探究地理信息系統(tǒng)在露天開采礦山測(cè)量中的應(yīng)用

楊 禎

(中建材西南勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

地理信息系統(tǒng)通過收集礦山地理信息能夠快速對(duì)其中的各項(xiàng)區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，為后續(xù)的開采與測(cè)量工作提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支持，是礦山開采環(huán)節(jié)中十分重要的應(yīng)用工具。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，技術(shù)操作人員也必須結(jié)合礦山周圍的環(huán)境和地層實(shí)際情況，保證系統(tǒng)得到正確應(yīng)用，促進(jìn)其作用可以全面發(fā)揮。

1 概念解析

1.1 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)指的是一種用來測(cè)量地理信息的技術(shù)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為GIS，此系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)地圖學(xué)、地理學(xué)進(jìn)行有效融合，保證在對(duì)地理空間信息進(jìn)行收集和處理時(shí)，能夠讓計(jì)算機(jī)技術(shù)的價(jià)值全面發(fā)揮，保證最終得到的數(shù)據(jù)信息更加科學(xué)、完善，擁有更強(qiáng)的參考意義，如礦山周圍的地理信息、礦區(qū)的地層構(gòu)造，甚至礦區(qū)上部的大氣層信息也可得到有效收集。在GIS系統(tǒng)中，各地區(qū)的地理信息也可結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行有效查詢，保證數(shù)據(jù)信息的價(jià)值能夠被有效挖掘，子系統(tǒng)在礦山測(cè)量和開采方面有著非常積極的輔助作用。

1.2 礦山測(cè)量

礦山測(cè)量指的是在礦山建設(shè)和礦產(chǎn)資源開采過程中，為了使規(guī)劃、設(shè)計(jì)、勘探、建設(shè)、生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)管理等工作落實(shí)的效率更高，并獲得令人滿意的測(cè)量質(zhì)量進(jìn)行的一系列測(cè)繪工作，主要內(nèi)容包括礦區(qū)地面控制、礦區(qū)地形圖有效測(cè)繪、測(cè)量礦山施工、觀測(cè)移動(dòng)沉降幅度等。繪制礦體幾何圖的測(cè)量工作也由多個(gè)部分組成，包括地面上的土建工程測(cè)量、井下控制測(cè)量、施工測(cè)量等。在礦產(chǎn)資源開采過程中，必須對(duì)巖層與地表移動(dòng)的沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)性觀測(cè)，同時(shí)及時(shí)對(duì)巷道和井深部分的相關(guān)建筑物沉降趨勢(shì)進(jìn)行分析，保證礦區(qū)的開采與生產(chǎn)活動(dòng)能夠得到更多的數(shù)據(jù)支持與指導(dǎo)。圖1為礦山測(cè)量工作人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量圖。

圖1 礦山測(cè)量工作人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量圖

2 系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

GIS技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用較晚，因此，實(shí)際應(yīng)用過程中還有很多技術(shù)性問題，應(yīng)受到專業(yè)人員的重視并及時(shí)解決。例如，礦區(qū)工程測(cè)量人員利用GIS系統(tǒng)對(duì)礦區(qū)的地理狀況進(jìn)行三維模擬圖繪制時(shí)，由于礦區(qū)規(guī)模和地理?xiàng)l件各不相同，因此，在數(shù)據(jù)收集方面可能存在不夠完整、了解不足的情況，這不僅會(huì)阻礙后續(xù)的測(cè)量與礦產(chǎn)資源開采工作，甚至無法保證測(cè)量工作最終獲得的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確、具備較強(qiáng)參考價(jià)值的。其次，由于GIS系統(tǒng)只對(duì)地理信息進(jìn)行測(cè)量，所以無法為礦區(qū)工作人員對(duì)礦區(qū)的資源儲(chǔ)量及分布方位進(jìn)行更加精確的定位，同時(shí)確定各金屬元素儲(chǔ)量，表1為我國(guó)某省某礦區(qū)中鉀元素的儲(chǔ)量表，GIS系統(tǒng)有效應(yīng)用，不僅能夠使金屬地理?xiàng)l件和礦井內(nèi)部的工作環(huán)境得到有效分析，而且能夠指導(dǎo)后續(xù)的資源開采工作落實(shí)得更有針對(duì)性，技術(shù)操作更加成熟。但不容忽視的一點(diǎn)是，GIS系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中存在確定元素含量功能作用發(fā)揮不夠完全的情況。因此，技術(shù)人員必須在礦區(qū)測(cè)量工作中對(duì)GIS系統(tǒng)的運(yùn)行效果進(jìn)行全面總結(jié)，同時(shí)結(jié)合礦區(qū)的實(shí)際工作情況以及環(huán)境條件來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)節(jié)上的完善。必要的情況下，還可以配合其他輔助性系統(tǒng)，讓系統(tǒng)的礦區(qū)資源開采工作指導(dǎo)價(jià)值可以全面發(fā)揮。

表1 某礦區(qū)中鉀元素的儲(chǔ)量表 單位：萬t

3 地理信息系統(tǒng)在露天開采礦山測(cè)量中的應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)融合

