智慧矿山测绘地理信息数据共享服务模式探讨

李建强

（甘肃煤田地质局一四六队，甘肃 平凉 744000）

没有发展地理信息，就不可能实现经济发展，而在智慧矿山的建造过程中，必须要用到地理信息。地理信息是矿山规划与开发的主要方法，同时也为智慧矿山的建设提供有力支撑。因此矿山企业还要以矿山建设为基础，对测绘地理信息在矿山发展中的地位进行剖析，探索智慧矿山中测绘地理信息共享服务方式的重要性。

1 智慧矿山的概念

智慧矿山是矿山未来发展的必然趋势，同样也是建设矿山的关键性目标之一。智慧矿山是数字化发展的产物，顾名思义，智慧矿山的意思就是智能化、智慧化，简单的讲就是一座基于网络信息技术为基础构建的矿山，可以极大的提升矿企经济效益。有学者曾经表明“现在是资讯信息和数据的年代。”信息数据充斥着人类的日常活动，为人类的日常活动提供了极大便利，比如互联网、物联网等信息技术的兴起，有效提升了矿山开发和建设工作，再比如物联网处理系统，在线服务系统等[1]。智慧矿山是当前矿山建设的一个主要目标，是信息化时代和现实生活的有机融合，通过不断加强建设信息化矿山，可以有效利用信息技术为能源生产企业提供更加优质的服务。

2 测绘地理信息的必要性

在对矿山地理数据进行缜密的分后建立了智慧矿山。现如今，中国基本实现了地理信息数据基本资料的采集和覆盖，并利用电脑技术建成了地理信息数据库。目前地理信息有关部门正努力建设一套高精度地理信息数据系统，从海洋、陆地到山川、河流、空气，从静止到动态，从陆地到空间站，从各个方面进行全面、多层次、多角度的测绘地理信息，以期为矿山的建设和发展提供一个更加准确和完整的地理信息数据，从而促进矿山更好的发展[2]。

首先，要确定矿山位置。矿山建设工程规划是影响矿山建设发展的一个重要因素，而这一方面的工作主要建立在地理信息服务的基础上。只有按照测绘出的地理信息数据，才能得到详细的规划信息，并根据矿企发展的需要进行规划设计工作，同时还要做好对周围的交通、空间、地理信息等情况的分析。技术人员通过对矿区开发计划的优化完成项目选址工作。

其次，开发和建设矿山的物联网。在智慧矿山建设中，物联网技术是一项重要的基础性工作，而地理信息系统就是利用物联网实现对矿山开采和工程施工地区地理信息的绘制和分析。总体而言，一套完整的装备在提升信息精确度上有着无可取代的优越性，所以随着智慧矿山的建设与发展，必须加快物联网的建设。加强物联网信息的准确性是加强矿山网络监测、增强智慧矿山建设、提升矿山信息精确度的重要基础。

最后，加强智能化的运用。要想实现矿山智能化就必须要有一个统一的信息化系统，而信息化系统的建设则离不开信息技术的支持[3]。智慧矿山的构建和开发还需地理信息服务的映射。测绘与提升地理信息服务是推动智慧矿山发展和建设的一项关键举措，而智慧矿山的发展和应用也需要地理信息数据共享服务技术的支撑。

3 智慧矿山测绘地理信息数据共享服务发展现状

智慧矿山测绘地理信息数据共享服务涉及煤矿产业的全生产周期，主要涉及到的技术有：BIM技术、人工智能技术、云计算技术和大数据技术，不同技术之间相互独立又相互联系，搭建了整体的信息数据共享服务体系。

3.1 智能规划与设计

智慧矿山测绘地理信息数据共享服务的成功应用，使得信息技术煤矿产业在设计、施工、管理、运维等不同阶段发挥强大的功能，可以不拘泥于单一领域，在煤矿产业建设全生命周期内发挥出色的技术优势。BIM（Building Information Modeling）技术是当下建筑工程中所运用的新型工具，在地理测绘信息数据共享服务方面起着举足轻重的作用。BIM技术是以数字化方式表达设施对象的物理与功能特性，作为一类可共享信息的知识体系存储并传递设施对象的信息，为设施的全生命周期各类决策的制定与实施提供依据，BIM体系应兼容相关利益方在不同阶段的信息编辑与更改，保障不同主体履行相应职责，协同完成项目。从世界范围看，美、北欧等国家地区的BIM技术应用起步早且技术发展成熟，强制技术推广应用；英、韩、新等国家地区的BIM技术强制应用进入快车道；日、澳等国家地区未进行强制，但已有本土化的BIM执行标准。我国BIM技术研究较晚，在建筑工程中的应用时间较短，主要体现在施工阶段[4]。随着现代煤矿产业建设节奏的加快，以及更多企业对BIM技术保持紧密关注。作为行业的先驱，很多煤矿企业计划并利用BIM技术开展方案规划与图纸设计，通过测绘地理信息数据共享模拟煤矿全景，强调设计重心前移、共享协同设计、深化设计、可视化设计控制等问题落实，以求增加初期挖掘作业的科学性，统筹在方案创新方面的技术配置。利用BIM技术加强了整体建设力量，可用于检查施工缺陷或直接构建三维模型模拟施工进度与工艺要求，可配合完成知识管理，进一步优化改良煤矿挖掘作业方案。

