高勝超

摘 要：文章介紹了GIS技術(shù)以及GIS技術(shù)在數(shù)字礦山中的應(yīng)用。從對礦山數(shù)據(jù)矢量化到數(shù)據(jù)的分析處理再到礦山GIS系統(tǒng)的建立，GIS技術(shù)都全程參與其中，發(fā)揮了非常重要的作用。

關(guān)鍵詞：GIS；數(shù)字礦山；系統(tǒng)建設(shè)；數(shù)字化

引言

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，各種信息管理輔助決策系統(tǒng)紛紛出現(xiàn)。在礦業(yè)方面，建立數(shù)字礦山也勢在必行。GIS技術(shù)是近年來快速發(fā)展的一種信息技術(shù)，在建立數(shù)字礦山時將GIS技術(shù)引入其中，大大加快了礦山的信息化建設(shè)速度。數(shù)字礦山主要是對真實(shí)礦山場景的數(shù)字化再現(xiàn)，可以使人們方便、高效地對礦山進(jìn)行管理。

1 我國礦山信息化建設(shè)現(xiàn)狀

近年來，人們越來越注重?cái)?shù)字礦山的建設(shè)，我國礦山的信息化建設(shè)也取得了顯著的成績，但與一些礦山信息化程度較高的國家相比仍有一定的差距，在礦山勘察、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等方面仍需要提高。我國礦山信息化建設(shè)主要存在以下幾個問題：（1）礦山信息化總體水平較低；（2）大部分企業(yè)只注重硬件投資，忽視了軟件的開發(fā)、管理與應(yīng)用；（3）對現(xiàn)代信息化認(rèn)識不足；（4）信息資源管理不夠完善。

2 GIS技術(shù)

GIS的英文全稱為Geographic Information System，中文即地理信息系統(tǒng)，是20世紀(jì)60年代創(chuàng)立并發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。不同的專家學(xué)者對GIS有不同的定義，一般來說GIS可以定義為用于采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)。從定義可以看出，GIS主要是處理地理空間數(shù)據(jù)的，能夠儲存和利用地球表面各地點(diǎn)信息，對海量的地理空間數(shù)據(jù)而言處理起來非常高效。

運(yùn)用GIS技術(shù)，一般需要借助于GIS軟件來完成。目前，國內(nèi)外均有比較成熟的GIS軟件，國外的最好的也是運(yùn)用最多的為ARCGIS，國內(nèi)運(yùn)用比較廣泛的像SuperMap、MAPGIS等。

3 GIS技術(shù)在數(shù)字礦山中的應(yīng)用

3.1 礦山數(shù)據(jù)的數(shù)字化處理

建立數(shù)字礦山首先要對礦山數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理，這是建立數(shù)字礦山的基礎(chǔ)，也是最為關(guān)鍵的步驟，數(shù)字化的好壞直接影響到以后各個環(huán)節(jié)的工作。對于傳統(tǒng)的只有紙質(zhì)圖紙的礦山，數(shù)字化最主要的工作就是對紙質(zhì)圖的掃描矢量化。文章以國產(chǎn)GIS軟件MAPGIS為例，介紹紙質(zhì)圖的掃描矢量化過程。

3.1.1 紙質(zhì)圖的掃描

采用掃描儀將紙質(zhì)圖進(jìn)行掃描，掃描后保存為無壓縮的tiff格式圖象。掃描時，盡量將圖紙展平，并設(shè)置好掃描儀的掃描參數(shù)，這樣可以提高掃描的精度。

3.1.2 圖象配準(zhǔn)

由于掃描的圖象只是一張圖片，并沒有坐標(biāo)系統(tǒng)，無法確定其空間位置信息，另外，由于掃描原圖時不可避免地產(chǎn)生一些誤差，所以，必須對掃描后的圖象進(jìn)行配準(zhǔn)校正，可以利用MAPGIS的圖象鑲嵌配準(zhǔn)功能進(jìn)行。首先利用MAPGIS圖象格式轉(zhuǎn)換功能把掃描后的tiff格式文件轉(zhuǎn)換為MAPGIS系統(tǒng)可以識別的Msi格式；其次，要按照原圖的坐標(biāo)以及比例尺生成一個帶有坐標(biāo)系統(tǒng)與比例尺的標(biāo)準(zhǔn)圖框；最后，利用標(biāo)準(zhǔn)圖框?qū)偛潘D(zhuǎn)化的Msi格式圖象進(jìn)行配準(zhǔn)。配準(zhǔn)時需采集待校正圖象與標(biāo)準(zhǔn)圖框相對應(yīng)的控制點(diǎn)，控制點(diǎn)一般選擇內(nèi)圖廓點(diǎn)或整公里網(wǎng)，或者明顯地物的拐角點(diǎn)等。為了保證配準(zhǔn)后圖象的精度，一般選的點(diǎn)要均勻的覆蓋全圖，并且至少采集4個控制點(diǎn)，如果配準(zhǔn)后的效果不能令人滿意，則可以多采集一些控制點(diǎn)，控制點(diǎn)越多校正的精度就會越高，直到滿足要求為止。