數(shù)據(jù)融合功能的有效應(yīng)用，不僅能夠使GIS系統(tǒng)對(duì)礦區(qū)地理信息進(jìn)行更加全面的收集，還可以與其他礦區(qū)的測(cè)量工作進(jìn)行有效對(duì)接，保證測(cè)量設(shè)備中的所有測(cè)量數(shù)據(jù)都能夠及時(shí)上傳到自身系統(tǒng)中，并與自身收集到的系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的存儲(chǔ)與管理。最為重要的一點(diǎn)，GIS系統(tǒng)可以依據(jù)礦區(qū)種類、礦區(qū)地理?xiàng)l件來對(duì)信息進(jìn)行有效的分門別類，并做單獨(dú)儲(chǔ)存。與此同時(shí)，在對(duì)數(shù)據(jù)背后的價(jià)值進(jìn)行挖掘時(shí)，可直接依據(jù)實(shí)際需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抓取，并建成模型。最后，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)礦區(qū)的具體位置進(jìn)行精準(zhǔn)確定，保證礦區(qū)工作人員在組織落實(shí)找礦測(cè)量和開采技術(shù)工作時(shí)，獲得更多的數(shù)據(jù)性參考。

3.2 信息管理

為了使各項(xiàng)工作的落實(shí)效果更好，技術(shù)人員還需要多種數(shù)據(jù)信息的輔助，保證工作開展方向是準(zhǔn)確的、方法是正確的。例如，露天開采礦山測(cè)量工作組織落實(shí)過程中，測(cè)量人員首先要對(duì)礦區(qū)的具體位置、信息、勘測(cè)信息、開采信息以及礦區(qū)周圍的建筑信息等多種信息進(jìn)行有效收集，然后對(duì)這些信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，依據(jù)露天采礦需要，對(duì)不同階段、方位上的工作進(jìn)行信息支持。不僅對(duì)礦區(qū)信息收集工作進(jìn)行了步驟、流程上的簡(jiǎn)化，配合應(yīng)用的信息管理系統(tǒng)更加科學(xué)、適宜，能夠最大程度地減輕礦區(qū)工作人員任務(wù)負(fù)擔(dān)。需要注意的一點(diǎn)是，在地理信息系統(tǒng)沒有得到有效應(yīng)用之前，信息收集工作主要由地質(zhì)勘探工作人員組織落實(shí)，繁重的信息收集工作不僅會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力、物力成本，效率低且獲得到的數(shù)據(jù)精確度不足。中間還可能因?yàn)楦鞣N影響因素的存在而出現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果誤差較大或是遺漏等情況，給礦區(qū)礦產(chǎn)資源開采工作的高水平組織落實(shí)帶來了諸多障礙。

3.3 建立模型

不同地區(qū)的礦區(qū)地理?xiàng)l件差異較大，尤其礦產(chǎn)容易產(chǎn)生于地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜的區(qū)域。所以，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜的礦區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘探時(shí)，阻礙因素非常多，不僅很難對(duì)礦機(jī)內(nèi)部的實(shí)際情況進(jìn)行有效探明，若毫無安全設(shè)施與防護(hù)裝備情況下進(jìn)入到礦區(qū)開展測(cè)量工作，還可能會(huì)因?yàn)椴粔蚴煜?nèi)部環(huán)境而致使測(cè)量人員受到意外傷害。如果測(cè)量設(shè)備被損壞，那么不僅測(cè)量工作無法在規(guī)定時(shí)限內(nèi)高質(zhì)量水平落實(shí)，而且測(cè)量隊(duì)伍還要蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而GIS系統(tǒng)的模型建立功能可以直接根據(jù)礦區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，保證礦區(qū)內(nèi)部的地理?xiàng)l件得到更加精確、詳細(xì)的顯示，與此同時(shí)，以三維模擬圖的方式展示在礦區(qū)勘查工作人員的眼前。模擬圖不僅可以對(duì)礦區(qū)內(nèi)部環(huán)境條件進(jìn)行三維立體形式的展示，而且測(cè)量工作人員可以直接通過模擬圖對(duì)礦區(qū)內(nèi)部的地理實(shí)際情況進(jìn)行分析，保證在不接觸破碎地層區(qū)域的情況下對(duì)內(nèi)部工作環(huán)境進(jìn)行熟悉與掌握，使測(cè)量工作擁有更高的可控性，進(jìn)而獲得更高的工作落實(shí)質(zhì)量和效率。

