基于MAPGIS的地理信息系统在矿山中的应用.pdf

第 5期 2 0 1 0年 l 0月 矿 山 测 量 M1 NE SURVEYI NG No 5 0ct 2 0l 0 d o i： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 013 5 8 X 2 01 0 0 5 0 0 6 基 于 MA P G I S的地理信息 系统在 矿 山中的应 用 雷朝锋 ( 河南省 有 色金 属 第一 地质 大 队 ， 河 南 郑州4 5 0 0 1 6 ) 摘 要 ： MA P G I S在矿 山 中的应 用 体现在 资 源 管理 、 工程 地 质 、 矿 山规 划 与设 计 以及 矿 山管 理 等 方 面。 可对矿 山资 源与环 境信 息进 行采 集 、 存 储 、 处理 ， 建 立矿 区数据 库 ， 具有 实现 时信 息的 查询检 索 、 综合 分析 、 动 态预 测和评 价 、 信 息输 出等功 能 ， 从 而为矿 区环境 工程 和 矿产 资源 开发 管理进 行规 划和 决策 提供 科 学依据 。 关键 词 ：M A P G I S ； 地 理信 息 系统 ： 矿 山 中图分 类号 ： P 2 0 8 文 献标 识码 g B 文 章编 号 ： 1 0 0 1 3 5 8 X( 2 0 1 0 ) 0 5 0 0 1 9 0 2 1 M A P G I S地理 信息 系统 MA P G I S是具 有 自主 版权 的集数 字制 图 、 数 据库 管理及 空 间分析 为一 体 的大 型基 础地 理 信 息 系统 软 件 。它 的主 要 功 能包 括 数据 采 集 与 编 辑 、 空 间 数 据 管理 、 空问分析、 数据输 出等， 借助这些功能可 以从 原始数据中图示检索或条件检索 出某些实体数据 还 可 以进行 空 间 叠 加 分 析 ， 以及 对 各 类 实 体 的 属 性 数 据进 行统 计 。MA P G I S广 泛 应 用 于地 质 、 矿 产 、 城 市规划 、 测绘 、 土地 管 理 等领 域 ， 并 成 为 专 业 技 术 人 员 进行各 自研 究 的重要 工具 。 2 地理信 息 系统在 矿 山中的 应 用 MA P G I S地理信息系统在矿 山中的应用大致分 为两类 ： 类是 以矿 山信息的管理为主： 另一类 以矿 山信息的分析为主， 即在前者的基础上结合一些应 用模型进行分析。可以对矿山信息进行采集 、 存储 、 处理 ， 建立 矿 区数据 库及 软件 系 统 ， 实现 对 信 息 的查 询检 索 、 综 合分 析 、 动 态 预 测 和评 价 、 信 息 输 出等 功 能 从 而为 矿 区 环境 工 程 和 矿产 资源 开 发管 理 进 行 规划和决策提供科学依据。 2 1 M A P G I S在 资 源管理 中的应 用 在矿 山建设 和生 产过 程 中 ， 涉 及 到 多 种 资 源 的 管理 ， 如矿山开采的主要资源 、 伴生矿物、 水资源等。 基 于 MA P G I S的 资 源 管 理 。 建 立 矿 产 资 源 空 间 数 据 库， 实现图形及其相关属性数据的统一集成管理。 ( 1 ) 矿 山资 源 管理 。矿 山 资 源储 量 和 品位 管 理 是矿 山资源 管 理 的 基 础 利 用 G I S技 术 进 行 矿 I 1 J 资 源管理 。 实现矿 山资源储量和上覆岩土剥离量的 自 动快 速计 算 、 动 态 管 理 及 分 析 、 表 达 。 反 映矿 山 资源 的数量和分布情况 ， 最终保证资源的合理开采 和充 分利 用 。 ( 2 ) 其 它资 源管理 。