探讨Arc GIS矿山测绘成果数据分析系统

2020-11-30田洋洋

世界有色金属 2020年18期

龚琨，田洋洋

(甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院，甘肃天水 741000)

随着数字地球概念的发展，Arc GIS技术逐渐应用到生产生活的方方面面，在矿山测绘与表达方面发挥出巨大的作用。传统的矿山测绘与表达主要是以二维形式进行，技术人员通过平面图与剖面图了解矿山相关信息，为后续的矿山开发提供依据。但是二维形式无法展现矿山空间的全貌，不利于矿山开采优化、防灾方面的设计。采用Arc GIS技术，能够通过三维的方式描述矿山空间，通过可视化的三维空间展现矿山的全貌，为矿山的开采和灾害预防等提供数据基础。矿山测绘成果数据分析系统主要是针对已经获得的矿山测绘数据，根据需求进行信息的整合[1]。Arc GIS能够为矿山测绘成果数据分析系统提供丰富的数据类型自己三位数护具模型，为实现数字矿山打下基础。

1 系统需求分析

1.1 矿山测绘成果数据分析现状

某地区具有丰富的矿产资源，当前已经开展了矿山测绘成果数据分析系统。该系统主要包括以下结构：收集矿山地表层层空间数据的地测管理信息系统；安全生产监控系统；生产管理监督系统。通过该系统，能够了解矿山的地理信息，并且实现对生产过程的全程监督管理。但是从该系统的应用来看，系统的整体性不足，无法对矿井规划、矿山可视化等信息进行全方位的统一规划管理，信息系统的使用存在缺陷。由于系统缺乏统一规划，所选择的相关系统都是独立的，导致数据分析系统之间存在着信息孤岛现象，而且各子系统之间无法实现数据信息的共享和交流，信息调取难度大，无法对整个矿山情况进行有效的描述，测绘信息的使用存在问题[2]。而且从矿产的测绘来看，由于矿产测绘方式传统，测绘数据存储落后，导致无法对光产资源进行统一管理。采用Arc GIS的矿山测绘成果数据分析系统，是对矿山统一管理的关键环节。

1.2 数字矿山建设目标

针对该地区的矿山管理情况，以及该地区的管理特点，基于Arc GIS的矿山测试成果数据分析系统的目标是对矿山进行测绘，并且利用测绘资料进行有效管理，为矿山管理提供系统支持[3]。根据系统情况，需要明确系统的功能范围、涵盖领域、组织机构、用户权限等方面的内容，同时需要强大的数据库，对矿山信息以及附属信息进行储存，方便矿产测绘成果数据的调用和分析。系统应该具备可视化功能，满足用户了解矿山的需求。

2 Arc GIS的矿山测绘分析系统关键技术

2.1 Arc GIS

GIS早期是用于计算机科学、地球科学和空间科学的交叉学科，能够综合遥感、计算机以及地理地质等相关行业基础，为规划、决策提供依据。Arc GIS技术是为用户提供可视化的、可操作性的GIS平台，该技术能够集合全面的GIS功能，满足GIS用户的所有需求。当前的Arc GIS技术已经发展成为集合桌面程序、服务端程序、移动端的多种功能程序。Arc GIS的基本功能包括数据采集和编辑功能、制图功能、空间数据库管理功能、空间查询和空间分析功能、地形分析功能。所谓地理信息的集合，Arc GIS首先是将相应的地物属性相关数据输入系统中，并且根据输入的数据制作相应的图形，为用户提供可视化的图形资料，用户可以根据Arc GIS中的相关技术，了解矿山、土地、地质管理等相关信息。Arc GIS的数据库功能能够对数据进行储存以及管理，也可以用于数据查询和利用，根据所处男粗的信息，可以为地形分析、空间分析和查询、地形分析提供数据模型，从而为建筑用地选址、管道铺设等提供技术支持。

2.2 基于Arc GIS的矿山建模

利用Arc GIS技术可以进行矿山建模，建模流程图如图1所示。图中显示，利用矿区裁决工程平面矿区井上下对照图以及矿山生产产区竣工图作为三维构图的袁术数据，通过将CAD图转化为shape格式并且添加至Arc GIS中，能够生成较为完整的三维模型，实现矿山的三维可视化。为了确保Arc GIS的三维图形符合矿山实际，需要采用数码相机实地拍摄矿山场景，并且采集纹理，将相应的照片有规律地存入计算机；同时利用矿山的CAD图进行贴图渲染，通过三维建模，并且对三维模型进行设置与优化，能够为后续的空间查看提供依据。

