煤礦地質(zhì)測(cè)量空間信息系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)分析

盧 山 陳惠均

（四川省煤田地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院， 四川 成都 610072）

1 我國煤礦地質(zhì)測(cè)量空間信息系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

較大型的煤礦企業(yè)中，信息系統(tǒng)的融入再次促進(jìn)其煤礦生產(chǎn)工作的整體水平。而從當(dāng)前大環(huán)境來看，大部分煤礦企業(yè)的信息系統(tǒng)運(yùn)用水平較弱，實(shí)質(zhì)性應(yīng)用不強(qiáng)，集中體現(xiàn)在以下方面：（1）從應(yīng)用方式來看，信息系統(tǒng)的應(yīng)用具有較強(qiáng)的獨(dú)立性，且工作內(nèi)容較為單一，而大部分情況下，信息系統(tǒng)的應(yīng)用情況卻依附于多個(gè)部門，被分散開展，繼而產(chǎn)生眾多繁雜的數(shù)據(jù)。（2）應(yīng)用的內(nèi)容方面，對(duì)信息系統(tǒng)的應(yīng)用并沒有發(fā)揮其深層次的實(shí)質(zhì)性效力，大多時(shí)候集中在一系列基礎(chǔ)模塊工作的處理，例如監(jiān)測(cè)信息與生產(chǎn)安全的信息。具體來說，信息展示方面，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的查詢收集、整合與統(tǒng)計(jì)分析、存儲(chǔ)與歸檔僅僅用于在工作的基礎(chǔ)信息。如此，即造成信息資源的單一性以及形成一定程度的信息孤島現(xiàn)象，各信息主體之間產(chǎn)生一定閉塞而聯(lián)動(dòng)性不強(qiáng)，導(dǎo)致信息資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

2 煤礦地質(zhì)測(cè)量空間信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 空間信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的整合收集與分析

煤礦地質(zhì)的測(cè)量與開采，其對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫的建立是一個(gè)動(dòng)態(tài)性、隨時(shí)增減的過程[1]。煤礦開采過程中，煤礦的開采情況具有不穩(wěn)定性，產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)信息，例如地質(zhì)、水文、測(cè)量條件與開采信息、儲(chǔ)存情況、人力資源的分配以及總體經(jīng)濟(jì)效益都會(huì)受其影響。這些信息必須同步進(jìn)行整合分析，以滿足各個(gè)部門對(duì)于信息的實(shí)時(shí)需求而保證工程的順利開展。通常，空間信息系統(tǒng)主要運(yùn)用C-S和B-S兩種管理模式。C-S模式，主要是測(cè)量人員用于對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的操作，測(cè)量人員通過C-S管理模式對(duì)數(shù)據(jù)開展日常管理、修改、更新等。B-S模式則是用于煤礦開采的后勤或相關(guān)管理部門的輔助工作，對(duì)所需數(shù)據(jù)予以訪問、查詢，參考數(shù)據(jù)然后對(duì)比煤礦開采情況與煤礦經(jīng)營(yíng)情況進(jìn)行相應(yīng)的分析，再根據(jù)市場(chǎng)變動(dòng)情況以調(diào)整開采計(jì)劃。大部分的國資煤礦產(chǎn)業(yè)，由于在建國以來就開始開采煤礦，多年的開采積攢了豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，但同樣也形成了一定的傳統(tǒng)固化思維。因此，空間信息系統(tǒng)的重要運(yùn)作效能之一，即是獲取對(duì)應(yīng)的實(shí)質(zhì)性價(jià)值的資料信息。

2.2 測(cè)量工作中融入GIS地理信息系統(tǒng)

