惠伯辰 王德强

【摘 要】随着科学技术的发展，GIS技术为当代地球科学的一项新技术已显示出广阔的应用前景。特别是近年来，人们对GIS技术认识的加深，在矿区地理信息系统开发的技术路线已经深入人心。矿区作为一个复杂的地理系统，由于其地形变化中，矿体，围岩的影响，结构和围岩压力和采矿活动，以尽量减少由采矿造成的损失，预测，评价的影响，本文将从一些技术方面阐述基于GIS的地质测量信息系统的应用。

【关键词】GIS技术；地质测量；信息系统；具体应用

中图分类号：C35文献标识码： A

1 RS在地质测量中的优越性以及应用分析

遥感技术是20世纪60年代初期随航天摇杆技术发展而来的，其获取高效信息的主要实现过程是利用微波，可见光以及红外光等电磁波探测仪器，在外层空间或者远距离高空平台上，对于待测地势进行摄影扫描以及计算机处理，进而实现对于物体大小以及形状等变化信息的实时采集。由于在摇杆图像采集方面具备立体效果好，影响直观以及视觉范围广的特点，目前应用范围已经从矿产勘测以及环境，民用建设工程，水文区域地质控制测量拓宽到城市环境监测，土地利用以及农业地质勘测中。具体细化应用可以规整如下。

1）地质空间延伸以及展布构造的判断。遥感技术没有提出之前，人们主要从相应的水文地理历史资料来对我国的深断地带例如小江断裂带，紫荆关断裂带，龙门山断裂带以及雅鲁藏布江断裂带进行了解，且不说这种方式的科学性，单是深断裂地带延伸去向一直以来就没有一个统一的说法，而这一点通过摇杆技术拍摄回来的卫星图像的判读很容易实现，特别是较大范围的环境影像以及线状要素的挖掘，从精度以及效率上考虑，摇杆技术效果都是很突出的。

2）区域地质勘测中图幅的编制以及矿产预测。在建筑工程施工以前，通常会有一个选址以及放线的前奏，传统方式上，对于地质信息的采集主要采取野外勘测的方式进行，不但投入的人力和物力比较大，在精度方面却仍会与实际工程建设过程中出现的情况有一定的偏差，采用遥感技术获取所测区域的主填图作为放线选址的原始资料，不但覆盖面大，同时还具有多图同步联测的效果，因此满足了可靠性的要求。另一方面，在区域地质找矿的过程中，还可以将卫星采集到的图像进行镶嵌处理，作为矿产信息分析时一些重要区域的地质背景基础图件。而且在对所在区域的金属矿产进行预测时，通过对摇杆发射回来的含矿石波谱的捕捉，结合地理信息以及多元信息综合图像技术的发展，人们能够有选择的对所目标矿种区段进行更加优化的定位。

3）水文地质普查评价。在水利工程建设中，摇杆技术主要运用在水利工程选址，水土保持工程，水环境监测以及水资源干涸情况调查中，比较常见的做法是在地下水露头的地方安置一个热红外扫描影像探测仪，反回来的图像中关于地下水溢出以及渗透，即使水露头很小，也能做到显示的清晰性，通过对图像的分析，人们就可以获取水流规模，分布，流量以及来源等多重信息，这种做法在一些植被覆盖稀疏或者干旱缺水的地方应用比较广泛。

地理信息系统（GIS）是用来描述地质信息，地下环境和设备的应用软件。地理信息系统可以有效地建立矿山空间数据库，实现矿山的全景显示，动态显示，真实，直观，准确，清楚地表明形成，骨折，矿体与围岩形成，表达的钻井，矿（轴，轴），道路，沟渠，采空区，采空区，采工作面表达形式，配备和各种机械设备，操作空调，表达矿井风流状况、瓦斯浓度、地应力场等现象。地理信息系统可以有效地利用现有的数据对未采区和回采工作面深部及外围战线，地质构造，矿体，矿床分带的变化及其他开采条件预测。

