構(gòu)建礦山地理信息數(shù)據(jù)的理論與實(shí)踐

吳祖霞

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局332地質(zhì)隊(duì)， 安徽黃山 245000)

0 引言

礦山地理信息系統(tǒng)是生態(tài)管理監(jiān)測(cè)、安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)和框架，包含以下環(huán)節(jié)：建立礦山控制測(cè)量，構(gòu)建地理信息系統(tǒng)的空間框架；測(cè)繪地形圖，測(cè)繪與礦山環(huán)境相關(guān)興趣點(diǎn)；設(shè)計(jì)*.dwg到GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程，并對(duì)*.dwg進(jìn)行嚴(yán)格的檢查；編寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，對(duì)局部轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證分析，實(shí)施數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

1 礦山控制測(cè)量

安徽省內(nèi)絕大部分地區(qū)都被AHCORS站覆蓋，使用動(dòng)態(tài)或靜態(tài)方法建立自己的礦山測(cè)量控制網(wǎng)，平面系統(tǒng)可以使用觀測(cè)解算數(shù)據(jù)，但高程精度達(dá)不到要求，故采用水準(zhǔn)測(cè)量、高精度的三角高程測(cè)量建立高程控制網(wǎng)[1]，也可以用似大地水準(zhǔn)面精化方法獲得對(duì)應(yīng)點(diǎn)的高程。整個(gè)控制點(diǎn)（網(wǎng)）的觀測(cè)、計(jì)算集成度高，不需要人工干預(yù)。

控制網(wǎng)建立階段盡可能考慮到礦山總體發(fā)展，兼顧巷道或封閉空間地面控制測(cè)量。

2 礦山地形圖測(cè)繪

2.1 全野外數(shù)字化測(cè)圖

先進(jìn)行控制加密，實(shí)施碎部測(cè)量，編繪成圖。外業(yè)工作量非常大，大面積測(cè)繪時(shí)，基本不再采用全外業(yè)實(shí)測(cè)成圖方法。

2.2 航測(cè)成圖法

使用航空攝影測(cè)量的方法測(cè)圖，是測(cè)繪大中比例尺地形圖主流方法，也是目前礦山地形圖測(cè)繪的首選。根據(jù)礦山的實(shí)際情況和任務(wù)要求，申請(qǐng)航攝，并根據(jù)航攝是否具有POS系統(tǒng)，決定是否做像片控制測(cè)量，再做空三加密，實(shí)施立體測(cè)圖。

1∶1000比例尺地形圖像控點(diǎn)精度指標(biāo)，分平面和高程部分：平面包括平面控制點(diǎn)和平高控制點(diǎn)，相對(duì)臨近基礎(chǔ)控制點(diǎn)(圖上)，平原丘陵中誤差限差≤0.12mm，山地高山地中誤差限差≤0.16mm；高程控制點(diǎn)和平高控制點(diǎn)，相對(duì)基礎(chǔ)控制點(diǎn)高程中誤差≤0.1m。

空中三角測(cè)量[2]，稱空三加密，按精度指標(biāo)執(zhí)行，才能確保自身空三成果和后續(xù)航測(cè)內(nèi)業(yè)測(cè)圖滿足規(guī)范要求。內(nèi)定向，一般不大于0.010mm，最大不超過0.015mm；相對(duì)定向，不大于1/3像素，最大不超過2/3像素；模型連接較差，ds≤0.06×m像×10-3，dz≤0.04(m像×fk)/b×10-3，其中ds為平面位置較差，dz為高程較差，m像表示像片比例尺分母，fk航攝儀焦距，b像片基線長度。掃描數(shù)字化影像，直接按這些標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)使用數(shù)碼影像時(shí)，取公式中ds、dz值的1/2.

室內(nèi)測(cè)圖是指航測(cè)內(nèi)業(yè)在模型絕對(duì)定向符合要求后，在模型上判讀測(cè)圖，內(nèi)業(yè)盡可能多將數(shù)據(jù)測(cè)出來，便于外業(yè)補(bǔ)測(cè)和調(diào)繪。按地形圖測(cè)繪要求分層分要素測(cè)圖：居民地和垣柵、工礦構(gòu)筑物及其他設(shè)施、交通及附屬設(shè)施、管線及附屬設(shè)施、水系及附屬設(shè)施、地貌、植被、地理名稱，內(nèi)業(yè)盡可能使用其他資料注記一些地名，方便外業(yè)開展工作。

內(nèi)業(yè)測(cè)圖后，盡可能進(jìn)行編輯，尤其注意符號(hào)化線型正確使用。將數(shù)字線條圖疊加正射影像，打印輸出供外業(yè)手工調(diào)繪，或制作切片供外業(yè)電子平板調(diào)繪。電子平板調(diào)繪有較大優(yōu)勢(shì)，可以定位拍照，相當(dāng)一部分內(nèi)容不需要內(nèi)業(yè)再次重復(fù)錄入。

“內(nèi)業(yè)定位，外業(yè)定性”明確了航測(cè)法成圖內(nèi)外業(yè)的職責(zé)范圍，當(dāng)然更多要求考慮內(nèi)業(yè)工作的優(yōu)勢(shì)及外業(yè)艱辛。外業(yè)調(diào)繪基本以影像為依據(jù)，凡地形圖表示的地物、地貌外業(yè)都要一一定性調(diào)繪，內(nèi)業(yè)看不清、判不準(zhǔn)的均需外業(yè)準(zhǔn)確表示出來，甚至需要記錄交匯的數(shù)據(jù)（或?qū)崪y(cè)、補(bǔ)測(cè)數(shù)據(jù)）。