在煤礦地質(zhì)測(cè)量工作中融入地理信息系統(tǒng)（GIS系統(tǒng)），處理所測(cè)量出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，建立起直接可視化、在線處理的數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)可自動(dòng)生成生產(chǎn)實(shí)際需求對(duì)應(yīng)的圖件。例如，煤巖層含量的對(duì)比圖與采掘工程的平面設(shè)計(jì)圖，讓數(shù)據(jù)分析人員更為直觀的了解到煤礦開采與生產(chǎn)的實(shí)際狀況，對(duì)整個(gè)過程予以實(shí)時(shí)嚴(yán)密的監(jiān)控，及早及時(shí)的進(jìn)行問題的解決，時(shí)刻做到確保煤礦開采與生產(chǎn)的安全性。GIS系統(tǒng)，利用某個(gè)地區(qū)的地理空間數(shù)據(jù)信息，通過三維立體的數(shù)據(jù)具象化形式，以此更加精準(zhǔn)的體現(xiàn)煤礦開采與生產(chǎn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化情況，對(duì)煤礦的地質(zhì)信息進(jìn)行同步檢測(cè)，詳細(xì)、準(zhǔn)確地上傳至總數(shù)據(jù)庫中，方便后續(xù)工作的開展。此外，即是直接提升煤礦生產(chǎn)的安全性，增強(qiáng)煤礦地質(zhì)測(cè)量技術(shù)水平的先進(jìn)性，以此不斷促進(jìn)煤礦地質(zhì)測(cè)量工作的效率與總體質(zhì)量，為煤礦的生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的安全保障。

2.3 制圖工作中運(yùn)用數(shù)字化處理技術(shù)

數(shù)字化制圖技術(shù)，簡(jiǎn)單來說即是必須掌握最為基礎(chǔ)的CAD、mapinfo等制圖軟件的精通使用[2]。信息化與數(shù)字化的測(cè)量體系，可有效拓展煤礦產(chǎn)業(yè)的真正作用與實(shí)質(zhì)性價(jià)值，不斷提升煤礦開采的效率與品質(zhì)。精通數(shù)字化制圖技術(shù)，通過對(duì)空間圖形、數(shù)字的使用，對(duì)空間元素的具體性質(zhì)與具體凸顯進(jìn)行實(shí)質(zhì)具象化的處理，利用坐標(biāo)軸形式對(duì)主體對(duì)象進(jìn)行更為直觀的描述，繼而更高效地處理地質(zhì)測(cè)量的數(shù)據(jù)，為煤礦的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。為更有效的落實(shí)中國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展理念，煤礦地質(zhì)測(cè)量工作正逐步應(yīng)用更為智能化、先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新優(yōu)化。以煤礦生產(chǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)作為基本前提條件，根據(jù)煤礦生產(chǎn)的綜合情況，使用對(duì)應(yīng)的先進(jìn)設(shè)備與技術(shù)，而后將生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合類比分析，對(duì)煤炭資源進(jìn)行科學(xué)、合理的預(yù)測(cè)框架的建立，保證煤礦的安全生產(chǎn)。對(duì)煤礦的生產(chǎn)決策進(jìn)行契合實(shí)際的改進(jìn)優(yōu)化，確保地質(zhì)信息數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性基礎(chǔ)之上，對(duì)各數(shù)據(jù)的圖件進(jìn)行嚴(yán)密的審核、驗(yàn)收，以此更準(zhǔn)確的計(jì)算每月的礦巖量，制定生產(chǎn)驗(yàn)收?qǐng)?bào)表，可保證煤礦處在的高效、自動(dòng)化、信息化的發(fā)展道路之上。

