■劉瀟

（青海大學青海西寧810016）

淺析GIS在煤礦區(qū)塌陷監(jiān)測中的應用

■劉瀟

（青海大學青海西寧810016）

煤炭資源的開采促進了國民經(jīng)濟的發(fā)展，同時也帶來了不少問題。煤礦塌陷就是其很嚴重的后果之一，GIS的發(fā)展逐漸在煤礦區(qū)塌陷監(jiān)測中起到了巨大的作用。GIS在計算機軟件和硬件的支持下，將大量的資源信息和環(huán)境參數(shù)等信息按照一定的方式進行數(shù)據(jù)處理，并通過對數(shù)據(jù)的綜合分析，表示出空間特征與屬性特征隨時間變化的過程，因此可以分析出該地區(qū)各項數(shù)據(jù)指標的發(fā)展趨勢，在監(jiān)測的過程中起到重大作用。

GIS 煤礦區(qū) 塌陷監(jiān)測

煤炭，作為我國最主要的能源之一，它占據(jù)了我國一次能源生產(chǎn)和消費的百分比達到了百分之七十左右。雖然開采煤炭對我國的國民經(jīng)濟發(fā)展有著非常大的促進作用，但與此同時其造成的土地資源和生態(tài)環(huán)境破環(huán)也是極其嚴重的，最主要的表現(xiàn)是煤礦區(qū)的塌陷問題。一旦發(fā)生塌陷事故，必然會對耕地、一定范圍內(nèi)的土壤和水資源環(huán)境以及地面上的建筑和設施造成強烈的破壞，甚者會產(chǎn)生工人的人身安全問題。因此，煤礦區(qū)塌陷的監(jiān)測工作十分的重要。

隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷進步與發(fā)展，GIS（Geographic Information System地理信息系統(tǒng)，也被稱作地學信息系統(tǒng)）技術的應用也在日漸廣泛，它對于礦區(qū)資源監(jiān)測和礦區(qū)環(huán)境信息的獲取、管理以及分析可以發(fā)揮出巨大作用，可以對煤礦區(qū)的地質(zhì)現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)、環(huán)境變化和生態(tài)效應等方面的信息進行收集、分析和預測，并表示出空間特征與屬性特征隨時間變化的過程。

GIS由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶人員等幾部分組成。硬件包括：主機、網(wǎng)絡和外設，是用來對空間數(shù)據(jù)進行存儲、處理、傳輸和顯示的。系統(tǒng)的軟件部分有：基礎的GIS軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和一些系統(tǒng)管理軟件，主要用于GIS所需要的數(shù)據(jù)采集、存儲管理、相應處理、分析、建模和輸出。空間數(shù)據(jù)庫由數(shù)據(jù)庫實體和DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）組成，作用就是存儲和管理空間數(shù)據(jù)，以及對數(shù)據(jù)的增、刪、改、查操作。最后用戶人員就是由系統(tǒng)的開發(fā)、使用人員和管理者組成的用戶群體。以下是GIS在煤礦區(qū)塌陷監(jiān)測中的具體應用。

1 GIS在煤礦區(qū)的數(shù)據(jù)采集和輸入

GIS工作是以數(shù)據(jù)為基礎的，數(shù)據(jù)就是GIS的靈魂和生命，所以數(shù)據(jù)的采集是這個系統(tǒng)工作的第一步。GIS將煤礦區(qū)附近的所有空間信息及其屬性信息等龐大數(shù)據(jù)錄入到工作數(shù)據(jù)庫中，能夠保證煤礦區(qū)的地理信息數(shù)據(jù)與工作數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在空間和內(nèi)容上的完整性、數(shù)值邏輯一致性與正確性。

在煤礦區(qū)需要采集的信息比如礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、煤層的分布狀況、煤層開采方法、地表建筑物的分布現(xiàn)狀以及開采條件等多方面的信息資料。

將采集的各類直接數(shù)據(jù)如遙感圖像、航空相片、礦區(qū)地圖和各種測量得到的數(shù)據(jù)以及文本資料等經(jīng)過必要的編輯修改后，經(jīng)過數(shù)字化處理和圖像處理錄入到工作數(shù)據(jù)庫中，完成數(shù)據(jù)的采集輸入工作。

