GIS技術(shù)在礦山土地資源管理中的應(yīng)用研究

劉典紅

（江西省煤田地質(zhì)局測(cè)繪大隊(duì)，江西 南昌 330001）

近年來，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的背景下，我國礦山土地資源管理工作持續(xù)推進(jìn)，此項(xiàng)工作的內(nèi)容復(fù)雜，且作為一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作，涉及：礦區(qū)地籍管理、土地破壞程度預(yù)測(cè)、礦區(qū)復(fù)墾等工作內(nèi)容，為了確保這些工作內(nèi)容作業(yè)效率及質(zhì)量的協(xié)同提升，則需落實(shí)有效的技術(shù)管理策略。對(duì)于GIS技術(shù)來說，即為地理信息系統(tǒng)技術(shù)，在空間信息分析處理方面，效率高，且數(shù)據(jù)成果精準(zhǔn)度高，真實(shí)可靠[1]。由此可見，從礦山土地資源管理工作效率及質(zhì)量提升角度考慮，本文圍繞“GIS技術(shù)在礦山土地資源管理中的應(yīng)用”進(jìn)行分析研究價(jià)值意義顯著。

1 GIS技術(shù)及礦山土地資源管理相關(guān)內(nèi)容分析

1.1 GIS技術(shù)的概念功能

GIS技術(shù)，為多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，此項(xiàng)技術(shù)將地理空間作為基礎(chǔ)，通過地理模型分析方法的應(yīng)用，可將多種空間與動(dòng)態(tài)的地理信息實(shí)時(shí)提供出來，為進(jìn)行地理研究、地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)。從此項(xiàng)技術(shù)的基本功能層面分析，可將表格型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成地理圖形，并顯示出來，進(jìn)一步可瀏覽、操作、分析顯示結(jié)果。并且，在顯示范圍方面，可從洲際地圖至非常詳細(xì)的街區(qū)地圖，顯示對(duì)象較多，包括：其一，人口；其二，銷售情況；其三，運(yùn)輸線路等[2，3]。

1.2 礦山土地資源管理工作開展的意義

礦山土地資源管理，通常指的是綜合利用行政、法律經(jīng)濟(jì)等方法，促進(jìn)土地資源利用效率的提升，進(jìn)一步促進(jìn)礦山土地資源經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的協(xié)同提升。這幾年來，我國礦山工程事業(yè)呈現(xiàn)了較為快速的發(fā)展態(tài)勢(shì)，而從礦山工程事業(yè)未來穩(wěn)步、可持續(xù)發(fā)展角度考慮，則需從管理角度出發(fā)，充分做好礦山土地資源管理方面的工作。首先，積極做好礦山土地資源管理工作，有助于礦山土地資源規(guī)劃、利用效率的提高，使礦山開采等作業(yè)順利、有序進(jìn)行。其次，加強(qiáng)礦山土地資源管理工作，能夠避免礦山土地資源受到破壞、污染，在提升礦山土地資源利用率的基礎(chǔ)上，對(duì)周圍環(huán)境起到保護(hù)作用，使環(huán)境污染問題得到有效控制。由此可見，無論是從資源保護(hù)，還是環(huán)境保護(hù)等角度考慮，開展礦山土地資源管理工作均顯得非常有意義。

1.3 GIS技術(shù)在礦山土地資源管理中的作用

礦山土地資源管理，是土地資源管理的一個(gè)重要分支，且此項(xiàng)管理工作內(nèi)容繁多，存在系統(tǒng)性、復(fù)雜程度高等鮮明特點(diǎn)。而將GIS技術(shù)合理科學(xué)地應(yīng)用到礦山土地資源管理工作當(dāng)中，則能夠起到多方面的作用?？偨Y(jié)起來，具體作用如下：

（1）提升礦山土地管理工作的規(guī)范化程度。隨著礦山事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，礦山土地資源管理工作的難度大大增加，在管理不當(dāng)?shù)那闆r下，易引發(fā)土地資源嚴(yán)重浪費(fèi)的現(xiàn)象，進(jìn)而使礦山土地資源的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益受損。而在礦山土地資源管理工作中合理科學(xué)地應(yīng)用GIS技術(shù)，則有助于高效采集、分析處理、存儲(chǔ)管理、利用相關(guān)礦山土地資源信息數(shù)據(jù)，明確傳統(tǒng)管理工作存在的缺陷，及時(shí)改進(jìn)，進(jìn)一步促進(jìn)礦山土地管理工作規(guī)范化程度的提升。