2.4 三維模型在測(cè)量工作中的應(yīng)用

煤礦地質(zhì)信息的測(cè)量過程中，三維（以下簡(jiǎn)稱3D）模型的運(yùn)用，可對(duì)煤礦生產(chǎn)工作進(jìn)行全過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控[3]。3D模型的制作、觀察過程中，對(duì)存在問題可有效提高補(bǔ)救的實(shí)效性，繼而有效降低煤礦生產(chǎn)過程中安全事故的發(fā)生率。3D結(jié)構(gòu)模型最大作用即是幫助測(cè)量人員更精準(zhǔn)的判斷、分析地質(zhì)情況。而囿于數(shù)據(jù)的采集與生成存在應(yīng)用形式的局限性，3D模型相對(duì)存在一定程度的缺陷，無法直接性的運(yùn)用到地質(zhì)測(cè)量過程中。中煤科學(xué)院基于結(jié)構(gòu)模型，研發(fā)了相關(guān)管理系統(tǒng)，主要用于對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，可同步聯(lián)合結(jié)構(gòu)模型而開展，聯(lián)合其中各項(xiàng)數(shù)據(jù)與圖件，對(duì)煤礦地質(zhì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)、精確的整合收集與類比分析，并可迅速集約記錄在總數(shù)據(jù)庫。現(xiàn)今煤礦行業(yè)通常使用 MSGIS.0系統(tǒng)，對(duì)煤礦的測(cè)量勘察與實(shí)際開采生產(chǎn)等主要工作方面進(jìn)行更高效的管控，有效提高了煤礦地質(zhì)測(cè)量工作的效率與質(zhì)量，確保煤礦地質(zhì)測(cè)量工作開展的科學(xué)性、系統(tǒng)性、穩(wěn)定有序，而相繼降低煤礦生產(chǎn)的安全事故發(fā)生率。

3 煤礦地質(zhì)測(cè)量空間信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)析

煤礦產(chǎn)業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的重要支柱，當(dāng)前煤礦產(chǎn)業(yè)正在高速的開展信息化建設(shè)，煤礦地質(zhì)測(cè)量的信息化管理也明確了更高層次的發(fā)展方向[3]。其主要體現(xiàn)：拓寬數(shù)據(jù)信息的獲取渠道、決策支持的智能化開展以及礦井建設(shè)的數(shù)字化。當(dāng)前全民信息時(shí)代，獲取信息的門檻逐漸低廉化，煤礦地質(zhì)測(cè)量的信息同樣如此。當(dāng)前勘察工作模式已經(jīng)呈現(xiàn)出立體化，對(duì)測(cè)量過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行多維度、更嚴(yán)密規(guī)范化的記錄歸檔，對(duì)資料進(jìn)行更為全面、深入、綜合化、直接可視化的分析處理，且持續(xù)性的不斷優(yōu)化完善、創(chuàng)新。煤礦地質(zhì)測(cè)量的機(jī)械化作業(yè)，地質(zhì)條件的穩(wěn)固可靠性是工作開展的基本前提，測(cè)量信息系統(tǒng)通過運(yùn)用仿真模擬技術(shù)，使得復(fù)雜多樣化的地質(zhì)信息更為直觀的展現(xiàn)在我們面前，促進(jìn)技術(shù)人員進(jìn)行更為精確、高效的分析處理。礦井的數(shù)字化建設(shè)，是保證礦井更高層次科學(xué)技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)有力動(dòng)能之一，可使得礦井的設(shè)計(jì)、規(guī)劃管理能夠更為多元化的展現(xiàn)，且同時(shí)可加強(qiáng)數(shù)據(jù)信息分析的精確性，保證資源得到合理的分配。鑒于此，各個(gè)管理系統(tǒng)的信息共享、聯(lián)動(dòng)處理是煤礦產(chǎn)業(yè)高層次發(fā)展的大趨勢(shì)之一。

4 結(jié)語

煤礦地質(zhì)測(cè)量工作并非固化模式，而是基于規(guī)范的操作細(xì)則，結(jié)合煤礦實(shí)際開采情況而聯(lián)動(dòng)開展。煤礦測(cè)量工作存在一定的不確定性、動(dòng)態(tài)性，雖然人工處理較為精細(xì)，若對(duì)于各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集、整合、分析、歸檔等等資料處理工作都主要依托于人工，并無法全面支撐起煤礦現(xiàn)代化作業(yè)的高精尖要求。尤其是面對(duì)重大災(zāi)害事故，對(duì)內(nèi)在信息的搜集都很難做到快速、精確，更為先進(jìn)、智能化的信息技術(shù)的融合無疑是非常有效的填補(bǔ)了這一困境。地質(zhì)測(cè)量各項(xiàng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)端同步操作，使得煤礦地測(cè)工作更加高效性、安全性、精準(zhǔn)性。