喬振龍+李亞杰+張勇

摘 要： 本文主要論述以ArcGis為技術(shù)基礎(chǔ)，在內(nèi)蒙古自治區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測工作領(lǐng)域中的部分應(yīng)用。通過監(jiān)測要素類型（如地形地貌變化、地面沉降變化、圖形數(shù)據(jù)分析）淺談ArcGis在其監(jiān)測要素中所發(fā)揮的關(guān)鍵性作用，以求拓寬未來我區(qū)在礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域中所需Gis的運(yùn)用模式。

關(guān)鍵詞： ArcGis技術(shù)； 動態(tài)監(jiān)測； 數(shù)據(jù)分析； 應(yīng)用

1. 引言

Gis作為計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測量學(xué)、地圖學(xué)等多門學(xué)科綜合的一種邊緣性學(xué)科，其發(fā)展與其他學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。近年來Gis技術(shù)發(fā)展迅速，其主要的源動力來自日益廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔⑾到y(tǒng)不斷提高的要求。另一方面，計(jì)算機(jī)科學(xué)的飛速發(fā)展為地理信息系統(tǒng)提供了先進(jìn)的工具和手段。許多計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)，如Internet技術(shù)、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術(shù)、三維技術(shù)、圖像處理和人工智能技術(shù)都可以直接應(yīng)用到Gis當(dāng)中。由此可見，Gis幾乎已滲入所有相關(guān)技術(shù)工作領(lǐng)域。它就好比一個(gè)多功能數(shù)據(jù)庫，對信息起著存儲、緩沖、調(diào)度、凈化、展現(xiàn)、分析的作用，它兼容并存儲來自項(xiàng)目各方面的信息，系統(tǒng)化的進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、查詢和檢索，利用地學(xué)分析、數(shù)學(xué)計(jì)算、空間分析、模擬和預(yù)測等方法進(jìn)行科學(xué)加工與決策，提供多層次和多功能的信息服務(wù)。多年來，以Gis為代表不斷迅猛發(fā)展的多技術(shù)領(lǐng)域，給地質(zhì)環(huán)境工作者提供用于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析處理的強(qiáng)大工具。本文簡要論述就Gis體系中應(yīng)用比較廣泛，性能較為全面的ArcGis在內(nèi)蒙古自治區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測工作領(lǐng)域中的部分應(yīng)用，以求拓寬未來相關(guān)工作思路。

2. 我區(qū)Gis領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

就目前我區(qū)地質(zhì)環(huán)境工作領(lǐng)域而言，所應(yīng)用的Gis軟件主要以MapGis與ArcGis為主。其中MapGis是我國中地?cái)?shù)碼公司于20世紀(jì)90年代所開發(fā)的軟件，是一款搭建式GIS數(shù)據(jù)中心集成開發(fā)平臺，實(shí)現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)處理與GIS完全融合，支持空中、地上、地表、地下全空間三維一體化GIS平臺。并具有強(qiáng)大的圖形制作管理功能（圖件制作、圖幅剪取、配準(zhǔn)、接邊、提取等）。ArcGis是由美國esri公司于20世紀(jì)80年代初研發(fā)的Gis軟件，作為世界上第一個(gè)現(xiàn)代意義上的Gis軟件，至今已更新完善了7代產(chǎn)品，并于2013年7月正式發(fā)布了最新一代產(chǎn)品ArcGis10.2。其諸多應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)新的突破，如：真正邁進(jìn)了云Paas平臺。具有在線分析工具。推出全新ArcGis for Server大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析和處理功能。全新的桌面Gis應(yīng)用平臺，可簡潔清晰的通過前臺圖形數(shù)據(jù)與后臺數(shù)據(jù)信息庫進(jìn)行完美交互式應(yīng)用展現(xiàn)。

