地理信息系统在露天开采金属矿山测量中的应用

2020-12-09王晓东

世界有色金属 2020年10期

王晓东

（中国黄金集团内蒙古矿业有限公司，内蒙古呼伦贝尔 021400）

对于金属矿山来说，想要对其进行开采就必须进行基础的数据测量。由于矿山的本身位置特殊性，加上长期的开采过程，对于地势、地形的破坏极其严重，很容易在不清楚内部环境的情况下出现诸多安全问题。矿井内部情况极为复杂，因此结合周围环境条件制定对应的数据安全测量计划十分重要，以尽量避免由于把控工作进程能力较弱导致的工作失误，降低工作安全风险[1]。而地理信息系统能够深入原本需要实地考察的矿井内部，结合区域信息将其内部的具体环境情况以三维图的方式展现在测量人员面前，无论是地理条件还是工作环境都能在有充足资料的基础上让工作人员获得足够的地理信息，快速熟悉工作环境以制定更为安全的工作计划，为展开后续的矿区工作奠定基础。

1 地理信息系统概述

（1）概念。地理信息系统顾名思义是对区域地理信息进行测量分析的一种工具，涵盖诸多专业内容，包括地图学、地理学以及计算机技术等，多种技术的综合应用使得其能够快速收集目标区域信息并对其进行完整分析。通过地理信息系统能够对已经搜集信息完毕的区域进行探查，包括所在区域上层的大气层信息、内部环境条件等，随后在计算机技术的辅助下对矿区的地理状况进行深入分析[2]。地理信息系统不仅提高了开采与矿山测量环节数据信息的获取准确度，其多种信息搜集与应用优势使得其在地质勘探以及嫌犯定位方面同样具有极高的应用价值。

（2）特点。地理信息系统中包含了大量的信息数据，通过网络层面的系统互联与信息互通，真正实现了平台数据共享功能，方便对信息进行实时查询以提高工作效率。地理信息系统具有多元化特征，大量的数据使其为后续的安全开采计划制定提供了信息基础；任何时间段以及地理位置的信息，都能在地理信息系统的辅助应用下进行搜集，并根据所在地的环境条件标准当前情况，追踪信息变化并对其进行实施更新。不仅仅是地表信息，其广泛的探测定位使得其对于大气层数据也有明确的搜集手段，其在各个方向上都有极强的时空性，体现了其时空性的应用特性[3]；即使存有大量的地理信息，地理信息系统也能快速对其进行分析，对于各种环境均有极强的适应性；数据在获取后地理信息系统能够根据各类数据信息快速构建三维模型，继而帮助预测地理条件的阶段性变化，掌握计划制定的主动权以降低工作风险。

（3）功能。地理信息系统包含多个信息搜集与分析过程（测量、采集、存储、分析以及预测等），这些过程的存在使得其能够充分调动与之配套的先进技术，为测量人员数据的整理与分析提供基础依据。将地理信息系统应用至实际的矿区工作过程中，能够对该区域的地理条件进行充分分析，包括矿区周围的建筑分散情况以及影响数据获取精度的因素等，进一步判断其影响程度，为安全施工计划的完善提供数据基础分析报告[4]。在获取到足够数据后，地理信息系统就能将信息整理后构建三维图，从而让工作人员能够更加直观的了解到矿区内部的环境条件以及建筑分布情况，了解周围的环境有助于提高区域工作的安全等级，并能根据模拟图制定矿区工作计划，避开危险区域以降低施工风险。

2 系统应用现状

地理信息系统极大的应用优势使得其逐渐成为了常用的用于矿区测量的手段，尤其是在开采过程中通过数据分析能够快速确定最佳的开采路线。国外应用地理信息系统的时间较早，通过长期的实践地理信息系统也在不断被完善，其存在的一些应用问题也被一一解决，逐渐趋向于稳定化发展，在应用时能够更好的探明矿区条件为工作人员提供有效指导意见。

相较于国外，我国应用地理信息系统的时间较晚，在给日常工作提供足够方便的同时也在实践中逐渐发现其存在着诸多问题，应结合使用经验对其不断进行改进。一些具有地理条件复杂以及大规模特性的矿区，地理信息系统不能将矿区的各处信息展现出来，导致最终获得的基础信息不完整，工作人员不足够了解矿区的内部信息，增大了开采工作的不确定性，无法保证工作人员的施工安全。虽然地理信息系统的功能较多，但却仅仅针对地理信息的整理与分析，具体的各区域的金属元素储量无法通过该系统探明，元素含量功能还需进一步完善。只有在后续的地理信息系统应用过程中汲取经验，才能不断对系统应用中所存在的不足进行改进，使其更符合我国的矿区实际应用环境，继而帮助完善系统功能，充分发挥其系统优势。

