電子地圖在濟(jì)寧市非煤礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作中的應(yīng)用

胡 波

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 濟(jì)寧 272000）

電子地圖是傳統(tǒng)地圖與計(jì)算機(jī)技術(shù)、GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合的產(chǎn)物，其地圖可視化具有直觀性、動態(tài)性、交互性、多維性與集成性，較紙質(zhì)地圖具有豐豐富的信息含量、更廣闊的應(yīng)用范圍和無可比擬的優(yōu)勢，目前已成為人們生活中不可缺少的信息渠道，被廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)中[1-2]。

1 應(yīng)用背景

1.1 重點(diǎn)工程項(xiàng)目的迫切需求

隨著生態(tài)文明建設(shè)的深入推進(jìn)，“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”和“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念深入人心，人民群眾對美好生活環(huán)境的向往和追求逐步提高。開展礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查工作，摸清礦山基本現(xiàn)狀及其開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響，是合理開發(fā)礦產(chǎn)資源、保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境、實(shí)施礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與整治、加強(qiáng)礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)督管理的重要依據(jù)，對生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn)具有重要意義。

濟(jì)寧市非煤礦產(chǎn)資源儲量豐富，種類較多，已發(fā)現(xiàn)各類礦產(chǎn)資源39種，開發(fā)利用的非煤礦產(chǎn)資源主要有鐵、輕稀土、水泥用石灰?guī)r、建筑用石灰?guī)r、建筑用花崗巖、磚瓦用黏土、重晶石等。隨著礦業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，礦產(chǎn)資源開發(fā)規(guī)模和開發(fā)強(qiáng)度日益增大，形成了較多的礦山地質(zhì)環(huán)境問題。2017年，濟(jì)寧市啟動了非煤礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理規(guī)劃及濟(jì)寧市礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查項(xiàng)目，該項(xiàng)目要求對全市域非煤礦山開展地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作，時間緊，任務(wù)重，若按傳統(tǒng)方式進(jìn)行調(diào)查，需投入大量人力、精力才能按時保質(zhì)完成。

1.2 基礎(chǔ)資料更新緩慢

長久以來，濟(jì)寧市未進(jìn)行系統(tǒng)的礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作，對于礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀的了解僅限于遙感影像及礦山企業(yè)上報數(shù)據(jù)資料，缺乏系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，尤其是歷史遺留礦山的現(xiàn)狀資料就更為匱乏。

隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善，城鄉(xiāng)變化日新月異，現(xiàn)階段各類野外調(diào)查工作采用手圖的內(nèi)容與實(shí)際地形地物有重大出入，已不能完全滿足現(xiàn)狀調(diào)查的需求。地形圖內(nèi)容老舊，更新速度較慢，致使調(diào)查工作效率低下、精確度難以保證。

在這種前人工作資料不豐富、基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)過舊的環(huán)境下，人們經(jīng)常面臨著線路定位困難、效率低下等問題，開展野外調(diào)查工作更為艱難。不過，隨著網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展和電子信息技術(shù)的不斷革新，人們獲取空間信息的途徑愈發(fā)便捷，在定位顯示集成設(shè)備——智能手機(jī)的普及和電子地圖不斷成熟的大環(huán)境下，前述許多問題都可以順利解決[3-4]。

1.3 轉(zhuǎn)型升級提質(zhì)增效的需要

新工業(yè)革命和信息化給人民的生活、工作、社交均帶來了翻天覆地的變化，各行各業(yè)也在信息技術(shù)革命的帶動下迅速轉(zhuǎn)型升級，數(shù)據(jù)共享、云平臺、3S、WebGIS、DEM等技術(shù)的靈活應(yīng)用給現(xiàn)代地質(zhì)工作帶來充分的發(fā)展空間，也是傳統(tǒng)工作提質(zhì)增效的大好時機(jī)[5]。

2 應(yīng)用可行性分析

2.1 硬件基礎(chǔ)