雖然兩款Gis軟件都具有相同的應(yīng)用功能（如圖形制作、圖像分析等），但就我區(qū)實(shí)際礦山地質(zhì)環(huán)境工作應(yīng)用來說，個(gè)人認(rèn)為這兩款軟件所針對的領(lǐng)域有所不同。其中MapGis軟件主要功能側(cè)重于圖形制作，而ArcGis軟件則主要側(cè)重于圖形數(shù)據(jù)處理與分析功能。就好比在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測項(xiàng)目中，ArcGis主要充當(dāng)一個(gè)多功能數(shù)據(jù)庫的角色，比如將其每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)或區(qū)域不同時(shí)段變化的數(shù)據(jù)錄入軟件內(nèi)置數(shù)據(jù)庫，并以一張現(xiàn)狀圖或單個(gè)圖形表格的形式進(jìn)行展現(xiàn)，以做出相應(yīng)的對比分析，這樣更易直觀展現(xiàn)實(shí)際監(jiān)測工作中每一處監(jiān)測點(diǎn)或類型的變化趨勢過程。而MapGis則主要將所做出的變化趨勢結(jié)果通過制圖功能一一展現(xiàn)。

3. 地形地貌變化監(jiān)測

在礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測工作中，地形地貌監(jiān)測是一項(xiàng)尤為突出的監(jiān)測類別，此項(xiàng)監(jiān)測承載著礦業(yè)活動對原始地形地貌所造成的占用破壞變化監(jiān)測。其監(jiān)測主要以面狀變化數(shù)據(jù)，按破壞單元（如：排土場、工業(yè)廣場、露天采坑）進(jìn)行分年度統(tǒng)計(jì)。利用ArcGis桌面軟件ArcMap將其各監(jiān)測年度、監(jiān)測單元分類匯總，利用后臺數(shù)據(jù)庫將各年度破壞單元監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整體展現(xiàn)（見圖1）。通過ArcMap可直觀了解各年度礦業(yè)開發(fā)對地形地貌占用破壞變化情況，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫中反映不同變化結(jié)果分析其內(nèi)在原因。

4. 地面沉降變化監(jiān)測

地面沉降變化監(jiān)測主要對應(yīng)于井工礦山開采時(shí)形成的采空區(qū)地表沉降，其監(jiān)測形態(tài)不僅反映面積變化情況，則主要監(jiān)測布設(shè)在采空區(qū)范圍內(nèi)的監(jiān)測樁垂直變化過程，以此來分析在開采過程中由井下巷道推進(jìn)對地表變化的情況。在本次礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測工作中，我們利用ArcMap通過收集井工礦山采空區(qū)范圍及相關(guān)資料，結(jié)合我們在采空區(qū)布設(shè)的若干監(jiān)測樁對地面沉降進(jìn)行定期變化監(jiān)測，從中分析沉降變化規(guī)律，得出在不同地質(zhì)條件、不同采掘深度及采掘方式下，地面沉降的發(fā)展過程。ArcMap可將收集的采空區(qū)范圍及布設(shè)監(jiān)測樁以“一張圖”的形式直觀展現(xiàn)，并將各監(jiān)測樁定期采集的數(shù)據(jù)通過后臺數(shù)據(jù)庫以單張圖表的形式反映沉降變化曲線（見圖2）。

5. 圖形數(shù)據(jù)分析

ArcGis在礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測工作中不僅可以進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)對比，監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入并以圖形數(shù)據(jù)展現(xiàn)，而且在圖形數(shù)據(jù)分析中也起到了關(guān)鍵作用。其可根據(jù)不同監(jiān)測類型數(shù)值條件，按照軟件相應(yīng)配套工具進(jìn)行如：邊坡坡度分析、區(qū)域面積對比分析、水文分析等。比如在礦業(yè)活動對地下水環(huán)境影響監(jiān)測工作中。利用ArcMap將所布設(shè)的水文鉆孔直觀展現(xiàn)在該區(qū)域地層圖中，并根據(jù)軟件所附相應(yīng)分析工具（ArcToolbox—水文分析—流向）將各監(jiān)測時(shí)段鉆孔中水文高程數(shù)據(jù)通過數(shù)值模型運(yùn)算，分析得出該區(qū)域不同時(shí)段水流方向，并通過不同顏色簡明直觀的區(qū)分出各區(qū)域水流方向（見圖3）。

6. 結(jié)束語

ArcGis作為Gis領(lǐng)域較為突出的一款軟件，在我區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測工作當(dāng)中起到了基礎(chǔ)性的作用。它能將各監(jiān)測類型、不同監(jiān)測要素?cái)?shù)據(jù)簡潔直觀地展現(xiàn)并加以對比分析。使之達(dá)到事半功倍的效果。本文僅以點(diǎn)帶面選取部分監(jiān)測類型進(jìn)行簡要論述。以求拓寬我區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測手段領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)日后系統(tǒng)性礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測做出努力。

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