3.2 智能信息与装备

我国现代煤矿产业的测绘智能技术研究和应用目前仍处于初期阶段，部分核心数据与技术依赖从国外引进，对先进智能建造装备依赖程度较高，平均50%以上的智能数据与建造设备需要进口。尤其是智能建造设备的核心——人工智能，由美国、英国等为代表的发达国家走在世界发展前列，德国更是早在2012年就推行“工业4.0计划”，以服务机器人为重点加快智能机器人的开发和应用。但是据相关数据统计，2020年，全球人工智能核心产业规模已超过370亿美元，中国人工智能核心产业规模占比超过15%[5]。这意味着我国在智能数据方面已经占据了一席之地，我国智慧矿山测绘地理信息数据服务也以此为依托，获取了大量高质量数据信息，为我国煤矿产业的发展奠定了坚实基础。

3.3 智慧运维

智能矿山测绘地理信息数据共享服务的不断创新和应用，让现代煤矿的功能价值持续得到增强。从现阶段看，搭载先进数据基础形成的智慧矿山，可积极对煤矿挖掘设计和施工各环节进行信息化、智能化融合改造。在数据共享过程中，云计算和大数据技术是互联网数据用户对资源进行共享的一种新型模式，从服务器到网络、从硬件到软件均可以进行必要的共享，所有资源均可上传至云服务器，虚拟服务器的容量扩展性较强。用户通过云计算可减少交互和管理流程，可快速按照需求找到合理的资源，云计算支配的相关网络系统可实时按照用户需求完成动态部署、配置以及监控。

3.4 地域差别过大

由于我国国土较广，地势地形差异较大，不同地区的煤矿拥有着不同的地质水文条件，直接使得各个地区都有适配自身的智慧矿山运行模式。部分以煤矿业为主的省份智慧矿山测绘地理信息服务共享服务体系较为成熟，对于智慧矿山管理的有效发展提供了扎实的基础。而部分煤矿产业发展缓慢的省份由于缺乏经验，在地理测绘信息共享的发展上磕磕绊绊，至今都没有达到良好的效果。这使得智慧矿山在我国煤矿行业整体发展中遇到了较大的阻碍，若想真正施行智慧矿山信息技术共享服务的全面推广，就要保证落实到全国各地，不能使地区之间的差异越来越大，最后打破了煤矿业平衡，否则反而会导致经济水平差异过大，部分省份人才流失人口老龄化等诸多社会问题。

3.5 智慧矿山测绘地理信息共享服务整体水平有待提升

传统煤矿产业发展已经较为成熟，各地煤矿业的发展大多形成固定模式，即以盈利为主。这就造成了盲目开采导致的生态破坏问题，对煤矿行业的发展产生了极坏的影响。而在信息化时代中，智慧矿测绘地理信息共享服务推行的基础就是我国煤矿行业的整体稳定。信息共享服务若想顺利发展，就一定要建立健全煤矿生产体系，完善各项功能，不要只将目光放在盈利上，更要去关注整煤矿项目的绿色生产与可持续发展，满足生态需求，为智慧矿山测绘地理信息服务在我国的发展提供扎实的基础[6]。

4 智慧矿山测绘地理信息数据共享服务模式探讨

4.1 持续更新测绘地理信息服务模式

智慧矿山在开展基础技术创新的同时，还要进一步优化服务职能，强化实效性，充分发挥其综合效益，提升资源可利用率，为智慧矿山的发展提供更为准确的信息化服务，满足其建设需要。此外，由于测绘地理信息主要是为智慧矿山建设提供相应的服务，其内容比较繁琐，并且还牵扯到矿山企业发展的方方面面，所以在矿山企业发展过程中，就要针对企业发展的各种需要，制订出合适的解决方案，这样才能够更有针对性[7]。与此同时，矿山企业的技术创新也要围绕着矿山企业的发展和建设为中心，按照矿山建设中的相关信息提供技术支持，从而达到最好的效果。测绘地理信息的首要任务是优化智慧矿山的基础设施和提供的服务，推动技术创新，提高测绘地理信息数据共享服务能力。

