基于GIS的矿山地质测绘数据集成系统设计

2021-11-03徐英

世界有色金属 2021年13期

徐英

（湖南省地质测绘院，湖南衡阳 421099）

矿山地质测绘是矿山开采的重要组成部分，是保证矿山有效开采的重要前提。在进行矿山开采中，会利用卫星遥感技术、全球定位系统和地理信息技术集成矿山地质测绘数据，本文就是基于GIS的矿山地质测绘数据集成系统进行设计。随着获取数据的技术不断提高，矿山地质测绘数据集成系统取得一定的成果，但由于测量的数据越来越庞大，提高了数据集成的难度，在现在的地质测绘数据集成系统中对空间数据的管理不规范，对关系数据库没有进行关联，导致地质测绘数据集成产生一定的误差。通过利用GIS技术对矿山地质测绘数据集成系统的设计，提高矿山地质测绘数据集成的效率以及准确性。

1 矿山地质测绘数据集成系统硬件设计

在进行矿山地质测绘数据集成系统的设计时，要加大对矿山地质测绘数据集成系统硬件设计，系统运行的主要对象就是数据，数据是最终结果的形成条件，是利用对数据的分析。中心引擎模块是整个系统的核心硬件，数据传输模块是对数据进行传输，由于数据的来源是多源化的，所以需要在数据传输模块上设置传输接口[1]。利用数据运输模块传入进来的数据运输到中心引擎模块上，利用中心引擎模块对数据进行加工处理，得到有效数据。数据的有效性，保证了结果的准确性。把数据运输模块的接口与数据源相连接，设计中心引擎模块，形成一个完整的矿山地质测绘数据集成系统基础模块，为数据集成形成一个安全稳定的环境，提高基于GIS设计的矿山地质测绘数据集成系统效率。

2 基于GIS的矿山地质测绘数据集成系统软件设计

（1）设置地质测绘数据管理程序。利用多源数据融合技术，设置地质测绘数据管理程序，将GIS技术应用到矿山空间数据管理程序，由于矿山的地质会因为外界环境因素发生改变，所以需要对矿山地质进行实时监控，探测出来的数据也会随着外界环境的改变进行变动[2]。系统数据管理是数据集成系统中最重要的部分，数据的真实性和安全性严重关系矿山开采的进程以及矿区工作人员的人身安全。我们将采集回来的数据以tab格式入库，把收集到的数据转换为表结构形式的文件，tab格式可以根据不同采集的时间和采集范围进行分类，提高数据处理的效率，数据的管理是矿山地质测绘数据集成系统软件设计中的一个重要组成部分，加强对这一软件的设计。

（2）基于GIS构建统计分析模型。利用GIS技术构建统计分析模型，有利于提高矿山地质测绘数据集成的效率，在进行构建统计分析模型时，需要提取多个因子，对不同维度进行分析，掌握每个因子之间存在的关系，根据因子之间的组合方式构建模型。由于模型中存在很多模糊因子，模糊因子在很大程度上会影响数据集成目标，所以需要对模糊因子进行影响分析。通过采用综合指数评价模型的加权平均法进行计算。如下列公式所示：

在公式中，用Qn表示评价因子的指数，Qn是表示第n个因子的评价指标值，fn表示的是由于地质测绘的范围不同对各个因子的作用权重。通过不断迭代计算，计算出最优的评价综合指数。根据计算的结果构建统计分析模型，实现数据集成，如图1所示。

图1 数据集成图

由于设置的地质测绘数据管理程序，可以对数据进行有效的分类整合成不同要素的数据类型，满足统计分析模型对数据的要求，通过模型进行分析最终实现矿山地质测绘数据的集成[3]。所以利用GIS技术进行数据集成模型的构建，确保了模型的稳定性，数据在模型中能够有效地进行分析，根据数据之间的关系，划分数据的种类，通过模型掌握数据之间的组合关系，把分析出来的有效数据进行数据集成，集成在一个平台上，为下阶段实现测绘数据集成可视化。

（3）实现测绘数据集成可视化。矿山勘探的数据呈现出多源性、异构性、多时空性以及不同坐标系，所以数据设计的数量和范围很多。将矿山地质测绘的集成数据转化为图形实现数据集成可视化，由于矿山勘探产生的数据较多，及时实现了数据集成，数据量也是庞大的，所以充分利用可视化技术把数据集成加工成图形，可以之间反映出数据与数据之间的关系以及数据存在的地理坐标，使我们能够很好的掌握矿山的地质特征。如图2所示：

图2 数据可视化流程

由上图可知，将数据导入3DMS软件生成矿区矿地质图、试料图和中段平面图等图形，通过构建的统计分析模型，利用加权平均法进行反复计算，完成数据集成，将计算出来的数据集成进行组合，导入软件中生成图形。在进行数据集成可视化中，会产生大量的图表和图形文件，为了方便文件的管理和查找，需要对文件进行规范化管理，在此基础上可以建立一个管理数据集成可视化系统。

3 实验与分析

（1）实验准备。为了检查本文基于GIS的矿山地质测绘数据集成系统设计对数据集成的效果与传统的数据集成系统进行比较，并且对实验结果进行分析。在进行矿山地质勘探时，需要获取大量的数据，不同数据的获取需要不同的测量仪器，如下表1所示：

表1 数据测量仪器

由表1可知，我们在进行矿区地质测量中需要用到水准仪、经纬仪和测距仪等多种仪器，每个仪器具备不同的型号，不同的型号测量的不同的地质环境。在某矿区上选取一个试验范围，进行数据的获取，矿区的基本参数如下表2示：

表2 矿区基本参数值

利用上面的测量仪器，对矿区设置的这个范围进行测量，获取数据，将数据进行整合处理，得到有效数据，把有效的数据利用统计分析模型实现矿区地质测绘数据集成。

（2）结果分析。把矿区测量的数据进行整合分析，得到有效的数据，构建统计分析模型，利用加权平均算法实现数据集成，基于GIS的矿山地质测绘数据集成系统设计的效果检验，得到数据集成的时间进行比较，如图3所示：

图3 数据集成时间图

由图3可知，对本系统和传统系统进行对比实验，本文设置矿区的参数和获取的数据量是相同的，可以看出基于GIS设计的矿山地质测绘数据集成系统在进行数据集成时，花费的时间相对较少，随着数据量的不断增加，数据集成花费的时间就越多。当数据量均为200kb时，本系统与传统系统数据集成时间差相对最大，可达到5分钟左右。在数据量在120kb到200kb之间内系统所用的集成时间差别不大，这一区间内图中的曲线相对比较平缓。而数据量还在100之内时，传统系统和本文系统数据集成时间差距并不是很大，但总体上都是本文系统数据集成所用时间是最少的，基于GIS设计山地质测绘数据集成系统效率更高，提高了数据集成的时间，减少了时间成本，本文系统在进行实际矿山地质测绘中具有重要意义。