科技發(fā)展進(jìn)步迅速，民用定位終端設(shè)備逐漸成熟，相比傳統(tǒng)手持GPS機(jī)，手機(jī)、平板電腦及各種專業(yè)工作手簿具有簡單易操作、交互性好、定位迅速等優(yōu)點(diǎn)，尤其是智能手機(jī)擁有成熟的基站定位，GPS定位和A-GNSS輔助衛(wèi)星定位技術(shù)，在覆蓋廣泛的GPRS網(wǎng)絡(luò)和PC終端的支持下，可將定位誤差控制在10 m以內(nèi)，為電子地圖的廣泛應(yīng)用提供了硬件基礎(chǔ)。

2.2 軟件支撐

隨著地理信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，在此基礎(chǔ)上誕生的地圖軟件也百花齊放，具有功能齊全、操作簡便、交互性能好、資源共享程度高等特征。此外，Google Earth、天地圖等網(wǎng)絡(luò)地圖內(nèi)容豐富、更新及時，有效提高了資源共享率，推進(jìn)了地理信息技術(shù)在野外調(diào)查方面的深入廣泛應(yīng)用，這是本次調(diào)查工作的順利開展的軟件支撐[5]。

2.3 精度可控

國土資源管理部門每年都進(jìn)行區(qū)域遙感影像的拍攝工作，并且影像的最高分辨率不小于2 m，在少量實(shí)地測繪工作的基礎(chǔ)上，充分利用遙感影像宏觀真實(shí)、全面及時和分辨率高的特性，使RS、GPS和GIS技術(shù)有機(jī)結(jié)合，能夠有效提高調(diào)查精度，能很好地滿足1/5萬礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作的精度要求。

3 具體應(yīng)用

3.1 礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作現(xiàn)狀

非煤礦山地質(zhì)地質(zhì)環(huán)境野外調(diào)查與普通地質(zhì)調(diào)查工作方式不同，需要在確定調(diào)查對象的前提下開展詢問、測量、拍照、采樣等工作，不宜布設(shè)規(guī)則的調(diào)查線路。由于礦山地質(zhì)環(huán)境問題分布范圍極為不規(guī)則，并且多位于丘陵山區(qū)，微地貌形態(tài)復(fù)雜，常規(guī)交通用具難以靠近，造成調(diào)查工作量大、成本高且效率低[6]。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，調(diào)查工作后期的記錄填表階段是較難壓縮工期的關(guān)鍵步驟，中前期的尋路及實(shí)地調(diào)查階段是利用電子地圖軟件優(yōu)化工作流程、提高工作效率的主要對象。

3.2 軟件簡介

從2005年6月Google Earth系列推出至今的十余年間，電子地圖技術(shù)迅速成熟發(fā)展，國內(nèi)開發(fā)的常見電子地圖有天地圖、91衛(wèi)圖助手、奧維互動地圖瀏覽器、LocaspaceViewer數(shù)字三維地球等，本次礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作選用的是奧維互動地圖瀏覽器。

奧維互動地圖瀏覽器是北京元生華網(wǎng)軟件有限公司開發(fā)的一款基于Google API、Baidu API、Sogou API的跨平臺地圖瀏覽器，支持iOS、Android、Windows、WindowsPhone、Web五大平臺，已集成了Google地圖與衛(wèi)星圖、Bing衛(wèi)星圖、等多種知名地圖，能夠?qū)崿F(xiàn)低圖件自由切換。其基礎(chǔ)功能包括地圖服務(wù)、對象管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、地理測繪等，能夠加載本地影像數(shù)據(jù)，導(dǎo)航記錄移動軌跡及標(biāo)繪，進(jìn)行距離、面積測量，并可實(shí)現(xiàn)與CAD的無縫對接。該電子地圖已廣泛應(yīng)用在規(guī)劃、通信、電力、交通、建筑和旅游等行業(yè)。