对 于矿 山 的伴生 矿 物 建立 基于 MA P G I S的 数 据 库 ， 有 利 于伴 生 矿 物 的 综 合 开 发利 用 。水资 源 管 理 也 是 矿 山 面 临 的 重 要 问 题 由 于矿 山 的生 产 活 动 ， 破 坏 了其 周 围 的水 资 源 MA P G I S技术 可 以用于 水资 源清 查 ， 反 映水 资源 的分 布情 况 ， 为合理 的利 用和保 护 水资源 提供 依据 。 2 2 M A P G I S在 工程地 质 中的应 用 矿 山工 程地 质 的原 始 勘 探 数 据 可 以基 于 MA P G I S的空间数据库高效地存储 管理。MA P G I S可以 有 效 的管理 矿 山工 程 地 质 图 并 实 现 图 形 及 其 属性 关联 ， 其 关 键 问 题 在 于 图 形 表 达 编 辑 能 力 要 强 。 MA P G I S可以像 C A D一样来绘制矿山资源开发所需 要 的柱 状 图 ； 还可 利用 钻孔 数据 和柱 状 图 。 或 者 基 于 空 间数 据库 ， MA P G I S可以 自动绘 制剖 面图 和等 值线 图 。在矿 山 的边坡 控制 和疏 干排水 中 MA P G I S地 理 信息系统技术可以帮助矿山工作者解决矿山疏干排 水 、 采场 边坡设 计 与稳定 性分 析等 工程 问题 。 2 3 MAP GI S在 矿 山规 划与设 计 中的应 用 在 国外 ， 许 多 矿 山 已经 应 用 G I S来 解 决 矿 山工 程 问题 。例如 ， 德 国 的露 天 矿使 用 G I S设 计 工 作 面 的作业计划 、 矿岩运输线路及排土场的位置等。而 我 国 G I S在 矿 山的 应 用 大 多 集 中于 底 层 的 矿 图 管 理 ， 在 G I S中建 立 分 析 模 型 对 矿 山进 行 优 化 分 析 的 应用 研究 还很 少 。 ( 1 ) 矿 山的边 界 、 生产 能力 、 服务 年 限 、 开 采工 艺 等都是其重要的决策问题 ， 用 MA P G I S技术建立境 1 9 整 塑 芏 当一翌 兰 2 0 1 0 年l 0 月 界 的可视化模 型 是 非 常有 效 的 ， 在 传统 的 G I S软 件 中建立 地质统计 学模型 可 以较 好 的模 拟 开 采境 界 和 品位优 化 并且 实现境界 的动态 圈定 。 ( 2 ) 利 用 MA P G I S技术 可 以对 矿 山的 采 场进 行 交互式 的可视化 设计 。通 过在 G I S软件 中建 立 专业 的分析模 型 对采 场的设计 效果 进 行分 析 改进设 计 效果 。矿 山设 计 者可以用 在 G I S中建立 的专 业模 型 ( 如网络模型、 动态规划模 型等 ) 优化露天矿生产系 统 如用 G I S的最 佳 路 径分 析 功 能来 优 化 露 天 运 输 线路 的位置 和布局 ， 缩 短矿 岩运距 ， 从 而降 低 运输 成 本 。采 用 M A P G I S进 行 露 天矿 的设 计 和规 划 不 仅 可 以交互 式绘 制 各 种所 需 图 件 ， 而且 可 以建 立 图形 元素与其 属性数据 的联 接 这是 手工 图 或 C A D图所 没 有的功能 2 4 M A P G I S在矿 d I 管理 中的应 用 ( 1 ) 生产计 划 和 调度 在 制定 矿 山 生产 计 划 和 调度 方 案方 面 ， 可 以利用 MA P G I S技 术建 立 块状 矿 床模 型 。 通 过 计算 机 可 视 化显 示 矿 山 的矿 岩 分 布 和 当前开采状 态 。 建 立 开 采优 化 模 型确 定 哪 些块 段 在 哪个计划 期开 采 ， 则 得 到 一个 优 化 的 开采 方 案 。 