及地質(zhì)、采礦、測繪、選冶、分析、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、建設(shè)、生產(chǎn)及管理等諸多方面，數(shù)據(jù)載體則對文件資料、表格、圖形圖像、數(shù)據(jù)庫等多種形式予以涵蓋。

礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)價值很高，若不及時做好收集、整理與保存工作，一旦丟失將為礦區(qū)帶來嚴(yán)重的信息與經(jīng)濟(jì)浪費。此外，礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)的保存與分析對其生產(chǎn)、技術(shù)、安全、管理、效益、資源的有效利用以及環(huán)境的保護(hù)亦有重大意義，例如保護(hù)地表與采礦區(qū)上的構(gòu)筑物、保護(hù)地下水與地表水、復(fù)墾采礦工程造成的塌陷等。結(jié)構(gòu)非線性、行為多樣性、信息不確定性與狀態(tài)不可逆性[2]等特征的存在使礦區(qū)這一復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)面臨著可持續(xù)發(fā)展的巨大困難，急需智能化技術(shù)與系統(tǒng)來解決上述問題，MGIS是對這一需求予以滿足的最好技術(shù)方案之一。

GIS技術(shù)分支眾多，在資源調(diào)查管理、環(huán)境監(jiān)測評價、城市規(guī)劃、土地利用、公共交通、工程施工、軍事國防以及商業(yè)與經(jīng)營決策等方面應(yīng)用廣泛，成效也十分顯著。作為GIS的分支之一，MGIS以計算機(jī)為基礎(chǔ)，對測量、攝影測量、遙感等技術(shù)加以應(yīng)用進(jìn)行信息采集，采用機(jī)械制圖與圖像處理等方式，密切結(jié)合礦區(qū)的空間與資源特征，是一種可良好應(yīng)用于礦區(qū)地質(zhì)測量的信息化計算機(jī)軟件測量技術(shù)，在礦上規(guī)劃、日常生產(chǎn)與管理、環(huán)境監(jiān)測、安全預(yù)警等方面發(fā)揮積極作用。

2 MGIS在礦區(qū)地質(zhì)測量中的應(yīng)用

2.1 礦床地質(zhì)勘探與礦山設(shè)計

MGIS可對豐富的礦區(qū)地質(zhì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，借助GIS的強(qiáng)大功能高效開展勘探設(shè)計、地質(zhì)施工、報告編制以及礦山設(shè)計等工作，有利于工作效率的大幅度提升，避免設(shè)計失誤，對設(shè)計成果予以優(yōu)化。

2.2 生產(chǎn)計劃制定

MGIS可進(jìn)行生產(chǎn)計劃的制定，通過實時分析礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境及其空間關(guān)系，將生產(chǎn)計劃的制定建立于客觀、合理而有效的基礎(chǔ)之上，借助模擬實驗，還可以對生產(chǎn)計劃的科學(xué)合理性與可操作性進(jìn)行更加深入的檢驗。此外，在礦區(qū)使用MGIS，還可實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性評價，預(yù)測礦區(qū)的生產(chǎn)經(jīng)營狀況，以此采取相應(yīng)的措施，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，保證決策的科學(xué)性與合理性。

2.3 日常生產(chǎn)管理

礦區(qū)的日常生產(chǎn)遇到的問題豐富多樣，他們對很多新的地質(zhì)現(xiàn)象予以揭露，這些新資料需及時輸入至MGIS中，借助MGIS技術(shù)的強(qiáng)大分析功能，對生產(chǎn)計劃進(jìn)行科學(xué)與有效的調(diào)整，提高生產(chǎn)計劃的實施效率[3]。此外，各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)還可在MGIS的應(yīng)用中得到及時與準(zhǔn)確的統(tǒng)計，為領(lǐng)導(dǎo)的決策提供參考依據(jù)。

3 MGIS的設(shè)計與應(yīng)用實現(xiàn)

3.1 技術(shù)架構(gòu)

