高勝超

摘 要：文章介紹了GIS技術(shù)以及GIS技術(shù)在數(shù)字礦山中的應(yīng)用。從對(duì)礦山數(shù)據(jù)矢量化到數(shù)據(jù)的分析處理再到礦山GIS系統(tǒng)的建立，GIS技術(shù)都全程參與其中，發(fā)揮了非常重要的作用。

關(guān)鍵詞：GIS；數(shù)字礦山；系統(tǒng)建設(shè)；數(shù)字化

引言

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，各種信息管理輔助決策系統(tǒng)紛紛出現(xiàn)。在礦業(yè)方面，建立數(shù)字礦山也勢(shì)在必行。GIS技術(shù)是近年來(lái)快速發(fā)展的一種信息技術(shù)，在建立數(shù)字礦山時(shí)將GIS技術(shù)引入其中，大大加快了礦山的信息化建設(shè)速度。數(shù)字礦山主要是對(duì)真實(shí)礦山場(chǎng)景的數(shù)字化再現(xiàn)，可以使人們方便、高效地對(duì)礦山進(jìn)行管理。

1 我國(guó)礦山信息化建設(shè)現(xiàn)狀

近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越注重?cái)?shù)字礦山的建設(shè)，我國(guó)礦山的信息化建設(shè)也取得了顯著的成績(jī)，但與一些礦山信息化程度較高的國(guó)家相比仍有一定的差距，在礦山勘察、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等方面仍需要提高。我國(guó)礦山信息化建設(shè)主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）礦山信息化總體水平較低；（2）大部分企業(yè)只注重硬件投資，忽視了軟件的開(kāi)發(fā)、管理與應(yīng)用；（3）對(duì)現(xiàn)代信息化認(rèn)識(shí)不足；（4）信息資源管理不夠完善。

2 GIS技術(shù)

GIS的英文全稱(chēng)為Geographic Information System，中文即地理信息系統(tǒng)，是20世紀(jì)60年代創(chuàng)立并發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)。不同的專(zhuān)家學(xué)者對(duì)GIS有不同的定義，一般來(lái)說(shuō)GIS可以定義為用于采集、存儲(chǔ)、管理、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)。從定義可以看出，GIS主要是處理地理空間數(shù)據(jù)的，能夠儲(chǔ)存和利用地球表面各地點(diǎn)信息，對(duì)海量的地理空間數(shù)據(jù)而言處理起來(lái)非常高效。

運(yùn)用GIS技術(shù)，一般需要借助于GIS軟件來(lái)完成。目前，國(guó)內(nèi)外均有比較成熟的GIS軟件，國(guó)外的最好的也是運(yùn)用最多的為ARCGIS，國(guó)內(nèi)運(yùn)用比較廣泛的像SuperMap、MAPGIS等。

3 GIS技術(shù)在數(shù)字礦山中的應(yīng)用

3.1 礦山數(shù)據(jù)的數(shù)字化處理

建立數(shù)字礦山首先要對(duì)礦山數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理，這是建立數(shù)字礦山的基礎(chǔ)，也是最為關(guān)鍵的步驟，數(shù)字化的好壞直接影響到以后各個(gè)環(huán)節(jié)的工作。對(duì)于傳統(tǒng)的只有紙質(zhì)圖紙的礦山，數(shù)字化最主要的工作就是對(duì)紙質(zhì)圖的掃描矢量化。文章以國(guó)產(chǎn)GIS軟件MAPGIS為例，介紹紙質(zhì)圖的掃描矢量化過(guò)程。

3.1.1 紙質(zhì)圖的掃描

采用掃描儀將紙質(zhì)圖進(jìn)行掃描，掃描后保存為無(wú)壓縮的tiff格式圖象。掃描時(shí)，盡量將圖紙展平，并設(shè)置好掃描儀的掃描參數(shù)，這樣可以提高掃描的精度。

3.1.2 圖象配準(zhǔn)

由于掃描的圖象只是一張圖片，并沒(méi)有坐標(biāo)系統(tǒng)，無(wú)法確定其空間位置信息，另外，由于掃描原圖時(shí)不可避免地產(chǎn)生一些誤差，所以，必須對(duì)掃描后的圖象進(jìn)行配準(zhǔn)校正，可以利用MAPGIS的圖象鑲嵌配準(zhǔn)功能進(jìn)行。首先利用MAPGIS圖象格式轉(zhuǎn)換功能把掃描后的tiff格式文件轉(zhuǎn)換為MAPGIS系統(tǒng)可以識(shí)別的Msi格式；其次，要按照原圖的坐標(biāo)以及比例尺生成一個(gè)帶有坐標(biāo)系統(tǒng)與比例尺的標(biāo)準(zhǔn)圖框；最后，利用標(biāo)準(zhǔn)圖框?qū)偛潘D(zhuǎn)化的Msi格式圖象進(jìn)行配準(zhǔn)。配準(zhǔn)時(shí)需采集待校正圖象與標(biāo)準(zhǔn)圖框相對(duì)應(yīng)的控制點(diǎn)，控制點(diǎn)一般選擇內(nèi)圖廓點(diǎn)或整公里網(wǎng)，或者明顯地物的拐角點(diǎn)等。為了保證配準(zhǔn)后圖象的精度，一般選的點(diǎn)要均勻的覆蓋全圖，并且至少采集4個(gè)控制點(diǎn)，如果配準(zhǔn)后的效果不能令人滿(mǎn)意，則可以多采集一些控制點(diǎn)，控制點(diǎn)越多校正的精度就會(huì)越高，直到滿(mǎn)足要求為止。

