基于GlS技術(shù)的礦山精細(xì)地形測(cè)繪系統(tǒng)

王巧月， 賈 磊，張 銘

（1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局地質(zhì)信息中心，江蘇 南京 210000；2.江蘇華東有色深部地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局資源調(diào)查與評(píng)價(jià)研究院），江蘇 南京 210000；3.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八一〇隊(duì)，江蘇 南京 210000）

GIS技術(shù)作為一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，主要的作用是通過(guò)對(duì)礦山相關(guān)的地理模型及地形空間數(shù)據(jù)庫(kù)等不同形式，對(duì)測(cè)繪相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理和分析[1]。利用GIS技術(shù)建立的測(cè)繪系統(tǒng)具有良好的空間性和動(dòng)態(tài)性，能夠?qū)ΦV山地形信息數(shù)據(jù)的采集、處理、管理等方面的工作提供一定程度的幫助。其次，GIS具有良好的數(shù)據(jù)分析能力，由于該項(xiàng)技術(shù)具有對(duì)數(shù)據(jù)信息的預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)信息的綜合分析以及對(duì)地理空間的分析能力，因此加入GIS技術(shù)的測(cè)繪系統(tǒng)在對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，不僅可以有效的促進(jìn)礦山地形測(cè)繪的效率，同時(shí)還能提高對(duì)地理位置的精細(xì)化測(cè)量，為人們的決策及規(guī)劃工作的展開(kāi)提供更好的數(shù)據(jù)支持。

1 礦山精細(xì)地形測(cè)繪系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）礦山測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。礦山精細(xì)地形測(cè)繪系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)主要負(fù)責(zé)對(duì)礦山地形數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。地形數(shù)據(jù)信息涉及到地質(zhì)勘查、生產(chǎn)勘查中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)礦山精細(xì)化地形測(cè)繪的基礎(chǔ)，其主要形式是通過(guò)圖、表，存儲(chǔ)存在測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。圖1為礦山測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。儲(chǔ)存在礦山測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)信息可分為兩大類，一類是用于描述礦山地形的數(shù)據(jù)信息，主要包括基本數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)。另一類是用于描述工程信息的數(shù)據(jù)，包括采礦涉及以及開(kāi)拓系統(tǒng)等，對(duì)于礦山測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)的管理主要是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理和維護(hù)，主要包括輸入、修改、刪減、查詢、打印等基本操作。

圖1 礦山測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

（2）可視化子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。可視化子系統(tǒng)主要分為礦山地形模型構(gòu)建顯示模塊、剖面剖切顯示模塊、CAD接口、數(shù)據(jù)模擬接口模塊等。圖2為本文測(cè)繪系統(tǒng)中，可視化子系統(tǒng)的流程圖。

從圖2中可以看出，可視化子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向，將地形數(shù)據(jù)導(dǎo)入，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的模型構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山地形模型的一系列操作，再通過(guò)專業(yè)的應(yīng)用接口，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬的應(yīng)用，為后續(xù)測(cè)繪提供數(shù)據(jù)支持。

圖2 可視化子系統(tǒng)流程圖

按照建模數(shù)據(jù)的格式建立上文所述的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的導(dǎo)入，建立礦山地形三維模型，并對(duì)該模型進(jìn)行縮小、放大、旋轉(zhuǎn)等操作。

該模型可以對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行單獨(dú)的顯示，例如能夠?qū)Φ貙印鄬印⒌V體等分開(kāi)進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)、平移等操作。為三維可視化程序編制一個(gè)CAD接口，能夠?qū)⑷S可視化模型剖面轉(zhuǎn)化為CAD文件格式，并將所有有效信息全部保留，包括礦山邊界坐標(biāo)等，在CAD中添加斷層等結(jié)構(gòu)，完成對(duì)礦山地形的測(cè)繪會(huì)更加方便。

（3）GIS測(cè)繪設(shè)計(jì)。GIS測(cè)繪技術(shù)具有良好的綜合分析和評(píng)價(jià)的功能，在對(duì)礦山地形進(jìn)行測(cè)量之前，首先要對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行初步的預(yù)判，再制定出合理的決策方案，以此可以有效的降低在測(cè)量過(guò)程中造成的誤差，提高后續(xù)測(cè)繪工作的精確度。GIS測(cè)繪技術(shù)主要是將地面、井下測(cè)量的數(shù)據(jù)信息、礦山地質(zhì)資料以及采礦及其它資料轉(zhuǎn)換為數(shù)字的形式發(fā)送到礦山文本編輯模塊以及礦山分析模塊當(dāng)中，在將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行保存，再通過(guò)可視化子系統(tǒng)得出各類計(jì)算成果、文字資料、各類礦圖資料、報(bào)表等數(shù)據(jù)信息，完成對(duì)礦山地形的測(cè)繪工作。同時(shí)，將GIS技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可以有效提高測(cè)繪系統(tǒng)的繪圖能力，與人工測(cè)繪相比，計(jì)算機(jī)的繪圖速度更快、精確度更高，還可以大大降低測(cè)繪的成本。在GIS技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立區(qū)域信息子系統(tǒng)能夠更加全面地將礦山多個(gè)區(qū)域的環(huán)境資源以及地理信息情況進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)于礦山的精細(xì)地形測(cè)繪工作具有重大的意義。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的基于GIS技術(shù)的礦山精細(xì)地形測(cè)繪系統(tǒng)的精確度，將該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的礦山地形測(cè)繪方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。首先利用仿真平臺(tái)構(gòu)建一個(gè)已知相關(guān)地形數(shù)據(jù)信息的礦山地形三維立體模型。分別利用本文系統(tǒng)和傳統(tǒng)測(cè)繪方法，對(duì)該模型的地形進(jìn)行測(cè)繪。再對(duì)兩組測(cè)繪結(jié)果進(jìn)行測(cè)量，比較兩種測(cè)繪結(jié)果的相關(guān)數(shù)值，再與實(shí)際數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，圖表1所示。

通過(guò)表1可以看出，與實(shí)際的數(shù)據(jù)相比較，在5組數(shù)據(jù)類型中本文從測(cè)繪系統(tǒng)的測(cè)繪結(jié)果比傳統(tǒng)測(cè)繪方法的測(cè)繪結(jié)果更加接近實(shí)際數(shù)值，且本文構(gòu)建的測(cè)繪系統(tǒng)能夠精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位，而傳統(tǒng)方法只能精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。因此通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以證明，本文構(gòu)建的測(cè)繪系統(tǒng)的精準(zhǔn)度更高，更具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。本文系統(tǒng)利用GIS技術(shù)對(duì)地理空間信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理，不僅可以完成大量人工無(wú)法完成的工作，同時(shí)也能夠促進(jìn)礦山信息數(shù)據(jù)應(yīng)用管理效率的提高。

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文構(gòu)建的礦山精細(xì)地形測(cè)繪系統(tǒng)能夠說(shuō)明GIS技術(shù)在礦山地質(zhì)測(cè)量中起到了重要的作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦山地質(zhì)信息的高效管理，同時(shí)還可以推動(dòng)礦山地質(zhì)勘探工作更加科學(xué)化進(jìn)行，提高測(cè)量結(jié)果的精度，減少測(cè)量工作中產(chǎn)生的誤差，因此在今后的研究中，還將對(duì)GIS技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，將其應(yīng)用于更多礦山工作當(dāng)中。