露天矿山测绘地理信息系统的建立研究与实践

贺 萍

（山东省第一地质矿产勘查院，山东 济南 250100）

矿山资源属于不可再生的资源，在开采、开发中只有遵循持续发展理念并借助一定方法和技巧，才能更好地对其进行挖掘和利用。在信息迅猛发展的形势下，与日俱增的矿山工程和矿山需求使得浅层矿山资源被过度开发，从而加大了开采难度，加之深部找矿技术尚未完善，导致矿产资源已然成为稀缺性资源之一，同时，传统测绘技术已无法满足信息时代矿山资源挖掘需求。

鉴于此，相关部门应在结合矿山情况的基础上，在露天矿山测绘中建立地理信息系统，并将其有效实践到测绘中，提高测绘的精准度，为深部矿山资源挖掘、开采提供重要技术保障。

1 地理信息系统概述

地理信息系统指的是可对地理信息、地理数据进行实时收集的一种系统，其中不仅包含地图学、计算机等专业性的内容和技术，而且可在收集、测量空间地理信息的基础上对其进行高效处理，以此确保测量数据更具准确性。通过地理信息系统，工作人员可对我国各地区信息进行查询，并充分了解不同地区信息的状况，确保在矿山测绘、开采的过程中可充分掌握各项地理性数据，从而提高露天矿山测绘质效，其结构图如图1所示。

图1 地理信息系统结构图

就地理信息系统特点而言，主要包括多源特性、时空特性、不确定特性三个方面。第一：多源特性。地理信息系统涉及领域相对广阔，且来源及载体较为丰富。第二：时空特性。地理信息系统运行时需充分考虑时空纬度，且及时更换相关数据。第三：不确定特性。地理信息系统进行露天矿山测绘时需整合测量数据，构建数据库，但由于测量技术较为丰富，且数据不确定性显著，因此应用地理信息系统时存在不确定特性。就地理信息系统功能而言，主要包括五个方面，具体如下所述：第一，在进行矿山测绘时应用地理信息系统可分析矿区环境，并有效、实时监控矿山资源开采过程。第二，可有效收集矿区数据，并及时对其进行处理、分析。第三，可实现矿区3D建模目标，可同时进行开采活动和研究活动，优化了可视性效果。第四，可为矿井开采提供科学、合理、可靠信息，为矿山测绘灾害预防提供精准信息，从而满足矿井管理要求和生产要求。第五，可实现人机协同的合作模式，从而科学决断矿山的开采情况[1]。

2 地理信息系统在露天矿山测绘中应用前景分析

2.1 多元化

无论是勘探露天矿山还是开采矿产资源，均需要收集多元化的信息，而进行露天矿山测绘时收集信息包括测量矿井地理信息、矿区周边信息等。在开采矿区时需了解矿井开采条件和内部信息，在矿区进行生产时需了解生产周期和资源总量等，由这些工作可知地理信息系统运作中会在数据中心内储存勘测信息，通过统一的存储、管理，让工作人员可结合这些信息制定露天矿山测绘的规划和进度，以此提高测绘质量及进度。地理信息系统通过融合计算机等技术，可在实现地理信息测量、三维图创建（如图2所示）的同时，充分发挥其多元功能来演示露天矿山测绘，在连接网络技术、其它系统后，分析矿山测绘工作流程和存在问题，并将其传送到平台中，实现资源共享目标。同时，在各系统平台信息互通作用下，有需求的平台会被纳入露天矿山测绘系统中，有效结合矿山测绘、开采和经营等相关工作，不仅实现多元化工作有效运行，而且以此为基础构建共享信息平台，加大矿山测绘沟通力度，从而有序推进矿山测绘工作[2]。

图2 三维图在露天矿山测绘中的应用

2.2 一体化

地理信息系统运作时，可通过折现系统的使用来存储、分析矿山测绘地理信息和相关数据，并借助三维图展示矿山的内部环境，实现开采方案制定、生产工作安排协同进行的目标。同时，在进行露天矿山测绘后，可及时更新矿山数据及地理环境，并通过地理信息系统推进矿区工作完善化、一体化发展。