3.3 手機(jī)端離線影像下載及PC端本地影像疊加

奧維互動地圖瀏覽器的移動客戶端支持按行政區(qū)劃或按自定義區(qū)域下載最高第18級谷歌谷歌衛(wèi)星混合地圖，考慮到移動端硬件內(nèi)存容量問題，調(diào)查期間一般選擇下載第17級影像數(shù)據(jù)，對應(yīng)分辨率約為2 m。下載的影像數(shù)據(jù)在不同平臺、不同設(shè)備均能使用，分辨率等級較高，滿足尋路及地形地物觀測要求，影像下載后移動端即可隨時快速地加載瀏覽地圖，而不再依靠GPRS數(shù)據(jù)流量。

為了進(jìn)一步提高調(diào)查精度，增強(qiáng)影像數(shù)據(jù)的時效性，經(jīng)向主管部門提交數(shù)據(jù)使用申請、簽訂保密協(xié)議，筆者獲取了區(qū)域最新的遙感影像底圖。該底圖為TIF格式，分辨率可達(dá)1 m，并且經(jīng)過了七參數(shù)校正，加載于PC客戶端之后，可用于校正野外調(diào)查數(shù)據(jù)及矢量化礦山地質(zhì)環(huán)境問題邊界。

3.4 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入

奧維互動地圖瀏覽器可與cad、arcgis等多種軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，支持dxf、shp、kml、txt、csv等數(shù)據(jù)格式的導(dǎo)入。本次調(diào)查工作前全面收集了采礦權(quán)信息、礦產(chǎn)資源規(guī)劃、保護(hù)區(qū)、礦山地質(zhì)環(huán)境問題遙感圖斑（國土資源部門提供）等大量基礎(chǔ)資料，對資料進(jìn)行篩選和整理后將遙感圖斑的邊界和礦區(qū)范圍轉(zhuǎn)換為dxf格式后導(dǎo)入軟件收藏，將已知特征點(diǎn)坐標(biāo)以txt文件格式導(dǎo)入收藏，供野外調(diào)查對照使用。在數(shù)據(jù)導(dǎo)入前需設(shè)置當(dāng)?shù)氐耐队皡?shù)，以保證導(dǎo)入點(diǎn)與影像圖的吻合，如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入的顯示參數(shù)設(shè)置

3.5 野外實(shí)際應(yīng)用

3.5.1 目的地導(dǎo)航

奧維互動地圖瀏覽器自帶位置服務(wù)和導(dǎo)航功能，野外調(diào)查期間，工作人員可用智能手機(jī)進(jìn)行實(shí)時定位，其定位誤差一般小于10 m，通過離線影像可直觀了解周邊的交通線路情況；通過點(diǎn)擊已有標(biāo)繪點(diǎn)選擇行車路線收索即可獲取通往目的地的行車路線。此外，該軟件還能記錄、導(dǎo)出運(yùn)動軌跡，提高調(diào)查成果的可追溯性。奧維互動地圖瀏覽器使用，大大降低了在地形復(fù)雜山區(qū)尋路的時間，提高了工作效率。

3.5.2 地物地貌輔助調(diào)查

地物地貌是礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的重要關(guān)注部分，一般非煤礦區(qū)內(nèi)采石平臺、陡崖等微地貌發(fā)育，傳統(tǒng)小比例尺地形圖只能反映原始地貌、地物，無法指導(dǎo)對礦業(yè)活動地形地貌景觀破壞的調(diào)查，而且人工穿越采石立面存在較大的安全隱患。奧維互動地圖瀏覽器可加載礦區(qū)正射影像并能切換到3D視圖，能夠幫助調(diào)查人員直觀地了解礦區(qū)微地貌形態(tài)、地物分布以及周邊交通狀況。此外，還可以利用奧維互動地圖瀏覽器的距離測量和面積測量功能，進(jìn)一步效提高礦山地質(zhì)環(huán)境問題描述準(zhǔn)確度和填表效率。

