GIS 技术在矿山地质测绘制图中的有效应用

2020-12-20郑凯迪

中国金属通报 2020年10期

郑凯迪

（天津航天中为数据系统科技有限公司，天津 300301）

根据当前GIS 技术应用发展现状来看，GIS 技术已经产生了非常良好的使用效果，在矿山高难度的测绘工作中大量的减少了测绘人员的工作量，增加了工作效率，发挥了现代化测绘技术的巨大优势和效果。

1 关于GIS测绘技术简要概述

GIS 测绘技术主要是依据数据分析和处理中心为主要系统载体，搭载先进的集成化芯片，能够支持精确和全地形图的计算和绘制。这是起源于上个世纪60 年代的一项技术，是由计算机被研究出而产生的一项测绘计算技术，随着计算机网络建设和北斗卫星建设的成功，GIS测绘技术逐步的向着毫米级精确发展和转换模拟空间地形图的能力转变，这项技术为矿山地质测绘提供了高效率的测绘和施工质量保证。

GIS 测绘技术最重要的技术主要有高速度分析计算的大脑CPU 和TPU 部件、物理按键结合触屏按键、数据转换模拟空间图形、精确度较高等优点，这些优点的完美地解决了矿山测绘制图面对的巨大数据计算和图形绘制问题、当前我国高速率运算计算机融合GIS 测绘技术已经逐渐被推广和使用，但是相比西方发达国家的技术而言还是存在一定的技术差距，主要是对GIS优越性能了解不全面、GIS技术对于大面积和复杂地势测绘问题的重要性以及采用现代化测绘技术意识不强烈等问题。目前，根据我国的GIS 矿山测绘所利用的技术主要有三位数据管理、三维空间转换、三维对象管理等方面，只有在GIS 测绘技术的基础上准确地了解和掌握这三项测绘技术能够使得GIS 测绘技术在矿山测绘中展现出巨大的优势。

2 GPS技术应用在矿山测绘中发展趋势

2.1 强化地理信息安全准确性

矿山开采必须建立在准确的地理勘测数据和精确的地质图形基础上，这样才能为矿山安全生产、科学生产提供完备准确地技术支持和数据保障。由于矿山地质是存在很多的水力变化、地质特征多样化、环境影响重要程度等多方面的影响因素，会对安全生产造成巨大的安全隐患，所以，现代化测绘技术中采用GIS技术能够使得地质测绘数据和三维地形图实施传送到生产一线，为一线人员提供科学精确地地质状况数据信息，从而面对各种生产问题制定针对性方案。因此，矿山测绘制图有效应用GIS技术能够提升矿山生产安全性和保障生产效率。

2.2 GIS 技术强化勘测和开采准确性

GIS 矿山测绘的主要目的在于分析和评价矿山地质结构和形态，为矿山的后续开采提供指导性数据意见和方案选择依据，这样就能为矿山的准确开采，降低施工难度，保证开采效率提供详细的资料和信息，并且高精度的测绘数据和科学性评价依据为矿山的开采施工方案也提供了更加完善精确的理论依据。根据当前矿山测绘的很多的结构显示，矿山由于地质条件复杂和矿床测量以及施工方案变化程度较大，测量数据会因为数据分析系统和三维模拟图形转能力而呈现出更大准确性和多应变性特点。因此，未来的矿山勘测和开采过程中会因为GIS 技术的优点而被广泛使用。

2.3 GIS 精确地理数据为生产提供精确数据支持

首先，最为明显的发展状况就是能够为矿山提供更为精确的地理数据信息和全地形三位数据空间地图，为矿山山开采和生产计划编制提供最可靠的编制依据。同时也能够通过分析矿山地理位置和环境关系，确定是否能够科学准确性的进行生产，增加实际操作控制难易程度，确保矿山开采能够有计划有目的进行。最后，高效率的测绘能力降低了测绘成本，缩短了测绘时间，为后期开发奠定了时间优势，从而确保整个计划的顺利进行。

3 GIS 应用优势

3.1 实现三维虚拟图

GIS 利用自身的高速率计算机和三维成型模拟技术将测绘实时数据转换为清晰具体的三维虚拟图形，这种技术优势在于能够更加清晰和准确地表现出矿山测绘的主要信息，提升测量人员对于矿山信息准确掌握和为后期矿山开采提供精确度符合指标的地图。三维地图能够将测绘成果立体化表现出来，突出测绘关键信息，找出测绘方案不合理之处。这种虚拟模拟技术可以通过三维图形为矿山开采设计和施工管理提供科学方案，降低意外事故概率。

3.2 实现测绘高精确度

GIS 技术采用卫星制导和定位，可以实现测绘人员无法到达地区的测量，是测绘数据更加全面和精确，同时利用三维成像技术将测绘数据转变为矿山的真实缩小版情形，实现真实矿山地貌形态最大精确度的接近测绘模拟图像。实现高精度的主要原因除了能够利用卫星测绘还能将测绘工程数据处理通过计算机更加精确地处理，缩小了误差范围，降低了人为因素误差，从而绘制的地图更加精确和真实，提升了测绘人员工作质量，为地质人员实际操作提供了更加安全的工作环境。

