矿山测量工作中地理信息系统技术灵活运用.pdf

世界有色金属2023年7月下26测绘技术Mapping technology矿山测量工作中地理信息系统技术灵活运用左文娜，贾佳（河南测绘职业学院，河南 郑州 4 5 1 4 6 4）摘 要：受到市场经济的需求影响，矿产资源需求量逐年上涨，矿山开发利用项目增多，促使矿山测量工作任务更为繁重复杂，以此来保障矿山顺利开采。一般情况下，矿山测量是通过地质、采矿、测量等多个方面学科知识，对矿山建设、地质勘探、采矿等过程中涉及到的各类地质岩石数据进行有效获取，以此为各项矿山建设项目提供有效数据支撑。在科学技术发展中，测绘技术得到更大范围的使用，地理信息系统开始在矿山测量中得到应用。通过对地理信息系统的使用，有利于提升测量工作的效率和质量，更好满足各项矿山建设活动的需求。因此，矿山测量工作中，应当科学合理对地理信息系统进行使用，逐步获取全面的地质环境数据，保障矿山得到高质量开发利用。关键词：矿山测量工作；地理信息系统；技术中图分类号：T D 1 7 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 4-0 0 2 6-3Flexible application of GIS technology in mine survey workZUOWen-na,JIAJia(He n a n V o c a t i o n a l C o l l e g e o f S u r v e y i n g a n d Ma p p i n g,Z h e n g z h o u 4 5 1 4 6 4,C h i n a)Abstract:I n f l u e n c e d b y t h e d e ma n d o f ma r k e t e c o n o my,t h e d e ma n d f o r mi n e r a l r e s o u r c e s i n c r e a s e s y e a r b y y e a r,a n d t h e n u mb e r o f mi n e d e v e l o p me n t a n d u t i l i z a t i o n p r o j e c t s i n c r e a s e s,w h i c h ma k e s t h e t a s k o f mi n e s u r v e y mo r e o n e r o u s a n d c o mp l e x,s o a s t o e n s u r e t h e s mo o t h mi n i n g o f mi n e.I n g e n e r a l,mi n e s u r v e y i s t o e f f e c t i v e l y a c q u i r e a l l k i n d s o f g e o l o g i c a l r o c k d a t a i n v o l v e d i n t h e p r o c e s s o f mi n e c o n s t r u c t i o n,g e o l o g i c a l e x p l o r a t i o n a n d mi n i n g t h r o u g h t h e d i s c i p l i n e k n o w l e d g e o f g e o l o g y,mi n i n g,s u r v e y i n g a n d o t h e r a s p e c t s,s o a s t o p r o v i d e e f f e c t i v e d a t a s u p p o r t f o r v a r i o u s mi n e c o n s t r u c t i o n p r o j e c t s.I n t h e d e v e l o p me n t o f s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y,s u r v e y i n g a n d ma p p i n g t e c h n o l o g y h a s b e e n mo r e w i d e l y u s e d,a n d G I S h a s b e e n a p p l i e d i n mi n e s u r v e y i n g.T h r o u g h t h e u s e o f G I S,i t i s