3 系统实际应用

（1）数据融合。地理信息系统既能够收集规定目标区域内地理信息，由于其端口以及平台的信息共享性，也能够与其他矿区进行对接，从而了解到其他测量设备的区域测量数据。将数据提取后对信息进行统一储存，并能根据不同区域的矿区类型对大量的地理信息进行分类处理，按照要求进行分析后分别制定不同区域的三维模型，从而根据具体的数据结果确定各个矿区的具体位置，以更好的以三维模拟图为基础了解到矿区周围的建筑信息或地理信息[5]。矿区工作人员在了解到周围环境条件以及建筑信息后才能获得有效的工作指导，帮助其完成数据测量与矿区开采工作。地理信息系统中包含着多种类型的地区信息，将这些信息进行融合处理后就能迅速对这些目的信息进行定位，以方便该区域的地理信息整理分析，减少人工工作量从而提高生产效率。

（2）信息管理。想要完成矿区工作需要掌握多种类型的信息，保证信息的准确性是完成矿区工作的重要基础。常见的包括开采位置、勘测信息、周围建筑排布、矿井内外部地理信息以及环境条件实施变化情况等。这些信息在收集完成后统一上传至总控台，在计算机技术的辅助下完成信息的统一收集与管理，并在不同的矿区工作阶段提供不同的信息内容，以提高其工作效率。传统的矿区开采均需要人工对这些信息进行整理分析，不仅耗费大量的时间，最终获得的数据由于不具有动态变化特征因此实际的应用价值并不高，且不能保证准确性[6]。而应用地理信息系统后，自动化的信息收集大大简化了信息的整理分析环节，不仅操作起来更加简便，对其进行管理时也更加系统与科学，从而保证信息的准确性与动态性，为后续工作提供更多有价值的基础信息。

（3）模型建立。各个地区由于地质构造不同，矿区的地理条件也有着较大差异，部分地址条件较为复杂的矿区若不在开采前矿井内部情况进行调查，直接采取人工的数据获取方式很容易发生危险，损坏设备甚至导致人员伤亡。而应用地理信息系统能够根据搜集到的内外部信息快速构建三维模型，涵盖内外部地理信息、周围建筑情况等，使得模拟图能够将矿区内部的环境完整的展示出来。以建立模型的方式让测量人员更好的掌握矿区内部情况，在熟悉内部环境的基础上进行数据测量，进一步提高了工作的可控制性，降低了工作安全风险。

（4）资源规划。社会的发展与进步使得人们对于矿产资源的需求量也在逐渐上升，再加上需要消耗的资源量过大，不仅需要具备足够的矿区资源开采条件，更要保证生产效率以满足更多的资源需求。但从实际情况来看，往往由于开采速度过于缓慢导致生产速度难以跟上实际需求，因此更需应用地理信息系统以帮助对测定的数据信息进行整理与分析，为制定更为完善的资源开采工作计划停供基础条件。地理信息系统中涵盖了多个地区的矿产信息与资源分布情况，想要对其进行统一调控可以按照区域的实际生产需求合理分配资源，在开采过程中给予施工人员指导以实现各个资源需求地区的对接，并将过程中产生的文档与图片等详细记录后传输到统一的数据管理平台，为后续工作积累经验。

（5）矿山数字化。无论是矿山的开采还是测量过程对于工作人员的体力都有一定要求，这是由于多数矿山所在位置较为偏僻，不仅地理条件较差，地势起伏也较大，工作环境不佳极大的考验工作人员的体力。而通过应用地理信息系统，能够提前让工作人员对自己的工作环境以及矿产情况有一个大致的了解，以便提前准备测量与开采工具，设备的结合使用能进一步提升数据测量的智能化。但从实际情况来看当前大多数的测量与开采工作依旧离不开人工操作，因此可以根据现场的施工条件在现有智能设备的基础上进行改进，添加更多的功能以实现其与地理信息系统的充分融合，配合机器人按照预先定制的测量方案完成数据测量工作。工作人员在测量过程中仅仅需要做好环节与设备的监督管理工作即可，降低人力资源需求以提高生产效率、节约开采成本。

4 应用前景

多元化的信息收集为勘探矿山以及实际生产提供了基础条件，其测量过程与开采需要提前确定矿井内外部地理信息以及必须的开采条件，实际生产过程更需要内部资源总量与生产周期等细节信息。地理信息系统将这些信息统一存储在云端，并对这些信息进行自动化分析以制定出合理的工作计划与施工周期。在构建三维模型的基础上，添加更多的多元化功能，例如模拟出整个开采流程并对具体的生产细节进行分析，通过连接不同区域的矿区开采情况实现信息互通，甚至将矿产资源的供需平台接入到生产网络中，实现开采、经营、销售等内容的统一运行，以此强化矿产资源开采各个工作环节之间的联系。