該MGIS由礦區(qū)測量設(shè)備、測量終端與PC端3部分組成[4]，圖1所示為其技術(shù)組成框架。其中，礦區(qū)測量設(shè)備主要對礦區(qū)的實際地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量與收集。測量終端一方面分析與處理礦區(qū)測量送來的數(shù)據(jù)，通過無線通信模塊介入GMS/GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地質(zhì)數(shù)據(jù)的傳輸，另一方面接收來自于PC監(jiān)控端的指令，在相應(yīng)的指令處理之后執(zhí)行對礦區(qū)測量設(shè)備或無線通信模塊的控制[5]。PC端主要設(shè)備有計算機(jī)與服務(wù)器，執(zhí)行解碼、顯示與記錄礦區(qū)測量數(shù)據(jù)、編碼控制指令等任務(wù)。

3.2 技術(shù)功能

MGIS技術(shù)可用于地質(zhì)數(shù)據(jù)管理與制圖、測量數(shù)據(jù)管理與制圖、水文圖圖形處理、數(shù)據(jù)錄入與處理，應(yīng)用該技術(shù)，實現(xiàn)對礦區(qū)全礦地質(zhì)、測量、水文、“三量”數(shù)據(jù)庫與圖形的微機(jī)化綜合動態(tài)管理[6]。圖2所示為其功能模塊圖。

1)地質(zhì)數(shù)據(jù)管理與制圖

對井上下鉆孔數(shù)據(jù)庫、礦層綜合基礎(chǔ)表等礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，并以此處理礦區(qū)地質(zhì)圖形(地形地質(zhì)圖、礦層底板等高線與儲量計算圖、礦井地質(zhì)剖面圖、礦層對比圖、地層綜合柱狀圖、井巷地質(zhì)素描圖以及任意等值線圖等)，提供儲量計算技術(shù)。

圖2 MGIS功能模塊

2)測量數(shù)據(jù)管理與制圖

建立地質(zhì)測量數(shù)據(jù)庫，對礦層主要測量框圖(地形圖、工業(yè)廣場平面圖、采掘工程平面圖、井上下對照圖、井底車場平面圖以及主要巷道平面圖等)進(jìn)行處理，同時，提供礦產(chǎn)測量的各種數(shù)值計算技術(shù)。

3)水文圖圖形處理

對礦產(chǎn)各種水文圖(礦井充水性圖、綜合水文地質(zhì)圖、綜合水文地質(zhì)柱狀圖以及礦井涌水量曲線圖等)進(jìn)行處理。

4)數(shù)據(jù)錄入與處理

錄入與處理礦區(qū)已有圖形(地質(zhì)、測量、水文與損失量等)及原始資料(鉆孔等)。

3.3 技術(shù)應(yīng)用實現(xiàn)

3.3.1 技術(shù)開發(fā)工具

MGIS技術(shù)的開發(fā)對Delphi 5與MapInfo 6.0開發(fā)工具[7]予以采用。Delphi 5為開發(fā)平臺，借助MapInfo 6.0的OLE功能，在Delphi 5對MapInfo 6.0進(jìn)行調(diào)用，實現(xiàn)技術(shù)集成。最初設(shè)計數(shù)據(jù)庫之時，采用MapInfo 6.0自帶的數(shù)據(jù)庫對圖形元素的屬性信息進(jìn)行存儲，后期可考慮借助ODBC接口在SQL SERVER或ORACLE等遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫中存放并共享數(shù)據(jù)。

3.3.2 地質(zhì)數(shù)據(jù)測量與通信技術(shù)

MGIS由基于ZiBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行礦區(qū)現(xiàn)場地質(zhì)數(shù)據(jù)的測量。ZiBee網(wǎng)絡(luò)中主要有協(xié)調(diào)器、路由器及終端設(shè)備。在通電之后，協(xié)調(diào)器會進(jìn)行工作信道及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符的選擇，建立WPAN網(wǎng)絡(luò)；路由器負(fù)責(zé)路由數(shù)據(jù)包與管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；終端設(shè)備則對地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，并借助網(wǎng)絡(luò)將測量的數(shù)據(jù)上傳。利用移動公司研發(fā)的APN專線，PC端接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，全部測量與監(jiān)控點均使用內(nèi)部固定IP，各路由器之間的連接通過私有固定IP地址來實現(xiàn)。移動終端SIM卡進(jìn)行專用APN的開通，同服務(wù)器平臺建立起端到端的加密通信，防止信息泄露。此外，PC端與通信網(wǎng)絡(luò)還需用防火墻進(jìn)行隔離，執(zhí)行防火墻地址與端口的控制任務(wù)。