2.3 信息化

就目前地理信息系统而言，在露天矿山测绘中的应用还包括数据库、空间分析两方面，因此可通过开发、构建决策系统推进地理信息系统信息化发展。决策系统不仅能保障矿山环境的保护、治理和评价等相关工作，而且能通过融合信息化的内容，为地理信息系统信息化发展奠定坚实基础，使其能为露天矿山测绘提供更为优质的服务。

3 露天矿山测绘地理信息系统的建立及应用

3.1 矿区地理信息系统建立

在建立矿区地理信息系统前，首先需结合地形绘制出比例为1∶1000的地形图，在分辨率为300dpi模式下逐一进行黑白扫描，使其成为bmp格式的图片；其次由EPSCAN 2000通过矢量化的平台扫描，使其具备数字化特征并成为dwg格式文件；再次以图幅编号为依据进库，并在 CAD示意图总平面中借助CAD插入菜单中的超链接等工具来完成数据库全部图幅GIS链接，从而形成矿区地理信息系统；最后上传至矿山的内联网系统，并授权给特定用户，其可根据密码、用户名对系统进行调用，进而用于露天矿山测绘及生产中。

3.2 矿山管线信息系统建立

露天矿山选矿、采矿、输送尾矿、供给和排放生产生活用水均离不开各类管线及隐蔽地下工程，因此建立矿山管线信息系统可为有序开展矿山生产、矿山管理、日常维修等工作提供保障。

矿山管线信息系统建立包括采集架空管线、地下管线的地理信息。首先，在采集架空管线的地理信息时，应进行野外实地调查工作，并将调查管线参数、网络关系有序标绘于比例为1∶1000地形图上，之后借助RTK GPS对管线三维坐标进行测量，最后在系统中输入测量结果，标注对应参数；其次，在采集地下管线的地理信息时，应借助RD 400 PXL或者SUBSITE 65探测仪对精矿及尾矿的输送管、上下水管以及动力电缆等金属性管线进行探测，结合调查和探测对非金属性管线进行标测，之后借助RTK GPS对管线三维坐标进行测量，在CAD图中标记测量的结果，最后以SMS智绘作为平台，以ODBC作为接口，对数据及图形进行标注、删除、增加、替换和修改，从而实现管线查询目标，通过管线碰撞等分析工作，生成地下管线各类专业图和专题图，进而将其用于露天矿山测绘和生产中。

3.3 露天矿山测绘地理信息系统应用

在露天矿山测绘中应用地理信息系统包括矿山设计及矿床的地质勘探、露天矿山生产计划的编制、露天矿山生产管理工作的开展、露天矿山测绘安全性的提高、数据的采集处理及分析管理五个方面。

（1）露天矿山设计及矿床的地质勘探。通过应用地理信息系统，可构建出庞大信息数据库，在有效结合矿山设计及矿床的地质勘探工作时，提升露天矿山测绘效率和质量。同时，地理信息系统运行时可有效解决各类安全隐患，在满足测绘需求的同时，为矿山设计及矿床的地质勘探提供合理、科学的数据，为有序开展矿山地质勘探工作提供保障。另外，在设计复杂矿山地质、地理环境时，会由于受复杂环境因素影响而出现各类问题，应用地理信息系统则能更有效应对和解决各类问题。

（2）编制露天矿山生产计划。通过在露天矿山运行中应用地理信息系统，可更为明确矿山物质储存实际量，从而合理规划矿山分布整体形式。同时，工作人员在编制矿山生产计划时，需要考虑多方面因素以及大量信息数据，而应用地理信息系统则能有效获取矿床的实际勘探结果、测量数据，确保编制计划更具科学性和合理性。同时，应用地理信息系统可实现数据实时传输目标，工作人员通过及时获取数据信息可对矿山生产计划进行调整、优化，为提高矿山各项工作质量提供保障[3]。