b e n e f i c i a l t o i mp r o v e t h e e f f i c i e n c y a n d q u a l i t y o f t h e s u r v e y w o r k,a n d b e t t e r me e t t h e n e e d s o f v a r i o u s mi n e c o n s t r u c t i o n a c t i v i t i e s.T h e r e f o r e,t h e g e o l o g i c a l i n f o r ma t i o n s y s t e m s h o u l d b e u s e d s c i e n t i f i c a l l y a n d r e a s o n a b l y i n t h e mi n e s u r v e y w o r k,a n d t h e c o mp r e h e n s i v e g e o l o g i c a l e n v i r o n me n t d a t a s h o u l d b e o b t a i n e d g r a d u a l l y,s o a s t o e n s u r e t h e h i g h q u a l i t y d e v e l o p me n t a n d u t i l i z a t i o n o f t h e mi n e.Keywords:mi n e s u r v e y;G e o g r a p h i c i n f o r ma t i o n s y s t e m;t e c h n o l o g y收稿日期：2 0 2 3-0 5作者简介：左文娜，女，生于1 9 8 8 年，汉族，河南漯河人，硕士，助教，研究方向：地图制图与地理空间信息可视化。地理信息系统和其他测量技术有着很大不同，它能够将地质结构信息、地质数据信息、环境信息等进行综合，并对矿山测量数据进行全面收集、整理、分析，逐步实现矿山地质信息的可视化、可量化的目标1。并且，通过使用信息技术后，能够让地理信息系统数据得到传输和共享，可以对矿山测量数据进行动态化处理和分析，更好为矿山开发利用活动提供有利支持2。因此，在矿山测量过程中，测量人员应当认识到地理信息系统的重要性，科学合理对其进行使用，有效提升测量数据精确性，更好保障矿山开发利用活动顺利开展。1 矿山测量及地理信息系统概述矿山测量工作是在进行矿山建设和矿产资源开采之前、开采的过程中的步骤之一，为了提高开采相关工作的工作效率，减小不必要的损耗，保证开采工作质量而进行的一系列对于矿山的测绘工作。矿山测量工作的主要内容有矿区表面的矿区地形图绘制、矿体几何图绘制、矿山开采施工测量3等。每一项工作内容又有多个内部组成部分，如矿山开采施工跟进测量就包括了地面上的土建工程测量、地面下的井下控制测量以及施工过程测量等多个组成部分。矿山测量工作对于矿山的开采与矿区的生产活动起到了数据支持与指导的作用4。在矿山开采施工的整个过程之中，都需要持续对岩层与地表移动的沉降进行实时性的观察与测量，以便对于巷道和井深部分的相关建筑物沉降趋势进行分析，做出准确的状态判断，以确保矿山开采施工过程中的安全性，提高矿产资源的开采效率。地理信息系统也可以称为GIS，能够对地理空间数据进行收集、存储、管理、分析的计算机系统，这是一种可以对大量地理数据处理和分析的通用技术5。GIS在使用过程中，利用计算机技术实现的，能够完成储存、处理等功能，是计算机软硬件支撑下，将各类资源信息及环境参数按照区域进行坐标划分，按照标准化格式和分类编码输入、处理、存储。输出，从而满足人们需求的人机交互信息系统。一般情况下，GIS有两个显著的特点，一方面，既可以对数据、文字进行管理，也可以对图形信息进行管理；另一方面，能够使用不同种类空间分析法对不同类型的信息进行综合分析，也可以寻找空间物质存在的关系，分析和处理区域内各种情况产生过程6。2023年7月下 世界有色金属27测绘技术Mapping technology图1GIS系统数据收集及处理GIS技术在矿山测量工作中应用有着诸多优势。第一，提升测量工作效率。GIS本身就有很多地理信息数据，测量人员在对具体矿山测量过程中，可以对系统中以往存在的数据资料进行使用，从而实现数据共享目标。并且，通过对地质环境数据的全面掌握，也可以使用相关软件对其进行处理，直接对地理信息资料进行量化处理，以此降低测量人员工作压力，更好短时间内对地质数据进行获取。第二，可靠性高。