地理信息系統在露天開采金屬礦山測量中的應用

王曉東

（中國黃金集團內蒙古礦業有限公司，內蒙古 呼倫貝爾 021400）

對于金屬礦山來說，想要對其進行開采就必須進行基礎的數據測量。由于礦山的本身位置特殊性，加上長期的開采過程，對于地勢、地形的破壞極其嚴重，很容易在不清楚內部環境的情況下出現諸多安全問題。礦井內部情況極為復雜，因此結合周圍環境條件制定對應的數據安全測量計劃十分重要，以盡量避免由于把控工作進程能力較弱導致的工作失誤，降低工作安全風險[1]。而地理信息系統能夠深入原本需要實地考察的礦井內部，結合區域信息將其內部的具體環境情況以三維圖的方式展現在測量人員面前，無論是地理條件還是工作環境都能在有充足資料的基礎上讓工作人員獲得足夠的地理信息，快速熟悉工作環境以制定更為安全的工作計劃，為展開后續的礦區工作奠定基礎。

1 地理信息系統概述

（1）概念。地理信息系統顧名思義是對區域地理信息進行測量分析的一種工具，涵蓋諸多專業內容，包括地圖學、地理學以及計算機技術等，多種技術的綜合應用使得其能夠快速收集目標區域信息并對其進行完整分析。通過地理信息系統能夠對已經搜集信息完畢的區域進行探查，包括所在區域上層的大氣層信息、內部環境條件等，隨后在計算機技術的輔助下對礦區的地理狀況進行深入分析[2]。地理信息系統不僅提高了開采與礦山測量環節數據信息的獲取準確度，其多種信息搜集與應用優勢使得其在地質勘探以及嫌犯定位方面同樣具有極高的應用價值。

（2）特點。地理信息系統中包含了大量的信息數據，通過網絡層面的系統互聯與信息互通，真正實現了平臺數據共享功能，方便對信息進行實時查詢以提高工作效率。地理信息系統具有多元化特征，大量的數據使其為后續的安全開采計劃制定提供了信息基礎；任何時間段以及地理位置的信息，都能在地理信息系統的輔助應用下進行搜集，并根據所在地的環境條件標準當前情況，追蹤信息變化并對其進行實施更新。不僅僅是地表信息，其廣泛的探測定位使得其對于大氣層數據也有明確的搜集手段，其在各個方向上都有極強的時空性，體現了其時空性的應用特性[3]；即使存有大量的地理信息，地理信息系統也能快速對其進行分析，對于各種環境均有極強的適應性；數據在獲取后地理信息系統能夠根據各類數據信息快速構建三維模型，繼而幫助預測地理條件的階段性變化，掌握計劃制定的主動權以降低工作風險。

（3）功能。地理信息系統包含多個信息搜集與分析過程（測量、采集、存儲、分析以及預測等），這些過程的存在使得其能夠充分調動與之配套的先進技術，為測量人員數據的整理與分析提供基礎依據。將地理信息系統應用至實際的礦區工作過程中，能夠對該區域的地理條件進行充分分析，包括礦區周圍的建筑分散情況以及影響數據獲取精度的因素等，進一步判斷其影響程度，為安全施工計劃的完善提供數據基礎分析報告[4]。在獲取到足夠數據后，地理信息系統就能將信息整理后構建三維圖，從而讓工作人員能夠更加直觀的了解到礦區內部的環境條件以及建筑分布情況，了解周圍的環境有助于提高區域工作的安全等級，并能根據模擬圖制定礦區工作計劃，避開危險區域以降低施工風險。

2 系統應用現狀

地理信息系統極大的應用優勢使得其逐漸成為了常用的用于礦區測量的手段，尤其是在開采過程中通過數據分析能夠快速確定最佳的開采路線。國外應用地理信息系統的時間較早，通過長期的實踐地理信息系統也在不斷被完善，其存在的一些應用問題也被一一解決，逐漸趨向于穩定化發展，在應用時能夠更好的探明礦區條件為工作人員提供有效指導意見。

相較于國外，我國應用地理信息系統的時間較晚，在給日常工作提供足夠方便的同時也在實踐中逐漸發現其存在著諸多問題，應結合使用經驗對其不斷進行改進。一些具有地理條件復雜以及大規模特性的礦區，地理信息系統不能將礦區的各處信息展現出來，導致最終獲得的基礎信息不完整，工作人員不足夠了解礦區的內部信息，增大了開采工作的不確定性，無法保證工作人員的施工安全。雖然地理信息系統的功能較多，但卻僅僅針對地理信息的整理與分析，具體的各區域的金屬元素儲量無法通過該系統探明，元素含量功能還需進一步完善。只有在后續的地理信息系統應用過程中汲取經驗，才能不斷對系統應用中所存在的不足進行改進，使其更符合我國的礦區實際應用環境，繼而幫助完善系統功能，充分發揮其系統優勢。