（3）开展露天矿山生产管理工作。就目前而言，工作人员应用地理信息系统制定了更为科学和详细的管理制度和应对策略。通过在露天矿山测绘中应用地理信息系统，可有效记录、存储矿山生产中各类数据和信息，工作人员通过参照这些信息可更有效整理生产问题、科学制定应对策略，从而为矿山高效开展奠定坚实基础。同时，应用地理信息系统可帮助技术人员制定详细数据库，在及时优化数据基础上，合理安排露天矿山测绘及生产工作，在确保测绘质量的同时提升矿山的生产效率。另外，基于地理信息系统工作人员可有效处理、规划、查询矿山测绘数据，有效掌握矿山测绘情况和生产状况，从而更高效规划日常工作和管理工作，提高矿山管理水平、测绘质量。

（4）提高露天矿山测绘安全性。应用地理信息系统可有效获取矿山内部地质变化的情况，及时收集、有效分析相关数据，制定应对策略，从而提高测绘安全性。在开展露天矿山测绘相关工作时，会由于受到地下压力、当地自然环境、气候等因素影响，而出现断裂缝隙情况，进入的粉尘则严重影响矿山开采质量。因此，工作人员可通过地理信息系统来对安全隐患进行规划，在发生危险事件前制定科学应对方案和管理制度，从而最大限度降低露天矿山测绘所受影响，确保生产人员安全[4]。另外，在建立和应用地理信息系统时，工作人员应结合矿山实际情况来优化信息系统，在确保数据全面性、科学性的同时，提升矿山测绘价值和安全性能，并在应用过程中不断完善矿山安全设施，从而提高地理信息系统安全防护价值和质量。

（5）数据的采集处理及分析管理。第一，数据采集。地理信息系统在采集数据时，内容较为复杂且流程极为繁琐，因此在实践中工作人员需及时对地理信息系统采集的数据和信息进行汇总、设计，确保数据具有时效性。地理信息系统在采集数据时可选择方法较多，工作人员可选择定位系统来进行数据局部采集和定时更新，并以此为基础设定检测的坐标，从而确保露天矿山测绘中数据采集的合理性和科学性。同时，工作人员可借助扫描仪、数字设备来开展资料普查及数据采集工作，确保不同数据可作为独立个体存储于数据库内[5]。第二，数据处理。在加工、处理地理信息系统获取数据时，工作人员应以便捷为主要目标。在加工地理信息系统数据的过程中，应将露天矿山测绘对象属性和特征明确化，通过结合测绘实际情况来了解测绘数据特征、时间特征等，在掌握测绘对象实用价值和空间特征的基础上，确保露天矿山测绘更优质和高效。在处理地理信息系统数据的过程中，应做好误差分析工作，以避免运行中出现误差。同时，工作人员需做好投影地图，借助处理数据来规划更为科学的坐标，以便后期数据快捷查找。第三，数据分析管理。为了确保地理信息系统能更有效发挥在露天矿山测绘中的实践作用，工作人员可对数据进行科学规划，实现数据有效分析和管理目标。露天矿山测绘中的数据分析起着极为重要的作用，借助地理信息系统来对数据进行分析，可为测绘科学运行奠定坚实基础，工作人员应以统计学和图论作为基础，来分析数据空间结构，从而更科学规划露天矿山测绘工作。在大数据背景下，地理信息系统数据应打破文件管理形式，对获取数据进行分类、储存，并规划数据管理库和数据系统，从而更好地发挥露天矿山测绘中数据库功能，实现属性、图形间良好转化目标。

总之，科技性更高、创新性更强的地理信息系统在露天矿山测绘中起着重要作用，工作人员应合理应用地理信息系统来制定科学测绘方案和生产制度，合理规划露天矿山开采计划，从而优化矿山的测绘质量和开采效果。

4 结语

总而言之，地理信息系统含有完整的信息系统和数据系统，其在露天矿山测绘中的应用可最大限度提高测绘工作空间分析的准确性，实现露天矿山测绘合理规划、科学决策、高效设计以及严谨工作等目标。因此，相关部门在进行露天矿山测绘时应加大对地理信息系统建立和实践的研究力度，制定更为科学的测绘方案，充分发挥地理信息系统测绘功能，在节约资金、人力、物力成本的同时，提高测绘的精准性、时效性、工作质效，从而为我国露天矿山测绘长远发展奠定坚实基础。