3.5.3 輔助測量

非煤礦山地質(zhì)環(huán)境問題邊界線一般都極為不規(guī)則，若要獲取較為準(zhǔn)確的平面數(shù)據(jù)，大比例尺的測繪工作必不可少，常規(guī)測量工作要對邊界線各拐點(diǎn)分別進(jìn)行定位，工作量巨大，如圖2所示。采用奧維互動地圖瀏覽器可以直觀把握礦山地質(zhì)環(huán)境問題平面形態(tài)，利用標(biāo)繪功能可以加密測量點(diǎn)，通過導(dǎo)出功能導(dǎo)出軌跡坐標(biāo)，結(jié)合少量的GNSS點(diǎn)位測量和就能將加密點(diǎn)坐標(biāo)整體轉(zhuǎn)換至目標(biāo)坐標(biāo)系（見圖3），從而較為精確地控制礦山地質(zhì)環(huán)境問題邊界范圍，在保證調(diào)查精度的前提下，大大簡化了工作量，提高了工作效率，而且減少了工作人員在采石邊坡附近工作的時間，降低了安全風(fēng)險。在PC端高時效性精準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)的支撐下，通過熟練使用軟件，人們可以進(jìn)一步優(yōu)化野外調(diào)查工作流程，明顯提高調(diào)查精度。

3.5.4 工作信息云端管理

本次濟(jì)寧市礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作充分運(yùn)用奧維互動地圖瀏覽器的云端同步功能，成立了多組野外作業(yè)隊(duì)伍，每個組野外調(diào)查的路線軌跡、調(diào)查點(diǎn)位、標(biāo)簽附件均上傳云端與其他小組共享，既增強(qiáng)了調(diào)查小組間的技術(shù)交流又方便了內(nèi)業(yè)管理小組的工作匯總、統(tǒng)計(jì)與檢查，很好地實(shí)現(xiàn)了工作進(jìn)度的動態(tài)跟蹤和內(nèi)外業(yè)的無縫對接。這樣做不僅節(jié)約時間而且易于總結(jié)，為之后資料整理分析工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。

圖2 傳統(tǒng)方法測繪點(diǎn)位分布示意圖

圖3 采用電子地圖輔助調(diào)查時邊界控制點(diǎn)的分布

3.6 數(shù)據(jù)整理及導(dǎo)出

野外調(diào)查完成后，可以將奧維互動地圖瀏覽器移動端和云端保存的軌跡、標(biāo)繪點(diǎn)統(tǒng)一添加至PC客戶端，然后建立圖層以多種形式的矢量數(shù)據(jù)導(dǎo)出。實(shí)測或在影像圖圈定的距離、面積要素可以導(dǎo)出文本文件后轉(zhuǎn)換為excel文件，用于數(shù)據(jù)分析，野外實(shí)地驗(yàn)證及修正圈定的各類礦山地質(zhì)環(huán)境問題界線范圍可以指定投影參數(shù)導(dǎo)出為dxf文件，直接用于實(shí)際材料圖、礦山地質(zhì)環(huán)境問題分布圖等圖件的制作[7]。

3.7 應(yīng)用效果分析

經(jīng)過在濟(jì)寧市礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查項(xiàng)目中的頻繁使用，筆者發(fā)現(xiàn)，奧維互動地圖瀏覽器在調(diào)查地形地貌景觀、土地利用利用現(xiàn)狀、植被覆蓋情況、渣石堆、尾礦庫和露天采場分布等方面具有良好的應(yīng)用效果，可大大提高工作效率，節(jié)省工作成本。

4 結(jié)論

電子地圖突破了傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖空間上和時間上的局限性，集動態(tài)性、交互性等特征于一體[1]。奧維互動地圖瀏覽器作為一款成熟的電子地圖，使用極為方便，僅需一臺普通的智能手機(jī)或平板電腦就能夠開展工作，很好地代替了低精度手持GPS設(shè)備；其地圖內(nèi)容在時效性和精確度上都遠(yuǎn)超傳統(tǒng)小比例尺地形圖，免去了攜帶大量圖紙的累贅；在PC客戶端的配合下可大大提升野外調(diào)查組的協(xié)同作業(yè)水平，能夠在保證調(diào)查精度的前提下極大地提高工作效率。作為一種成熟的輔助調(diào)查工具，奧維互動地圖瀏覽器在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作中作用巨大，值得繼續(xù)研究其應(yīng)用潛力并加以推廣。