和以往使用的测量技术及设备进行比较，GIS技术所使用的设备都是具有现代化元素的，也具有很高的科技含量，从外表进行分析，有着重量轻、体积小、便于使用等特点，并且功能也是非常完善的，能够在各种环境中进行使用7。针对测量过程而言，通过对GIS技术的使用，让矿山测量工作更加方便，也可以短时间得到测量结果，也可以避免产生较大的测量风险，有利于更好应对地质环境中的恶劣情况。2 地理信息系统在矿山测量的应用分析2.1 搭建多源数据找矿模型针对矿山资源探测项目而言，单方面数据资料基本上都是非常片面的，难以对真实全面的地质环境、地质特点等进行呈现，这就更加获取到复杂的地质环境信息，才能对地质情况进行充分了解。GIS技术和其他测量技术不同，其具有多源数据的特点，也可以对其进行分析和处理，能够让空间中的各类不同数据进行有效融合，便于形成多源数据找矿模型。2.2 矿山管理信息系统在矿山开发利用中，涉及到的管理工作是繁多的，包括矿山开采设计、巷道挖掘、地面沉降、环境影响评价等工作。通过对矿山管理信息系统进行使用，能够将这些工作内容全部纳入到系统中，便于进行科学合理的管理。现阶段有诸多学者都对矿山开发利用中涉及到的各类管理系统进行研究分析，如地质灾害系统、机电安全管理系统、通风管理系统、生态环境评价系统等等，这为矿山实现智能化、信息化建设提供了有效依据。并且，这些管理系统涉及到的核心技术是GIS技术，其为各个管理系统功能实现提供了真实可靠的数据支撑。2.3 三维矿山现阶段科学技术持续发展，为矿山建设提供了技术支持，而三维矿山模拟是当前矿山开发利用中各类技术的应用趋势。通过对GIS技术的使用，结合可视化技术、计算机技术等，能够真实客观呈现出矿山的模型。通过建立三维矿山模型后，能够让矿山管理人员及监管部门等，更加清楚掌握矿山开发利用情况、开采界限、开采数量等，也可以对不同矿体分布情况体现，更好对地质环境情况进行掌握，逐步为矿山开发利用和地质找矿等提供有效依据。2.4 矿产资源规划管理在矿山开发利用中，通过对GIS技术的使用，能够将整个矿山区域各项资源进行直观性呈现，也可以利用图形、数据等进行有效管理，从而让矿山管理呈现出标准化、规范化等，有利于建立科学合理的统一性矿产资源数据库。一般情况下，需要使用客户端、服务器等管理模式，充分利用大数据库、GIS技术的作用，能够将图形、数据纳入到数据管理平台中，从而对图形、文档、数据三者进行管理和分析。并且，也可以利用矿产开发利用项目长期规划。2.5 数字矿山DM是从上世纪末提出的，需要使用都多样化数据技术、网络技术、可视化技术等，通过使用多媒体、模拟仿真等技术对矿山进行数字化呈现。当前，我国基本上在矿山开发利用中，已经开始对采矿机器人、虚拟现实技术等进行使用，有利于更好提升矿山开发利用效率和质量。如，矿山地质测量3D模拟应用后，能够让矿产开发利用人员对整个开采过程进行直观性认识。但是，因数据收集难度持续增加，算法复杂性也是非常强的，数据矿山三维模型建立依旧处于开发设计中。通过对GIS技术的使用，能够将矿山区域地质环境的平面数据构建其相应的三维实体模型，并且也可以提供很多基础性的服务，如矿产资源开采、矿体模型等。3 矿山地理信息系统分析3.1 矿山地理信息系统MGIS是从GIS中形成的，属于矿产资源开发利用实现的专用系统，可以为矿山资源开采、设计等提供有效依据。MGIS是将计算机技术作为基础部分，使用RS技术、GPS技术、摄影测量技术等对数据资料收集，能够将GIS技术的分析和处理功能发挥到最大，也可以利用制图和图像处理功能对矿山资源特点进行全面分析，从而形成MGIS。这种系统有着非常强大的功能，包括数据收集、数据存储、数据处理等，也可以对地理信息进行查询、检索、评价等。通过对MGIS的应用，能够为矿产资源开发区域环境影响评价提供科学合理的依据。并且，MGIS也是现代矿山管理决策的重要衡量指标，有效满足当前矿山开发利用发展趋势。世界有色金属2023年7月下28测绘技术Mapping technology3.2 应用现状MGIS在我国矿山资源开发利用中，得到很广泛的使用，主要体现在四个方面。第一，矿产地质勘查和矿产开发利用设计。MGIS中本身具有非常多矿山信息数据，通过使用GIS技术的功能对矿产勘探方案进行设计，也可以对矿产建设项目工程建设合理规划，有效提升各项工作的效率和质量，也可以降低设计上的失误，有利于保障设计成果提升。第二，编制科学合理的开采计划。MGIS也是可以用于矿产资源开采计划的，通过对地理空间进行全面分析，能够让开采计划更为科学合理性，有效保障整个开采安全稳定。第三，日常开采管理。在矿山经营管理中，经常会出现各种问题，也会对新的地质现象进行显示，通过将新发现的各项地质特点融入到MGIS系统中，能够充分借助分析功能对开采计划进行合理调整优化，更好提升矿产资源开采效率和质量。