3 系統實際應用

（1）數據融合。地理信息系統既能夠收集規定目標區域內地理信息，由于其端口以及平臺的信息共享性，也能夠與其他礦區進行對接，從而了解到其他測量設備的區域測量數據。將數據提取后對信息進行統一儲存，并能根據不同區域的礦區類型對大量的地理信息進行分類處理，按照要求進行分析后分別制定不同區域的三維模型，從而根據具體的數據結果確定各個礦區的具體位置，以更好的以三維模擬圖為基礎了解到礦區周圍的建筑信息或地理信息[5]。礦區工作人員在了解到周圍環境條件以及建筑信息后才能獲得有效的工作指導，幫助其完成數據測量與礦區開采工作。地理信息系統中包含著多種類型的地區信息，將這些信息進行融合處理后就能迅速對這些目的信息進行定位，以方便該區域的地理信息整理分析，減少人工工作量從而提高生產效率。

（2）信息管理。想要完成礦區工作需要掌握多種類型的信息，保證信息的準確性是完成礦區工作的重要基礎。常見的包括開采位置、勘測信息、周圍建筑排布、礦井內外部地理信息以及環境條件實施變化情況等。這些信息在收集完成后統一上傳至總控臺，在計算機技術的輔助下完成信息的統一收集與管理，并在不同的礦區工作階段提供不同的信息內容，以提高其工作效率。傳統的礦區開采均需要人工對這些信息進行整理分析，不僅耗費大量的時間，最終獲得的數據由于不具有動態變化特征因此實際的應用價值并不高，且不能保證準確性[6]。而應用地理信息系統后，自動化的信息收集大大簡化了信息的整理分析環節，不僅操作起來更加簡便，對其進行管理時也更加系統與科學，從而保證信息的準確性與動態性，為后續工作提供更多有價值的基礎信息。

（3）模型建立。各個地區由于地質構造不同，礦區的地理條件也有著較大差異，部分地址條件較為復雜的礦區若不在開采前礦井內部情況進行調查，直接采取人工的數據獲取方式很容易發生危險，損壞設備甚至導致人員傷亡。而應用地理信息系統能夠根據搜集到的內外部信息快速構建三維模型，涵蓋內外部地理信息、周圍建筑情況等，使得模擬圖能夠將礦區內部的環境完整的展示出來。以建立模型的方式讓測量人員更好的掌握礦區內部情況，在熟悉內部環境的基礎上進行數據測量，進一步提高了工作的可控制性，降低了工作安全風險。

（4）資源規劃。社會的發展與進步使得人們對于礦產資源的需求量也在逐漸上升，再加上需要消耗的資源量過大，不僅需要具備足夠的礦區資源開采條件，更要保證生產效率以滿足更多的資源需求。但從實際情況來看，往往由于開采速度過于緩慢導致生產速度難以跟上實際需求，因此更需應用地理信息系統以幫助對測定的數據信息進行整理與分析，為制定更為完善的資源開采工作計劃停供基礎條件。地理信息系統中涵蓋了多個地區的礦產信息與資源分布情況，想要對其進行統一調控可以按照區域的實際生產需求合理分配資源，在開采過程中給予施工人員指導以實現各個資源需求地區的對接，并將過程中產生的文檔與圖片等詳細記錄后傳輸到統一的數據管理平臺，為后續工作積累經驗。

（5）礦山數字化。無論是礦山的開采還是測量過程對于工作人員的體力都有一定要求，這是由于多數礦山所在位置較為偏僻，不僅地理條件較差，地勢起伏也較大，工作環境不佳極大的考驗工作人員的體力。而通過應用地理信息系統，能夠提前讓工作人員對自己的工作環境以及礦產情況有一個大致的了解，以便提前準備測量與開采工具，設備的結合使用能進一步提升數據測量的智能化。但從實際情況來看當前大多數的測量與開采工作依舊離不開人工操作，因此可以根據現場的施工條件在現有智能設備的基礎上進行改進，添加更多的功能以實現其與地理信息系統的充分融合，配合機器人按照預先定制的測量方案完成數據測量工作。工作人員在測量過程中僅僅需要做好環節與設備的監督管理工作即可，降低人力資源需求以提高生產效率、節約開采成本。

4 應用前景

多元化的信息收集為勘探礦山以及實際生產提供了基礎條件，其測量過程與開采需要提前確定礦井內外部地理信息以及必須的開采條件，實際生產過程更需要內部資源總量與生產周期等細節信息。地理信息系統將這些信息統一存儲在云端，并對這些信息進行自動化分析以制定出合理的工作計劃與施工周期。在構建三維模型的基礎上，添加更多的多元化功能，例如模擬出整個開采流程并對具體的生產細節進行分析，通過連接不同區域的礦區開采情況實現信息互通，甚至將礦產資源的供需平臺接入到生產網絡中，實現開采、經營、銷售等內容的統一運行，以此強化礦產資源開采各個工作環節之間的聯系。

5 結語

綜上所述，地理信息系統在礦區工作方面起到了積極作用，在減少數據測量的同時也進一步提高了信息管理分析效率。工作人員通過提前得知的環境信息能夠做好工作準備，繼而提高工作的安全等級。但由于地理信息系統目前在實際應用過程中依然存在著諸多問題，因此還需不斷對系統進行革新以幫助提高系統的應用效果。