根據(jù)外業(yè)調(diào)繪和補(bǔ)測(cè)數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)編輯成圖，檢查修改。

2.3 無人機(jī)測(cè)圖

無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)，日臻成熟?？梢圆捎脽o人機(jī)技術(shù)測(cè)繪地形圖，但由于相控加密的困難、相對(duì)定向工作量龐大以及飛行的不穩(wěn)定性，目前還不是首選方案，在日常管理階段可以采用這種技術(shù)進(jìn)行小范圍的地形圖修補(bǔ)測(cè)。

2.4 礦山地形圖編輯處理

內(nèi)業(yè)編輯使用南方CASS成圖軟件，按獨(dú)立地物DLDW、道路設(shè)施DLSS、地貌土質(zhì)DMTZ、管線設(shè)施GXYZ、居民地JMD、植被土質(zhì)ZBTZ以及注記ZJ進(jìn)行數(shù)據(jù)分層（見圖1）。

圖1 AutoCAD分層Figure 1.AutoCAD layering

南方CASS為用戶提供了*.CAS明碼交換文件，包含全部圖形的幾何和屬性信息，為地形圖向GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換提供最好的選擇。

也可以通過FME讀取擴(kuò)展碼的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

3 創(chuàng)建礦山GIS數(shù)據(jù)

GIS數(shù)據(jù)執(zhí)行基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫對(duì)位置精度、屬性精度、完整性、邏輯一致性的要求[3]。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)檢，未達(dá)到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換要求的，提交上工序修改完善。

應(yīng)認(rèn)真分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，找出適用的轉(zhuǎn)換方法。

3.1 充分利用軟件生成的交換數(shù)據(jù)

將地形圖數(shù)據(jù)交換文件，以下是*.cas記錄的砼房屋數(shù)據(jù)(局部)：

PLINE

141111，0.000，N，0

544223.9736 ，3528961.3994

544223.2153 ，3528965.5221

544229.7749 ，3528966.7286

544230.5332 ，3528962.6059

C

E

……

nil

輔助線和點(diǎn)也要轉(zhuǎn)換，主要是為了解決難以符號(hào)化的數(shù)據(jù)顯示問題。

3.2 正確使用地物編碼與GIS數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系

表1 地物編碼與GIS分層對(duì)應(yīng)關(guān)系（部分）Table 1.Corresponding relationship between ground object coding and GIS layer(part)

將表1編寫成編程語言使用的字典，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

該字典也是檢查上游數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，不含地物編碼或地物編碼錯(cuò)誤，都無法實(shí)施數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

3.3 編寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)

南方CASS中有8種類型的數(shù)據(jù)，有近900個(gè)擴(kuò)展屬性編碼，編程的思路基本相同。核心是8類數(shù)據(jù)：點(diǎn)狀地物(POINT)、線段(LINE)、弧線(ARC)、圓(CIRCLE)、復(fù) 合 線 (PLINE)、樣 條 線 (SPLINE)、文 字(TEXT)、特殊地物(SPECIAL)，進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)有些細(xì)微的差別，要編寫不同的函數(shù)。

弧線(ARC)、圓(CIRCLE)、樣條線(SPLINE)需要進(jìn)行插值，才能實(shí)現(xiàn)完美的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

def patch2cas()##批量生成文件明碼的函數(shù)

def datatype()##8種數(shù)據(jù)類型判斷函數(shù)

def insertpoint()##弧線、圓、樣條線插入點(diǎn)函數(shù)

def cas2gis_dict()##CASS數(shù)據(jù)到GIS的數(shù)據(jù)字典

def writeGeometry()##寫入幾何

復(fù)合線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的代碼：

實(shí)現(xiàn)從*.dwg轉(zhuǎn)換到ArcGIS數(shù)據(jù)的語句如下，

cursor=InsertCursor(Bpoly，["SHAPE@"，"GB"，"TYPE"])

array=Array([arcpy.Point(544223.9736，3528961.3994)，

arcpy.Point(544223.2153，3528965.5221)，

arcpy.Point(544229.7749，3528966.7286)，

arcpy.Point(544230.5332，3528962.6059)，

arcpy.Point(544223.9736，3528961.3994)])

polygon=Polygon(array)

cursor.insertRow([polygon，310300，”砼”.decode(“utf-8”)])

數(shù)組array中，首尾兩點(diǎn)的坐標(biāo)相同，是面文件的要求；Bpoly對(duì)應(yīng)居民地的面層，未轉(zhuǎn)換之前是空文件；310300，為國標(biāo)代碼，是單幢房屋，建筑材料類型為砼。

3.4 目標(biāo)數(shù)據(jù)

全部數(shù)據(jù)要對(duì)應(yīng)到表2中，不使用非標(biāo)準(zhǔn)的圖層和數(shù)據(jù)，最終數(shù)據(jù)要經(jīng)過檢查驗(yàn)收。不僅目標(biāo)清楚，而且數(shù)據(jù)數(shù)量也需要比對(duì)，由相應(yīng)的函數(shù)來解決。

表2 GIS分層明細(xì)Table 2.Hierarchical details of GIS

4 結(jié)語

礦山地理信息系統(tǒng)，有可借鑒的案例，在吸取他人經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，形成自己的特色。數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換程序可以對(duì)AutoCAD地形圖成果進(jìn)行某些方面的質(zhì)量檢驗(yàn)，是處理CASS數(shù)據(jù)到ArcGIS轉(zhuǎn)換的成功方法。