2 安全生产地理信息系统的概念及体系结构

2.1 安全生产地理信息系统

地理信息系统（GIS）是基于地理空间数据库，描述，存储，和空间信息输出分析一个交叉学科的理论和方法，它是地理模型分析方法的使用，多种空间和动态的地理信息系统，及时提供地理研究和决策服务的计算机技术。目前，安全生产地理信息系统的开发包括两个方面，一是用计算机语言（VB，VC）与其他组合软件（AutoCAD）拥有自己的知识产权信息系统，二是基于地理信息系统的基础上，利用图书馆的两倍的功能的发展，开发专用软件，地理信息系统。而安全生产地理信息系统是地理信息技术和信息的安全生产相结合，充分发挥了GIS的功能，实现共享和安全生产信息资源的应用，地理信息系统在中的具体应用。

2.2 基本体系结构

安全信息管理系统是基于Internet，是安全监察与当代先进的互联网技术需求相结合构造。基础架构主要包括：文本数据库（包括新闻，政策法规，学术论文，安全监察类），图形数据库和网络。

基于Web GIS技术的支持，集成的地理空间数据和跟踪井下安全实时监控系统，对所有的数据存储在后台数据库的共享和安全信息网络平台的决定，由空间数据存储平台，安全专业的阳关应用平台和Web协作服务平台是由三部分组成的。基于GIS的安全管理系统，以安全生产为中心提供的监测，分析，规划，决策。修复系统可分为：安全生产决策管理（的崇山峻岭生产调度系统），矿山地理信息管理系统，全面的崇山峻岭和网络服务支持系统的质量控制系统。

综上所述，现阶段国内安全生产地理信息系统的结构主要是由一个安全系统信息库，图形信息库，属性信息数据库，网络支持系统和用户系统，主要通过企业在企业局域网中实现信息共享。

3 基于GIS的地质测量信息系统的应用

3.1 GIS应用于矿区开采的数据库建立

GIS是空间数据库发展的主体它所管理的数据主要是二维或三维的空间型地理数据，主要包括地理实体的具体空间位置、拓扑关系和属性。对于这些数据的管理GIS是按照图层的方式来进行的，这样的管理方式对地理数据的修改和提取非常方便。

地理信息系统采用野外数字测图、手工和扫描数字化、遥感与摄影测量等多种方式采集空间数据。对于矿区开采沉陷的监测必须要用到矿区的测量数据、矿区的开采方法、地质采矿条件、地质构造等各方面的资料，这些基本上都是外业的数字测图和手工绘制，对这些采集过来的数据进行有效地数据库管理、更新、维护、进行快速的查询和检索，并且使用多种方式输出所需的地理空间信息，以便于对矿区的沉陷情况作进一步的预测。GIS与面向特定领域的专业应用模型相结合，进行有关数据处理、信息管理、空间分析、反演预测、决策支持等已经成为一种需要。综合多方面的因素考虑地理信息系统对于矿区开采沉陷数据库的建立是非常合适的。

利用GIS技术解决矿区开采沉陷中出现的问题具有很大的优越性：首先GIS理论和技术方法是矿区多层空间以及资源环境等动态时空信息的存储、处理、复合、分析与评价的最好方法。开采沉陷所涉及到的数据都是具有空间内涵的数据，GIS的最大特点就是管理处理具有空间内涵的数据，并且GIS的数据库管理功能可以对大量的开采沉陷数据进行统一的管理；其次二维矿图管理是目前GIS技术非常成熟的应用，利用GIS的制图功能可以绘制出矿区开采沉陷监测所需的各种可视化图形。而且GIS的空间查询和分析功能还可以对开采所引起的一些损害进行全方位动态监测并可以确定损害的程度，在采动过程中随时根据监测所显示的资料对开采方案作出适当的调整。