图1 Arc GIS三维可视化流程

2.3 矿山测绘成果数据分析系统

矿山测绘成果数据分析系统是利用三维坐标作为核心部分，构建能够显示矿山全貌的三维图形，能够显示矿山的每个角落和部分的全部信息，为相关人员对矿山测绘成果实现有效分析提供依据。矿山测绘成果的构建主要包括以下过程：首先，采集数据资料，搜集矿山以及相应的资料，包括地理资料、区域地质资料、土地利用规划资料、矿产资源规划资料等相关资料，同时需要开展野外实地调查，对矿山所有山体、矿产资源开发进行调查，了解矿山的地质环境、山体结构、露采宕口测量等资料；其次，需要对已获得资料进行规范化整理，以国家高层基准为标准，以《矿产资源规划数据库标准》作为数据标准依据，规范化相关数据以满足数据库的要求，同时需要对所获得的图像资料进行校正、无缝拼接，实现图像资料的数字化；数据库的设计与实现，将相关的资料导入数据库，采用数据库进行统一管理；系统结构设计，利用系统结构以及功能要求，设计相应的管理信息系统，并且对系统进行测试，确保系统满足功能需求。

3 系统详细设计与功能实现

3.1 数据采集与数据库设计

为了实现对矿山资源的有效管理，前期的调研和资料收集十分重要。基于Arc GIS的系统的数据包括矿产资源的勘察报告、地址资料以及其他矿山相关资料，许多矿山资料并未电子化，需要将相关资料电子化后才能够便于使用。系统数据库的数据来源主要包括山体特征表、山体矿产资源储量表以及地质灾害数据，为了解矿山现状、明确灾害类型提供数据。Arc GIS具有强大的数据存储以及数据管理的功能，在Arc GIS数据库的建立过程中，所使用的空间数据信息八廓地理地形图信息、地址信息、矿产资源信息、矿产资源开发信息、矿山地质环境信息、露采宕口废弃地信息以及影像信息等数据。根据Arc GIS以及基础信息的特点，能够全面描述矿山的情况以及矿山开采的情况。

本文研究的矿山的矿产资源较为集中，而且储量丰富，具有广阔的开发前景。但是就当前的矿山开发来看，矿山开发不合理，综合利用程度不高，矿产资源浪费等钱情况存在，矿产资源管理分散混乱。构建Arc GIS的数据库以及系统主要是为矿山资源的查询统计以及资料更新提供依据，因此数据库应该具备实时查询与管理、数据维护更新、三维图形制作、矿山预警和检测等相关功能。根据相关功能设计数据库结构，将Arc GIS图形文件和相关数据资料统一，作为关键字段进行对接，为数据查询和管理打下基础。

3.2 系统功能实现

基于用户的需求，矿山测绘成果数据分析系统应该具有以下功能：矿山资源数据的查询与调用、矿山预警和监测、矿山数据维护、矿山信息统计等相关功能，采用模块化设计实现各项功能。结合Arc GIS，将系统的总体模块分为系统设置、测量数据管理、测量数据处理、测量成果数据历、基础Arc GIS功能和测量常用工具6大模块。采用计算机技术、数据库管理技术以及矿山测量技术等实现对数据的综合管理。Arc GIS系统主要是面朝对象实体和拓扑数据的集成方式进行管理，实现三维模型数据的统一储存和管理，并且能够实现大量数据的存储和支持。该系统包括地形建模、三维地质建模、矿山建模等多种数据，根据系统功能实现数据的管理和调用。

3.3 系统测试

对所构建的Arc GIS的矿山测绘成果数据分析系统进行测试，通过功能测试以及性能测试了解系统的运行情况。对于系统而言，测试是了解系统的情况的关键流程，能够发现系统中与规范不匹配甚至相互矛盾的地方，通过测试找出问题，了解系统中存在的问题。通过对系统功能进行测试，了解该系统能否满足数据管理和调用的需求。通过性能进行测试，了解其传输性能以及相关指标能否满足用户需求。同时展开安全测试，对于用户安全、信息安全等进行全面测试管理。经过测试显示，Arc GIS的矿山测绘成果数据分析系统能够执行96%的操作功能，测试效果良好。