（2）促進(jìn)礦山土地資源管理工作難度的降低。在礦山土地資源管理工作開展期間，通過GIS技術(shù)的合理科學(xué)應(yīng)用，可以對(duì)各地區(qū)發(fā)生的各類自然災(zāi)害精準(zhǔn)地識(shí)別出來，比如洪水、蟲災(zāi)、旱災(zāi)以及地震等。同時(shí)，GIS技術(shù)的應(yīng)用，還可以對(duì)各種類型的災(zāi)害問題進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，使傳統(tǒng)礦山土地資源管理工作的不足得到有效彌補(bǔ)，進(jìn)而使礦山土地資源管理水平得到有效提升。此外，GIS術(shù)的應(yīng)用，還可以使采集數(shù)據(jù)的完整性、真實(shí)性得到有效保證，進(jìn)而保證礦山土地資源信息的準(zhǔn)確性，使人力、財(cái)力、物力資源得到有效節(jié)約，進(jìn)一步促進(jìn)礦山土地管理工作效率及質(zhì)量的提升。

（3）為礦山土地資源管理工作提供有效的決策依據(jù)。礦山土地資源管理工作開展期間，決策的制定及實(shí)施均需要真實(shí)可靠的信息數(shù)據(jù)作為支撐。利用GIS技術(shù)，可以獲取礦區(qū)地基管理、土地破壞程度預(yù)測(cè)、礦區(qū)復(fù)墾管理等方面的信息數(shù)據(jù)，在剔除無用信息，合理應(yīng)用有用信息的基礎(chǔ)上，則可以進(jìn)一步為礦山土地資源管理工作提供有效的決策依據(jù)，保證管理決策的科學(xué)性及有效性。

2 GIS技術(shù)在礦山土地資源管理中的工作內(nèi)容分析

如前所述，對(duì)GIS技術(shù)的概念功能、開展礦山土地資源管理工作的意義以及GIS技術(shù)在礦山土地資源管理中的作用均有了一定程度的了解。而在實(shí)際工作開展期間，即在礦山土地資源管理工作中應(yīng)用GIS技術(shù)，還有必要明確相關(guān)工作內(nèi)容。總結(jié)起來，具體工作內(nèi)容如下。

2.1 礦區(qū)地籍管理

在構(gòu)建礦區(qū)土地管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可對(duì)礦山工程的整體空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。與此同時(shí)，根據(jù)礦山開發(fā)的土地地籍管理、各類資源評(píng)價(jià)、復(fù)墾工作實(shí)況，并收集處理土地歸屬權(quán)、利用情況、土地等級(jí)、地表覆蓋率等數(shù)據(jù)，在采取GIS技術(shù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，可以適礦山土地資源管理工作項(xiàng)目的順利、高效開展提供充分有效的數(shù)據(jù)信息支持，進(jìn)一步全面提高礦區(qū)地籍管理工作的效率及質(zhì)量。

2.2 土地破壞程度預(yù)測(cè)

在GIS技術(shù)的支持下，可以通過衛(wèi)星遙感圖像，以礦區(qū)地物或者實(shí)體航空影像上表現(xiàn)出來的幾何特征為依據(jù)，進(jìn)一步構(gòu)建直接或者間接的判讀依據(jù)，對(duì)和礦區(qū)相關(guān)構(gòu)成要素的空間分布及數(shù)量構(gòu)成實(shí)況加以明確[4，5]。以土地破壞程度為例，通過GIS技術(shù)的應(yīng)用，可分析判斷的內(nèi)容包括：其一，礦區(qū)地表覆蓋情況；其二，土地利用現(xiàn)狀；其三，工民用建筑實(shí)體分布情況；其四，破壞土地分布情況；其五，礦區(qū)破壞土地流失情況等。在獲取土地破壞程度預(yù)測(cè)結(jié)果信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步及時(shí)作出有效的應(yīng)對(duì)處理對(duì)策提供有效支持。由此可見，需合理利用GIS技術(shù)，使土地破壞程度預(yù)測(cè)工作能夠順利、有序開展。