3.1.3 制作工程圖例

由于礦山地質(zhì)圖件中有很多地質(zhì)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的符號(hào)、線(xiàn)型，這些在MAPGIS本身的系統(tǒng)庫(kù)中是沒(méi)有的，因此有必要制作出這些符號(hào)以及線(xiàn)型。用戶(hù)可以根據(jù)圖形內(nèi)涉及到的點(diǎn)線(xiàn)類(lèi)型，建立一個(gè)圖例文件（*.CLN）用于存儲(chǔ)圖元參數(shù)。建立工程圖例的好處是所有的制圖人員可以使用同一套工程圖例，節(jié)省了工作量，提高了效率，而且使參數(shù)的設(shè)置統(tǒng)一規(guī)范。

3.1.4 在矢量化之前還有一步也很重要，就是圖層的設(shè)置

在MAPGIS中，有點(diǎn)、線(xiàn)、面三種數(shù)據(jù)類(lèi)型，但在具體的工作中，要根據(jù)不同的地物類(lèi)型分配不同的圖層。例如，礦區(qū)地形地質(zhì)圖中點(diǎn)圖層有鉆孔點(diǎn)、地質(zhì)點(diǎn)、地理點(diǎn)、工程注釋點(diǎn)等；線(xiàn)圖層有勘探線(xiàn)、等高線(xiàn)、地質(zhì)線(xiàn)、礦區(qū)邊界線(xiàn)、采礦權(quán)界線(xiàn)等；面圖層有地質(zhì)面、礦體水平投影面、地理面、河流面等。分圖層既方便對(duì)不同地物類(lèi)型的統(tǒng)一編輯修改，也可以根據(jù)需要很方便地選取若干或全部地物類(lèi)型進(jìn)行疊加分析處理。

3.1.5 矢量化數(shù)據(jù)輸入

在以上準(zhǔn)備工作就緒以后，就可以對(duì)校正后的圖象文件（Msi格式）進(jìn)行點(diǎn)線(xiàn)面的矢量化輸入。矢量化是一項(xiàng)繁雜而又精細(xì)的工作，矢量化過(guò)程中要把圖象放大到合適的大小，太小則影響矢量化的精度，太大則會(huì)增加工作量。

3.1.6 矢量化數(shù)據(jù)的編輯

矢量化完成后，應(yīng)根據(jù)國(guó)家規(guī)定的地質(zhì)圖件點(diǎn)、線(xiàn)、面圖形符號(hào)的要求進(jìn)行編輯處理。由于矢量化之前已經(jīng)建立了工程圖例，可以根據(jù)工程圖例分別對(duì)每個(gè)圖層進(jìn)行修改。另外，矢量化的數(shù)據(jù)并沒(méi)有屬性信息，因此，還要對(duì)矢量化后的數(shù)據(jù)添加屬性數(shù)據(jù)。

通過(guò)以上六個(gè)步驟，我們就得到了一副圖形的完整的矢量化數(shù)據(jù)。

3.2 空間分析

GIS的空間分析功能一般都是在矢量化數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，利用MAPGIS提供的空間分析功能，可以對(duì)矢量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析。包括疊加分析、緩沖區(qū)分析、屬性分析、三維模型分析、數(shù)字地形高程分析、網(wǎng)絡(luò)分析等。

3.3 礦山GIS系統(tǒng)的建立

有了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，我們就可以著手建立礦山GIS信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的建立可以利用編程語(yǔ)言結(jié)合GIS組件進(jìn)行，例如可以利用DELPHI語(yǔ)言和MAPGIS組件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。旨在建立一個(gè)集礦產(chǎn)資源規(guī)劃、管理、信息查詢(xún)、資源評(píng)估、報(bào)表輸出等為一體的系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)的具體功能模塊可以包括系統(tǒng)設(shè)置子系統(tǒng)、圖形編輯子系統(tǒng)、屬性編輯子系統(tǒng)、信息查詢(xún)子系統(tǒng)、計(jì)算分析子系統(tǒng)、礦產(chǎn)規(guī)劃子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)辦公子系統(tǒng)、報(bào)表輸出子系統(tǒng)等，至于如何運(yùn)用二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)這些功能模塊，這里就不再敘述。礦山GIS系統(tǒng)的建立主要是針對(duì)目前我國(guó)一些礦山信息化程度不高、業(yè)務(wù)辦公手段落后、礦產(chǎn)資源規(guī)劃管理不科學(xué)、效率較差等問(wèn)題提出解決之道，旨在加強(qiáng)對(duì)礦產(chǎn)資源的綜合規(guī)劃與管理，提高數(shù)據(jù)處理能力以及辦公效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

自從1999年10月國(guó)土資源部啟動(dòng)數(shù)字國(guó)土以來(lái)，我國(guó)國(guó)土的數(shù)字化建設(shè)取得了顯著的成績(jī)，數(shù)字礦山作為數(shù)字國(guó)土的一部分，也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。在數(shù)字礦山建設(shè)的過(guò)程中，引入GIS技術(shù)，不僅大大提高了數(shù)字礦山的建設(shè)速度及精度，而且GIS強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理與空間分析功能，也大大增強(qiáng)了對(duì)礦山數(shù)據(jù)資料的處理能力以及對(duì)礦山總體規(guī)劃與管理的能力。由于3S（GIS、GPS、RS）技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，如果能將3S技術(shù)綜合運(yùn)用到礦業(yè)領(lǐng)域，將會(huì)產(chǎn)生更大效益。

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