3.2 GIS在地质测量中的优越性以及应用分析

GIS的规范化是一个漫长的过程，随着各种系统的迅速膨胀，GIS逐渐走向成熟，在相关的平台逐渐得到巩固和规范。GIS主要是通过对不同来源不同形式数据进行分析，确定原变量的坐标的位置，比如可以利用经纬度以及海拔来对变量的位置进行标注，有时也利用类似于ZIP地理编码系统来定位变量在GIS系统中的坐标，再组织生成能够直接访问GIS的计算机数据库，通过不同的运营商将地图形式的数字信息转换成可以识别以及利用的譬如摇杆数字卫星图像以及地图类似的有关植被覆盖的数字信息层。某些情况下，也可以利用类似原理将人口调查转换成地图形式的主题信息层，GIS主要通过图像处理以及空间模型的构建，对收集到的空间特性的地理属性以及信息等摇杆信息进行分析和处理，从而为地质勘测提供有利的决策支持。

1）地质图数据库的建立。目前在该方面应用比较成功的是国产mapgis地质图数据平台的搭建，通过在数据库中输入空间与属性数据，数据库自动完成编辑以及矢量化的过程，解决了一些高难度的技术问题，如图幅间的衔接处理，大范围多层次的检索，工程位置选择以及海洋数据的管理，透过该数据库，人们还可以实现更小比例尺或者是任意比例尺专题图件数据库的构建，以方便不同专业的研究。

2）地质灾害管理与评价。地质灾害评价和管理，利用地理信息系统的各种功能，建立地质灾害空间信息管理系统，管理地质灾害调查资料，显示并查询地质灾害的空间分布特征信息，评价地质灾害的危害程度，分析地质灾害和影响因素之间的关系，提出减轻和防治地质灾害的措施，对将来可能发生的地质灾害进行预测。

3）地质调查中数据的采集，分析以及处理。在我国3S技术与地质勘测相互脱节的时期，人们主要采取野外勘测的方式对环境地质条件进行相应的记录，并结合手绘和相应的标注解释来完成地质信息的收集，收集到的信息再采取人工分析，制图的方式进行，该种方式从数据采集，整理到分析上来讲，首先就不满足整体性的要求，而且书面材料的方式促成了数据共享的不可能性，面临一些地理条件复杂的山区或者峡谷，数据采集的工作几乎很难进行下去，因此给项目的控制以及管理造成了很大的局限性，如果沿用传统的地理调查方式与信息时代的要求是相脱离的，GIS及其配套软件的发展能够实现数据采集，预处理与分析之间的相互整合，采用定性或者定量的方式，将系统分析与系统应用有机的结合起来，涵盖的范围较广，因此得到的结果较为精确。

矿区开采引发的地表变形，可导致地表的土层破坏、平地积水、地面裂缝、周边的山体滑坡和房屋倒塌等现象。利用ArcGIS中的ArcScene对地面沉降预测数据进行模拟和三维动态显示，能够很直观的得出三维可视化图形，也可以进行等值线绘制、任意的剖面图制作、任意的点位变形数据提取和最大变形方向等多种三维可视化随即应用分析，可进行矿区开采沉陷方面的一系列灾害性的后果预测分析。另外可基于ArcGIS的3D扩展模块生成各种地表变形的三维动态场景和三维动态实时可视化，并且可以进行动态演示。

GIS的可视化系统和空间分析功能在矿区开采沉陷的分析中具有着重大的意义。主要有开采沉陷数据的输入与输出、已开采地区的沉陷预测可视化、未开采地区的沉陷预测可视化、开采沉陷数据的管理和开采沉陷数据的可视化输出等。

4 结束语

矿区作为一个实时动态地区，矿区的开采沉陷必然会引起地表的变形与破坏，GIS作为一种新兴技术融入到矿区开采沉陷中，对矿区的各种变形进行预测、分析与评价，并且能够绘制出各种具有可视化效果的变形曲线和图形，可以说这两者结合起来具有十分广阔的前景。地质测量空间信息系统，使地质测量信息采集的多源化、管理的网络、决策支持的智能化，以及与其它系统的集成得到了实现，具有数据收集、分析、处理、储存和发布等便捷功能，必将成为企业地址测量工作的重要发展方向。

参考文献：

[1]姜在炳.地质测量空间信息系统及其发展趋势[J].煤田地质与勘探，2005（4）.

[2]李建民.地质测量空间信息系统及其在数字开滦中的应用[J].煤田地质与勘探，2004（8）.