2.3 礦區(qū)復(fù)墾管理

在GIS技術(shù)（如圖1）的支持下，結(jié)合硬件系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)、軟件系統(tǒng)，可完成數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)，信息輸入，并在系統(tǒng)操作及支持、地理分析的基礎(chǔ)上，在地理數(shù)據(jù)庫中高效處理分析相關(guān)數(shù)據(jù)，比如：將“以動(dòng)制動(dòng)”為基本原則，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理礦區(qū)采煤破壞土地的破壞時(shí)空變化規(guī)律，然后將礦區(qū)相關(guān)信息真實(shí)獲取出來，包括原有權(quán)屬、土地破壞面積、土地破壞性質(zhì)等，進(jìn)一步使征地及搬遷等工作能夠有據(jù)可依。與此同時(shí)，在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)地表沉陷情況的基礎(chǔ)上，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及時(shí)提供出來，然后及時(shí)進(jìn)行空間分析，對(duì)地表移動(dòng)規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)[6，7]。此外，以土地復(fù)墾理論為依據(jù)，分析評(píng)價(jià)超前復(fù)墾的可行性及科學(xué)性，然后針對(duì)沉陷盆地做好穩(wěn)沉性論證等，以此為礦區(qū)復(fù)墾整體管理工作提供有效的理論及實(shí)踐依據(jù)。

圖1 GIS系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用示意圖

3 GIS技術(shù)在礦山土地資源管理中應(yīng)用關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

如前所述，GIS技術(shù)在礦山土地資源管理中應(yīng)用涉及的工作內(nèi)容繁多。為了提高GIS技術(shù)在礦山土地資源管理中的應(yīng)用作用，則需做好GIS系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)工作。總結(jié)起來，關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下。

3.1 概念模型的構(gòu)建要點(diǎn)

對(duì)于礦山土地資源管理工作來說，相關(guān)管理內(nèi)容諸多，包括：采礦管理、地質(zhì)管理、地理管理、土地環(huán)境管理、生態(tài)管理、農(nóng)林管理、土壤管理等。因信息量大，使得信息屬性和拓補(bǔ)關(guān)系存在復(fù)雜程度高的局面。從礦山土地管理信息系統(tǒng)構(gòu)建角度考慮，則需利用現(xiàn)代化工具手段，對(duì)概念模型進(jìn)行構(gòu)建，以此為邏輯模型、物理模型的構(gòu)建提供有效基礎(chǔ)保障。其中，對(duì)于實(shí)體E-R關(guān)系數(shù)據(jù)模型來說，簡稱為“E-R數(shù)據(jù)模型”，或者“E-R模型”。構(gòu)成的抽象概念包括：實(shí)體類、關(guān)系類、屬性。值得注意的是，在E-R數(shù)據(jù)模型當(dāng)中，對(duì)實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)性充分強(qiáng)調(diào)，其次則需明確實(shí)體的屬性。無論是地理信息系統(tǒng)，還是數(shù)據(jù)庫概念模型，在構(gòu)建過程中均需以E-R數(shù)據(jù)模型作為參考依據(jù)[8，9]。此外，還可以結(jié)合礦山土地資源管理項(xiàng)目地理數(shù)據(jù)的具體特點(diǎn)，合理改進(jìn)E-R數(shù)據(jù)模型，從而使該概念模型的實(shí)用價(jià)值得到有效提高?？傊?，在概念模型構(gòu)建過程中，需對(duì)框土地管理數(shù)據(jù)的實(shí)體類型加以明確；然后將礦山土地管理數(shù)據(jù)的實(shí)體關(guān)系表達(dá)出來。