設(shè)計PC端軟件，用以完成地質(zhì)數(shù)據(jù)管理與制圖、測量數(shù)據(jù)管理與制圖、水文圖圖形處理、數(shù)據(jù)錄入與處理工作，設(shè)計開發(fā)用到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與Socket接口技術(shù)。TCP在互聯(lián)網(wǎng)上用于數(shù)據(jù)傳輸，它使用OSI的層次模型描述自身所提供的相關(guān)傳輸層服務(wù)，IP提供的則是網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)。在Internet網(wǎng)絡(luò)開發(fā)中，Socket是通用性最高的API，可向TCP/IP協(xié)議的通信操作提供支持。在完成Socket的建立之后，不同主機(jī)間進(jìn)程會對Socket的API進(jìn)行調(diào)用，以此達(dá)到通信目的，基于網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與操作系統(tǒng)的支持，上層Socket通信得以實現(xiàn)。設(shè)計網(wǎng)絡(luò)節(jié)點軟件，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點軟件對功能模塊化設(shè)計予以采用，進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量、顯示與傳輸。數(shù)據(jù)測量模塊主要用于各傳感器輸出信號的測量與采集，在分析之后執(zhí)行保存操作；數(shù)據(jù)顯示模塊在PC端顯示屏上將處理后的傳感器數(shù)據(jù)顯示出來，數(shù)據(jù)主要為礦區(qū)地質(zhì)相關(guān)信息；數(shù)據(jù)傳輸模塊負(fù)責(zé)將測量數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至匯聚節(jié)點，保證地質(zhì)數(shù)據(jù)測量工作的順利完成。

3.3.3 功能數(shù)據(jù)庫訪問與連接

對于MGIS技術(shù)應(yīng)用的實現(xiàn)，應(yīng)經(jīng)歷用戶編號輸入、地質(zhì)數(shù)據(jù)選擇性查看、信息判斷、地質(zhì)測量信息輸入以及數(shù)據(jù)提交與通信等流程。在用戶確定所要查看的礦區(qū)地質(zhì)信息后，應(yīng)明確實時效果，調(diào)用相應(yīng)數(shù)據(jù)庫，動態(tài)更新所需數(shù)據(jù)，同時，完成實時效果的體現(xiàn)。MGIS功能數(shù)據(jù)庫訪問與連接的部分代碼如下。

String connectionString=“DataSource=服務(wù)器名IP;InitialCata-log=數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù);UserID=數(shù)據(jù)庫用戶賬戶;Pwd=密碼”;//新建連接SqlConnection sqlConnection=newSqlConnection(ConnectionString);If(con.StateI=ConnectionState.Open){Con.Open();}String strSql=string.Format(“SELSEC username,Password From Users Where loginName=‘{0}’”,“testName”);SqlCommand my Commond=newSqlConnection strSql,sqlCon-nection);SqlDateReader my Reader=myCommond.Execute Reader();

4 結(jié) 語

應(yīng)用計算機(jī)軟件測量技術(shù)勘察礦區(qū)地形，檢測礦區(qū)地區(qū)資料可提高礦山的開采效率與質(zhì)量，通過有效結(jié)合礦山實際生產(chǎn)與測量，推動礦產(chǎn)企業(yè)積極發(fā)展。文章以MGIS技術(shù)為例，研究計算機(jī)軟件測量技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)路徑，并分析其在礦區(qū)作業(yè)的實際應(yīng)用方向。基于MGIS等計算機(jī)軟件測量技術(shù)的支持，礦區(qū)礦床地質(zhì)勘探、礦山設(shè)計、生產(chǎn)計劃編制、經(jīng)濟(jì)評價與預(yù)測以及日常生產(chǎn)管理等工作均可得到高效的開展，現(xiàn)存于礦區(qū)作業(yè)的難題有望被解決。