并且，也可以将开采过程的数据资料进行精确性统计，便于让矿产企业管理层决策是参考。第四，实施经济评价和预测。在矿山开采利用中，通过对MGIS的使用可以对矿山开采利用的经济效益进行估计，对未来经营情况做出准确的判断。在矿产开采过程中，很多方面都可以利用MGIS对工作效率提升，也可以更好经营成本，有利于全面提升决策的科学合理性。但是，从MGIS应用过程分析，也存在部分问题，影响到矿山测量的有效开展。第一，可视化数据结果存在问题。通过使用计算机系统模拟后形成的地面及地下地质环境都是可以进行三维可视化表达的，但是却没有好办法对隐伏矿进行有效体现。基于隐伏矿本身存在非常特殊的特点，加上矿体整个裸露，无法对其进行真实可靠的表达，无法让隐伏矿实现直观性呈现，给矿山具体各项工作开展带来很大困难。第二，巷道空间展示难度大。基于矿产资源开采过程中，巷道是在不断扩展的，与其地面所呈现出的是对照有着很大差异。这就需要加快对空间拓展中表达进行研究分析，更好发挥出MGIS的三维可视化作用，以此推动矿山开发建设质量提升。因此，GIS技术想要在矿山测量工作中得到更好的利用，应当对当前使用过程中存在的各类问题进行有效处理，才能让GIS在矿山测量中发挥更大的作用，以此保证矿山开发利用活动顺利开采，更好提升我国矿产资源开发质量7。4 地理信息系统在矿山测量中的应用趋势分析从地理信息系统在矿山测量工作的应用过程分析，其对整个测量工作带来很大的优势，能够很好满足当前矿山建设的需求。此外，GIS技术会在未来矿山测量中得到更大范围的应用，主要体现在三个方面上。第一，多元集成趋势。这种主要包括三个部分的组成，如矿产资源信息、矿山管理系统、多样化技术。GIS技术在发展过程中，将会和RS、GPS、测量、水文等数据资料进行集成可视化，也可以对地质信息资源进行共享和融合，便于矿山开发利用各方的监督管理。GIS技术在使用中，会将地理信息科学、地理学、GPS技术、计算机技术等进行充分渗透，有着很强大的实用功能。因此，GIS技术的有效应用，需要和多个学科及技术进行充分结合，才能更好实现GIS技术的高效利用。第二，矿山开采一体化。在现阶段矿山开采设计中，会利用GIS技术对开采作业一体化。通过对多种技术的使用，如三维可视化技术、虚拟现实技术等，结合地质环境及矿产模型作为基础部分，使用其他地质数据进行模拟开采，有利于实现矿产短期、中期、长期开采计划、矿产资源爆破设计、地质灾害预测等。通过对可视化技术的使用，可以对矿产资源开采区域、边坡稳定性、生态环境影响等进行呈现，有效更好保障矿山开采方案的顺利执行。第三，矿山决策支持系统。矿产资源在持续开采中，对科学技术使用范围和程度越来越大，促使矿山决策支持系统得以形成，这是GIS技术应用的发展趋势。但是，现阶段GIS技术在数据管理方面上，更多是数据存储和空间分析，没有对知识处理和逻辑进行有效应用。通过对矿山决策系统的使用后，能够为矿山生态环境保护、矿山污染治理等提供有效支持，也可以为矿产资源开发利用过程提供保障，更好保障矿产资源实现高质量开采。因此，在矿山测量工作中，GIS技术有着很大的应用优势，并且在各类技术发展中，应用范围、深度等也在进行扩展，能够满足当前矿山开采利用的需求，也可以更好保障矿产开采的安全，有利于推动我国矿山行业健康发展。5 结语在科学技术发展中，GIS技术得到形成，并且在测绘行业中得到有效应用。并且，该系统很多强大的功能，既可以为矿山管理决策提供依据，也可以降低矿山经营管理成本，更好扩大矿山资源开采利用价值。通过对GIS技术的使用，能够有效对矿山各方面数据收集、分析、处理等，从而转变了以往矿山测量技术，更好提升矿山测量和开采效率，有利于推动矿产开采的经济效益。因此，在矿山测量过程中，应当对GIS技术进行科学合理使用，有利于满足矿山测量工作及建设活动的需求，以此实现矿产开采行业健康发展。1贺萍.露天矿山测绘地理信息系统的建立研究与实践J.世界有色金属,2022(23):10-12.2杨祯.探究地理信息系统在露天开采矿山测量中的应用J.四川建材,2022,48(06):44-45.3陈贺,任若菡.地理信息系统在露天开采金属矿山测量中的应用J.世界有色金属,2022(05):7-9.4王晓东.地理信息系统在露天开采金属矿山测量中的应用J.世界有色金属,2020(10):18-19.5尚诗庆.基于测绘新技术的发展及其在矿山测量中的应用研究J.山东煤炭科技,2018(03):145-146+148.6董双玺.无人机摄影测量系统在矿山地形测量中的应用优势及实践研究J.世界有色金属,2022(20):30-32.7李春旺,田沛哲,马晓钧,朱永林,刘赟.基于LabVIEW平台的室内湍流特征测试系统研制J.测控技术,2016,35(02):124-128+133.