3.1.3 制作工程圖例

由于礦山地質(zhì)圖件中有很多地質(zhì)類專業(yè)的符號、線型，這些在MAPGIS本身的系統(tǒng)庫中是沒有的，因此有必要制作出這些符號以及線型。用戶可以根據(jù)圖形內(nèi)涉及到的點(diǎn)線類型，建立一個圖例文件（*.CLN）用于存儲圖元參數(shù)。建立工程圖例的好處是所有的制圖人員可以使用同一套工程圖例，節(jié)省了工作量，提高了效率，而且使參數(shù)的設(shè)置統(tǒng)一規(guī)范。

3.1.4 在矢量化之前還有一步也很重要，就是圖層的設(shè)置

在MAPGIS中，有點(diǎn)、線、面三種數(shù)據(jù)類型，但在具體的工作中，要根據(jù)不同的地物類型分配不同的圖層。例如，礦區(qū)地形地質(zhì)圖中點(diǎn)圖層有鉆孔點(diǎn)、地質(zhì)點(diǎn)、地理點(diǎn)、工程注釋點(diǎn)等；線圖層有勘探線、等高線、地質(zhì)線、礦區(qū)邊界線、采礦權(quán)界線等；面圖層有地質(zhì)面、礦體水平投影面、地理面、河流面等。分圖層既方便對不同地物類型的統(tǒng)一編輯修改，也可以根據(jù)需要很方便地選取若干或全部地物類型進(jìn)行疊加分析處理。

3.1.5 矢量化數(shù)據(jù)輸入

在以上準(zhǔn)備工作就緒以后，就可以對校正后的圖象文件（Msi格式）進(jìn)行點(diǎn)線面的矢量化輸入。矢量化是一項(xiàng)繁雜而又精細(xì)的工作，矢量化過程中要把圖象放大到合適的大小，太小則影響矢量化的精度，太大則會增加工作量。

3.1.6 矢量化數(shù)據(jù)的編輯

矢量化完成后，應(yīng)根據(jù)國家規(guī)定的地質(zhì)圖件點(diǎn)、線、面圖形符號的要求進(jìn)行編輯處理。由于矢量化之前已經(jīng)建立了工程圖例，可以根據(jù)工程圖例分別對每個圖層進(jìn)行修改。另外，矢量化的數(shù)據(jù)并沒有屬性信息，因此，還要對矢量化后的數(shù)據(jù)添加屬性數(shù)據(jù)。

通過以上六個步驟，我們就得到了一副圖形的完整的矢量化數(shù)據(jù)。

3.2 空間分析

GIS的空間分析功能一般都是在矢量化數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，利用MAPGIS提供的空間分析功能，可以對矢量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析。包括疊加分析、緩沖區(qū)分析、屬性分析、三維模型分析、數(shù)字地形高程分析、網(wǎng)絡(luò)分析等。

3.3 礦山GIS系統(tǒng)的建立

有了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，我們就可以著手建立礦山GIS信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的建立可以利用編程語言結(jié)合GIS組件進(jìn)行，例如可以利用DELPHI語言和MAPGIS組件進(jìn)行二次開發(fā)。旨在建立一個集礦產(chǎn)資源規(guī)劃、管理、信息查詢、資源評估、報(bào)表輸出等為一體的系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)的具體功能模塊可以包括系統(tǒng)設(shè)置子系統(tǒng)、圖形編輯子系統(tǒng)、屬性編輯子系統(tǒng)、信息查詢子系統(tǒng)、計(jì)算分析子系統(tǒng)、礦產(chǎn)規(guī)劃子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)辦公子系統(tǒng)、報(bào)表輸出子系統(tǒng)等，至于如何運(yùn)用二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)這些功能模塊，這里就不再敘述。礦山GIS系統(tǒng)的建立主要是針對目前我國一些礦山信息化程度不高、業(yè)務(wù)辦公手段落后、礦產(chǎn)資源規(guī)劃管理不科學(xué)、效率較差等問題提出解決之道，旨在加強(qiáng)對礦產(chǎn)資源的綜合規(guī)劃與管理，提高數(shù)據(jù)處理能力以及辦公效率。

4 結(jié)束語

自從1999年10月國土資源部啟動數(shù)字國土以來，我國國土的數(shù)字化建設(shè)取得了顯著的成績，數(shù)字礦山作為數(shù)字國土的一部分，也得到了長足的發(fā)展。在數(shù)字礦山建設(shè)的過程中，引入GIS技術(shù)，不僅大大提高了數(shù)字礦山的建設(shè)速度及精度，而且GIS強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理與空間分析功能，也大大增強(qiáng)了對礦山數(shù)據(jù)資料的處理能力以及對礦山總體規(guī)劃與管理的能力。由于3S（GIS、GPS、RS）技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，如果能將3S技術(shù)綜合運(yùn)用到礦業(yè)領(lǐng)域，將會產(chǎn)生更大效益。

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