3.2 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)于礦區(qū)土地管理數(shù)據(jù)信息來說，通常涉及兩方面的信息，即：其一，空間信息；其二，屬性信息。其中，對(duì)于空間信息來說，主要針對(duì)礦區(qū)土地資源當(dāng)中的相關(guān)信息進(jìn)行詳細(xì)描述，包括：其一，點(diǎn)狀與線狀描述；其二，面狀地物集合信息及其位置關(guān)系描述等。對(duì)于相關(guān)礦區(qū)土地地塊來說，以時(shí)間區(qū)為依據(jù)，均具備固定的形狀、大小、所處位置，不同的地塊與地塊之間還存在相鄰關(guān)系，或者囊括的關(guān)聯(lián)性[10]。并且，對(duì)于礦區(qū)土地空間數(shù)據(jù)，涉及的圖件資料數(shù)量繁多，比如礦區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖、開采規(guī)劃設(shè)計(jì)圖以及下沉預(yù)計(jì)圖等。從礦區(qū)土地屬性信息層面分析，主要涉及：權(quán)屬、土地破壞狀況、征用賠償?shù)认嚓P(guān)信息，針對(duì)相關(guān)空間信息，需以要素、位置層的差異，采取有針對(duì)性的分層存儲(chǔ)方式。此外，可以結(jié)合礦區(qū)土地環(huán)境的具體特征情況，針對(duì)相關(guān)空間信息實(shí)施分層管理模式，涉及的特殊層包括：其一，在土地層方面，涉及林地層、耕地層、園地層、塌陷地層、挖損地層、壓占地層等；其二，在礦產(chǎn)層方面，涉及采取涉及層、采掘工程平面圖層、儲(chǔ)量分布圖層等。需注意，針對(duì)空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)，需實(shí)行一體化存儲(chǔ)模式，以此使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、后續(xù)處理的有效性得到保障。

3.3 基于GIS系統(tǒng)技術(shù)的功能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在礦山土地管理工作開展過程中，要想使GIS技術(shù)的作用得到最大化的發(fā)揮，則需優(yōu)化設(shè)計(jì)GIS系統(tǒng)功能，具體包括：

（1）土地信息預(yù)處理功能模塊設(shè)計(jì)。首先利用GIS技術(shù)，完成土地信息的采集，然后傳輸?shù)紾IS系統(tǒng)當(dāng)中，通過輸入信息的邏輯檢查，比如進(jìn)行數(shù)據(jù)圖形預(yù)覽、數(shù)據(jù)格式檢查等，從而使土地信息預(yù)處理作業(yè)得到有效完成。

（2）查詢建設(shè)功能模塊設(shè)計(jì)。在此模塊設(shè)計(jì)過程中，需確保每一塊塌陷地面積可查詢，并能夠查詢塌陷地最高的下沉值等數(shù)據(jù)信息[11，12]。

（3）圖層管理模塊設(shè)計(jì)。對(duì)于圖形來說，需采取分層管理模式，針對(duì)不同的圖層，采取各異的顏色，或者不同的圖形填充方法，對(duì)實(shí)物對(duì)象進(jìn)行合理描述，以此確保數(shù)據(jù)管理維護(hù)層次的清晰性，直觀、形象。

（4）信息更新及修改模塊設(shè)計(jì)。對(duì)于礦區(qū)土地信息來說，主要呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)，在該系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)過程中，需確保能夠?qū)D形、屬性兩方面的信息進(jìn)行合理地修改。

（5）輸出功能模塊設(shè)計(jì)。輸出土地信息資源管理成果之后，可用于土地破壞程度分析、土地復(fù)墾工作預(yù)測(cè)等，例如：結(jié)合礦山土地信息輸出成果，結(jié)合相關(guān)真實(shí)、準(zhǔn)確，且具有時(shí)效性的土地屬性，對(duì)復(fù)墾工作開展的適宜情況進(jìn)行客觀、科學(xué)地評(píng)估，以此確保礦區(qū)復(fù)墾管理工作質(zhì)量效益的提高。

4 結(jié)語

綜上所述，GIS技術(shù)在礦山土地資源管理工作中的應(yīng)用價(jià)值作用顯著，有助于礦山土地資源管理工作規(guī)范程度的提升，降低管理工作難度，并為作出合理科學(xué)的決策提供有效依據(jù)。與此同時(shí)，在GIS技術(shù)的應(yīng)用下，礦山工程土地管理工作中各項(xiàng)細(xì)節(jié)工作均能夠獲得有效的技術(shù)支持，包括：礦區(qū)地籍管理、土地破壞程度預(yù)測(cè)以及礦區(qū)復(fù)墾作業(yè)等。當(dāng)然，從GIS技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值提升角度考慮，還需針對(duì)具體的礦山工程土地管理項(xiàng)目，優(yōu)化設(shè)計(jì)基于GIS技術(shù)的土地管理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫，發(fā)揮GIS系統(tǒng)技術(shù)的功能作業(yè)，進(jìn)一步全面提升礦山土地資源管理工作的效率及質(zhì)量。