3.3 实现模型推测进程

GIS 能够为矿山地质状况建立数据三维推演模型，根据实际工作需求分别针对性进行推演分析，得出最为科学准确的结果。例如，为了合理开采矿山，需要准确了解地质构成和现状，以及该矿山和周围环境之间的关系，三维推演模型就会根据推演的数据需求选择性进行推演，得出合理正确的数据。同时三维推演模型能够为特殊地质以及分布进行最精确的预演推算，结合推演数据决定该矿山开采是否符合环境要求和经济成本要求。因此，实现地质测绘三维模型推演能够为测绘者和开采者提供准确地方案依据和工作依据。

4 GIS技术实际有效应用现状

4.1 发展三维 GIS

GIS 所拥有的三维技术不但具有大容量数据计算能力还具有大容量储存空间，能够自动储存测绘信息，同时也能够连接网络可实现数据共享，发挥着测绘人员工具箱的作用，最大限度便利了测绘人员对于测绘信息获取和共享需求。随着我国测绘技术的不断发展，测绘设备硬件和软件的不断完善和改进，当前的GIS 测绘技术能够将二维空间位置通过拓扑关系转变为三维数据模型图，其中搭载的转换软件载体为Sketch UP。此项技术最突出的优点是可以实现测绘数据实时传输分析和计算，并且将量化数据储存在Arc SDE 数据库中，最终被测绘人员选择性地选取。GIS 技术不但广泛应用在矿山测绘中，还被应用在沙漠、隧道、岩石结构等测绘中，具有简单易学，测绘效率较高的优点，因此，测绘价值更为突出。

4.2 建立矿山测绘数据库体系

GIS 测绘平台搭载的大容量储存硬件和数据分析中心，能够根据测绘矿山分类，将测绘数据分类储存，为矿山后期调取测绘数据和更为精确测量提供数据支持。同时GIS 测绘平台的互联网功能能够读取和分析周围已测地质信息，为矿山的长期开采和管理提供便利。大容量的数据库体系同时还能够为矿山的经营进行准确记录和跟踪，及时的更新矿山数据，并且通过三维模拟技术和推演功能，将后期矿山管理和经营建立科学系统的方案。从而提升管理者和开采者对于矿山实际情况的准确掌握。并且GIS 测绘平台的端口能够和其他很多的仪器实现功能兼容，例如，连接GPS、经纬仪等测绘仪器，实现数据的全方位和高效率手机，提升测绘工作的智能化程度和灵活性。

4.3 高效管理测绘信息

矿山测绘设计到非常大范围，其中包括地质数据、矿山地理位置、矿山资源分布状况、矿山开采进度和长期开采计划、矿山环境信息、周围附属建筑物以及相关数据信息等。借助GIS 测绘技术能够为矿山矿产资源信息和地质现状信息实现正太分布系数调整，预测和分析矿山矿产资源分配系数，准确定位矿产资源准确位置。但是，大量的数据信息和非专业管理人员无法进行相对准确地数据转换和信息交流，导致在测绘信息使用和处理方面存在一定的误差。但是GIS 技术能够根据矿山地形数据、地理位置数据以及开采进度等数据进行分类储存和管理，使得信息数据实现了统一管理和高效率共享。因此，发展和推广使用GIS测绘技术能够使得测绘数据能够准确分析、变更、整理、计算等过程，并且提升了测绘人员对于数据调取和使用效率，GIS 测绘技术数据库中心实现了数据共享和系统性管理目的。

4.4 拓展测绘功能

矿山测绘功能并非职能简单的建立在数据获取和分析计算方面，还可以利用数字化三维技术实现单一数据转变为三维数据仿真图，精确度较高和覆盖范围较广的分析矿山的地质构造、矿产资源分布以及未来的开采计划等，并通过自身搭载的三维数据模拟功能将其转变为三位数据图形，实现矿山测绘、开采、经验计划管理等。同时基于GIS 技术能够模拟和推演测绘工作重心和狂三开采工作要点，并提出具体可行的计划和解决方案。并且GIS 测绘技术能够为地质测绘人员推演矿山开采进程和未来变化状况，帮助管理者更加准确地了解矿山未来工作内容。但是，在众多的GIS 测绘技术的应用和优势中有一个非常大的不足之处就是GIS 技术目前尚未形成较为完善和高效率的软件支持和硬件支持，无法实现模拟数据图进行仿真化处理。但是其中已经出现的很多的一部分功能已经被成功应用在矿山测绘工作中并且得到了广泛应用，例如“三维模拟图、矿产资源分布分析、设计模型化矿道模型、矿山开采进度和效率监督等”。相信在不远的未来GIS 测绘技术功能会不断被拓展，以模拟仿真图为中心的全周期测绘功能会为未来人类开发自然资源和协调大自然共同发展奠定坚实的技术支持。