4.2 融入大数据技术，构建服务条件

随着科技的飞速发展，数据日益成为人类社会发展的一个重要内容，人们生活中的每一项活动都可以创造出大量的数据，数据信息存在生活着中的各个方面。将大数据技术引入到测绘地理信息系统中，可以有效的提升数据准确率，并将数据服务理念融入其中，将各种矿山地质勘查信息的数据融合在一起，既可以有效提升信息数据的处理速度，又可以在智慧矿山开发中融入矿山发展数据作为参考，使各类数据得到最大程度的使用，从而达到更好的工作效果和准确性，进一步为智慧矿山的发展做好服务。当今世界是一个充满数据和信息的时代，数据已经渗透到了人们日常生活的各个环节中，数据的使用已经成为规划矿山发展和建设的重要内容，是推动智慧矿山发展的关键因，融入大数据技术能够有效提高测绘地理信息服务的精确度，提升矿山服务水平，使其在智慧矿山的发展中发挥出应有的作用，使之能够更好的适应智慧矿山的发展，达到智慧矿山可持续发展的目的。

4.3 防止成本超支

无论多么专业的团队，在大型没煤矿项目中都会出现超出预算的现象。智慧矿山测绘地理信息数据共享服务为煤矿开采提供技术支持，根据整体开采工程规模、工程开发类型和项目主力人的个人能力水平等具体要素进行成本估算。估算过程中会对工程起始与截至日期进行计划，并通过信息数据共享服务提供的历史信息制定工期以及时间表。与此同时智能信息化技术也可实现培训材料与员工的异地同步，即使员工不能参与实地培训，也能通过线上培训的方式增长相关技术知识，提升其专业素养，有效节约了培训过程中的人力资源成本，同时有效节约了项目生产的时间成本，进而缩短工期，加快矿山建设，使其迅速投产。

4.4 通过生成式设计 （Generative Design）进行方案制定

智慧矿山信息模型是一个基于3D模型的过程，为煤矿挖掘、加工和工人提供更加直观的建筑信息，以有效地规划、设计、建造和管理建筑物和基础设施。为了规划和设计建筑物，3D模型需要考虑煤矿所在地的地质、水文、机械、电气和管道（MEP）计划以及各个团队的活动顺序。设计过程中最主要的矛盾是由于沟通不及时，煤矿工程下属各子团队对项目模型的构建可能会产生冲突，为此，信息共享尤为重要，各子团队在进行设计时要使用计算机进行数据共享，利用计算机识别冲突，保证子团队模型构建组合的合理性，避免返工。智慧矿山测绘地理信息数据共享服务可将设计过程中存在的变量进行统一整理，同时自动依据工程规划提供备选设计方案。

4.5 风险缓解

信息化技术可以把控煤矿生产中存在的风险。每个煤矿生产过程中都会有伴生风险，其中包括煤矿生产质量，煤矿矿井生产安全问题，矿山建设时间成本等。因项目内包含诸多子团队，分别进行不同领域的作业，导致其风险发生概率与矿山规模成正比。如今将智慧矿山测绘地理信息数据共享服务运用到煤矿生产之中，可以有效识别风险，根据风险优先级确定规避方案，项目施工方可以充分利用现有资源有效避免事故发生。

4.6 项目规划

智慧矿山测绘地理信息数据共享服务在煤矿生产中的使用项目之一是使用机器人自动捕获煤矿所在地的图像，进行3D临摹并将数据导入，以此为项目制定合理间距。如果煤矿生产过程中某一环节出现问题，相关领域的处理人员就可以及时发现问题并解决问题，随后在使用信息共享技术进行成果验收，检验问题是否解决。该项技术时建立在算法的反复实验基础上，它可以将项目内容进行自动重组，并选取最优化的备选方案，既能促进煤矿生产项目合理规划，还能随着时间线的拉长精细化方案。

4.7 解决劳动力短缺问题

劳动人员数量大幅度减少以及社会各界对煤矿需求量增加的愿望使得煤矿企业加快智慧矿山测绘地理信息数据共享服务的运用。煤矿生产企业开始使用信息化技术来合理规划工作人员与自动化器械，通过多种排列组合选取最优化的人工与机器配合方案，项目负责人可根据该方案指挥工作人员及时到岗，保证项目按工期顺利完成。综上所述，智慧矿山测绘地理信息数据共享服务将通过智能技术使煤矿生产工程变得更加智能和自主。

4.8 人工智能和建设中的大数据

在信息化时代，创建大数据库已经成为了各行各业在时代中持续发展的重中之重，利用信息化技术，庞大的煤矿测绘地理数据被汇总到数据库当中，成为建筑项目可以依赖的可靠经验。其中无论是从移动设备终端、无人机航拍获取的图片信息，还是从安全传感器、煤矿数据扫描设备所获取的数据信息，都互相交织成庞大的信息网络，最终汇总到信息数据库，这为煤矿生产行业专业人士和提供了分析数据并从中获益的机会。

5 结语

综上所述，随着我国信息技术的不断发展和进步，矿山企业在实际发展建设中逐渐融入了物联网、大数据等技术，进而产生了智慧矿山，推动了矿山建设快速发展。为适应智慧矿山发展需求，测绘地理信息数据共享服务模式也进行可更新，其在智慧矿山建设中能够起到更新测绘地理信息服务模式、融入大数据技术，构建服务条件、预防顶板事故发生、监督采掘工程质量等服务作用，为矿山的可持续发展夯实基础。