3.4 規(guī)劃資源

伴隨時(shí)代發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，我國(guó)各行各業(yè)在高速運(yùn)作過程中也產(chǎn)生了較大的礦產(chǎn)需求。但是由于我國(guó)在礦產(chǎn)開采過程中受到技術(shù)、設(shè)備等因素的限制，無法滿足社會(huì)需要，因此，為了保證資源得到更高水平的開發(fā)與利用，相關(guān)管理部門與工作人員必須對(duì)礦產(chǎn)信息進(jìn)行科學(xué)的整理與分析，保證我國(guó)的礦產(chǎn)資源分布以及總量得到更加精確的數(shù)字確定，按照行業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的實(shí)際需求，對(duì)資源進(jìn)行更加科學(xué)的分配，促進(jìn)資源價(jià)值的全面發(fā)揮，對(duì)礦山的測(cè)量和開采工作進(jìn)行更加專業(yè)科學(xué)的指導(dǎo)，保證資源開采地區(qū)和資源需求地區(qū)之間獲得更加全面的對(duì)接。在礦山露天開采區(qū)域組織落實(shí)測(cè)量、開采、生產(chǎn)等工作時(shí)，為保證工作組織協(xié)調(diào)水平更高，技術(shù)人員還需通過參考文檔、圖片、數(shù)據(jù)等方式，依據(jù)信息規(guī)劃出更加科學(xué)合理的資源分配方案。

3.5 合理生產(chǎn)

借助GIS系統(tǒng)落實(shí)露天開采礦山的測(cè)量工作，工作人員從繁重的工作任務(wù)當(dāng)中解脫出來，還可幫助測(cè)量工作人員以更加直觀的方式對(duì)礦井周圍以及礦區(qū)內(nèi)部的信息進(jìn)行全面掌握，保證工作人員能夠?qū)ΦV區(qū)測(cè)量工作進(jìn)行更有效的操控，維護(hù)最終的測(cè)量工作落實(shí)質(zhì)量，并進(jìn)一步提升工作人員在測(cè)量工作中的人身安全。此外，借助GIS系統(tǒng)獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量工作人員還可以對(duì)礦山中的礦產(chǎn)資源量進(jìn)行合理估算，并依據(jù)估算結(jié)果對(duì)后期的礦山開采工作進(jìn)行開采速度和生產(chǎn)周期的對(duì)應(yīng)，維護(hù)最終的礦區(qū)資源開采效率，并為礦產(chǎn)資源開采企業(yè)獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3.6 礦山數(shù)字化

尤其對(duì)于露天開采區(qū)域來說，礦山的信息測(cè)量工作因受到外部復(fù)雜環(huán)境因素的影響不僅工作落實(shí)難度大，同時(shí)較為艱苦。因此，承擔(dān)礦山測(cè)量和開采技術(shù)活動(dòng)的工作人員必須擁有良好的心理素質(zhì)，可在崎嶇不平的地理?xiàng)l件、艱苦卓絕的工作環(huán)境中以更高的水平組織落實(shí)好相關(guān)測(cè)量工作，保證得到的測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果精確度，擁有更強(qiáng)的參考性。GIS系統(tǒng)的有效應(yīng)用，不僅能夠使測(cè)量工作人員對(duì)測(cè)量區(qū)域的地理?xiàng)l件和礦區(qū)內(nèi)部工作環(huán)境進(jìn)行全面了解，而且可以給設(shè)備技術(shù)方式以及其他準(zhǔn)備工作提供更多的指導(dǎo)，保障測(cè)量?jī)x器和系統(tǒng)能夠得到有效連接，使儀器的工作因?yàn)橐?guī)劃而能夠以更高的質(zhì)量和更高的效率落實(shí)，保證各儀器設(shè)備能夠在實(shí)際組織調(diào)配過程中發(fā)揮著更強(qiáng)大的測(cè)量?jī)r(jià)值。

從當(dāng)前的測(cè)量和礦區(qū)開展現(xiàn)狀上看，工作還主要由人工承擔(dān)。因此，可以在GIS系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，配合更多先進(jìn)的智能設(shè)備與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，保證設(shè)備系統(tǒng)之間的連接水平更高，能夠在應(yīng)用的過程中保證設(shè)備的自動(dòng)化屬性更強(qiáng)。例如，對(duì)復(fù)雜環(huán)境條件擁有較強(qiáng)適應(yīng)性的機(jī)器人設(shè)備，不僅可以代替人工深入到環(huán)境較為復(fù)雜的礦區(qū)內(nèi)部，還可以保證數(shù)據(jù)測(cè)量工作獲得更好的落實(shí)效果。這種GIS系統(tǒng)與智能化設(shè)備將連接的礦山區(qū)域測(cè)量工作開展，不僅可以節(jié)省人力、物力，而且能簡(jiǎn)化礦區(qū)測(cè)量和開采工作的步驟，使礦井下的工作開展效率更高。

4 結(jié) 語

GIS系統(tǒng)在礦區(qū)工作組織落實(shí)過程中的有效應(yīng)用，不僅可以使測(cè)量工作人員等任務(wù)得到有效減輕，而且可以輔助工作人員對(duì)露天開采礦山周圍的性質(zhì)構(gòu)造與環(huán)境進(jìn)行有效的信息收集，保證相關(guān)工作的開展能夠得到更多引導(dǎo)與參考，這不僅使礦山生產(chǎn)工作的智能程度更高，而且促進(jìn)了礦產(chǎn)資源生產(chǎn)工作朝著一體化、系統(tǒng)化方向發(fā)展，維護(hù)各項(xiàng)生產(chǎn)工作的落實(shí)合理性。

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