2 將GIS數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一標準化

因煤礦區(qū)各種、數(shù)據(jù)的采集來源是多種多樣的，而且采集的方式方法和標準格式不盡相同，導致數(shù)據(jù)進行共享和數(shù)據(jù)分析時，結(jié)果的可靠性不能夠保證，不能達到工作的目的，所以要對數(shù)據(jù)進行必要的統(tǒng)一標準化。

數(shù)據(jù)統(tǒng)一標準化，就是消除數(shù)據(jù)間量綱、數(shù)量級和不同性質(zhì)等方面的問題，使之可以達到不同領域和大多數(shù)用戶間共享的需要。

GIS在進行數(shù)據(jù)分析時，必須要注意數(shù)據(jù)的統(tǒng)一標準化，這樣可以避免那些沒有完善數(shù)據(jù)服務保證的劣質(zhì)數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的順利發(fā)展造成一些不好的影響或者副作用。同時，要重視數(shù)據(jù)生產(chǎn)質(zhì)量和規(guī)模化GIS數(shù)據(jù)生產(chǎn)的標準化，加強對GIS數(shù)據(jù)的管理水平。

在信息產(chǎn)業(yè)社會中，任何數(shù)據(jù)和信息生產(chǎn)企業(yè)都會重視數(shù)據(jù)文件的管理和數(shù)據(jù)庫的管理技術，因為數(shù)據(jù)和信息的生產(chǎn)應用同樣是社會生產(chǎn)的主要方式，它就是信息產(chǎn)業(yè)社會的資源和財富。現(xiàn)代社會中，數(shù)據(jù)信息主要通過計算機網(wǎng)絡進行處理和傳輸，當然，DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）也在數(shù)據(jù)存儲和分析中起到的不可替代的作用。

3 GIS對數(shù)據(jù)進行三維建模和數(shù)據(jù)分析

在煤礦區(qū)進行的礦產(chǎn)開發(fā)操作是現(xiàn)實的三維立體空間中，所以對此不能用簡單的數(shù)據(jù)模型對礦區(qū)所有的類型的礦體進行完整全面的描述，而且由于礦井下復雜的巷道和地質(zhì)構(gòu)造，決定了在建模的時候必須要同時兼顧三維礦體空間和礦體之間的拓撲關系。因此GIS在進行建模的時候采用了將多種不同數(shù)據(jù)模型集成于一個系統(tǒng)之中，或者是采用具有多種模型特性的混合數(shù)據(jù)模型，去適應不同的問題的分析處理。當前因為各方面的原因，普遍是利用了多種不同的數(shù)據(jù)模型的各自優(yōu)點，將它們集成在一個系統(tǒng)當中，去實現(xiàn)對煤礦區(qū)三維立體空間進行完整有效的描述。

3.1 構(gòu)建煤礦區(qū)的GIS數(shù)據(jù)模型

為了對煤礦區(qū)塌陷進行監(jiān)測，我們將用GIS技術以實際問題為前提，將GIS與煤礦的開發(fā)生產(chǎn)、管理相結(jié)合，建立煤礦區(qū)各個應用實踐的各種應用模型庫。再根據(jù)實際空間對象的特點，建立不同的GIS模型，主要有理論模型、經(jīng)驗模型和混合模型。按照狀態(tài)與過程進行分類可以分為靜態(tài)模型、半靜態(tài)模型和動態(tài)模型。

現(xiàn)在對于煤礦區(qū)地表的變形監(jiān)測已經(jīng)有了豐厚的理論支撐，可以利用概率積分和典型曲線等方法進行預測。當然，還有更多的模型已經(jīng)處于應用階段，像層次模型、網(wǎng)絡模型、關系模型等。

3.2 對模型進行分析處理

煤礦區(qū)的GIS模型可以真實的反映實際中各種空間地理信息和屬性信息，對煤礦區(qū)塌陷預測監(jiān)測有著巨大的作用。GIS利用柵格技術對煤礦區(qū)的塌陷進行預測，即將各種參數(shù)輸入到煤礦區(qū)的GIS空間模型當中，再對地表網(wǎng)格點進行詳細的計算，利用GIS中那強大的圖形表現(xiàn)和空間分析能力對礦區(qū)塌陷進行預測分析，從而得到一些可以反映出煤礦區(qū)塌陷的數(shù)據(jù)。

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F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-354-1