目 前 。 国 内大部 分矿 山采用 电铲一 卡 车间 断工 艺 系统 ， 采运 成本 占露 天矿 总成 本 的 6 0 以上 。因此 。 基 予 MA P G I S的矿 山生产 调 度监 控 系统 。 实 现对 电铲 、 卡 车等设 备的实 时优化调 度 ， 使 运输 系统 高效运 行 ， 从 而提高矿山的经济效益。 ( 2 ) 矿图管理。二维矿图管理是 目前 G I S技术 非 常成熟 的应 用 ， 也 是 G I S技 术 比较 基 础 的 应 用 。 M A P G I S的最 终输 出产 品是 电 子矿 图。 MA P G I S用 于 矿山的矿图管理。 其实质是建立空间数据库， 实现对 矿 网及其元 素属 性 的 存储 、 编 辑 、 查 询 和 输 出 为 其 他 高层 次的应用 建立 基础。 ( 3 ) 人 力 资 源管 理 、 安 全 管理 与决 策 支 持 系统 等 。根据 矿 山 的组 织 结 构 ， 建 立 基 于 M A P G I S的人 力 资源数 据库 ， 与人员考勤 系统 连接 。 从 而可 视 化 的 确 定和显示 在什么 时间 、 什 么地 点有 哪些 人 在作 业 为管理者提 供 实时 的采 场人 员 分 布情 况 ， 为 决 策 提 供依 据 ： 利 用 MA P G I S对 安全 设 施 的布 局 进 行 合理 科学 的规划 ， 在 满足 矿 山安全 生 产 的条 件 下 尽 量 节 约安全经 费 ， 降低 生产成 本 。 对 于 已经发 生 的事 故 和 灾害 ， 进行 基 于 M A P G I S的影 响评 价 和 分 析 事故 原 因 ， 可预 防同类 事故 的再 次 出现 ： 建 立 基 于 MA P G I S 的决策支持 系统 ， 就是 在空 间数据 库 的基 础 上 建 立 2 0 专家知识库和专 业模型。 为矿山决策提供解决方案 ， 并充分发挥 G I S的空间分析能力 ， 以可视化的直 观 的方式为决策提供依据。 2 5 MA P G I S在矿 山环境 保护 与生 态恢 复 中的应 用 开 发 矿 山 矿 产 资 源 通 常 对 环 境 的 破 坏 很 大 。 人类赖以生存 的自然环境 ， 在某种意义上 比矿产资 源更重要。基于 MA P G I S的地理信息系统可以很好 地统筹解决环境问题 。 ( 1 ) 矿山环境影响评价。矿山资源开发过程中 容易 引起 一 系列 环境 问题 。 一 般 可 以分 为 四类 ： 土 地 破坏 、 水体污染、 大气污染和噪声污染等 。M A P G I S 技术在环境影响评价中的应用已比较成熟 ， 有 助于 解决 露天矿 环境 问题 。例如 通过 建立 E G I S ( 专 家地 理信息系统) 可以准确的评价露天矿生产活动对周 围环境的影响 ： 通过建立 MA P G I S的缓冲区分析可 以评价爆 破产 生的环境 污染 范围 。 ( 2 ) 环 境 和土 地复 垦 规 划。在 矿 山环 境 影 响评 价 的基础 上 。 MA P G I S可 以用 于 制 定 科 学 的环 境 规 划 ， 确定环 境 治理 措 施 的合理 布 局 。矿 山 对 到达 边 界的排土场或废弃的采场进行土地复垦 建立基于 MA P G I S的土地复垦信息系统 。 在计算机屏幕上动态 显示现 在与 未来 矿 区土 地覆 盖 变 化 。 对 未来 土 地 复 垦后 的景 观 进行 预 测 模 拟 。 从 而有 效 的指 导 和 评 价 土地复垦 作业 。 3 结 论 MA P G I S在矿山中的应用 主要包括资源管理、 辅助勘探 、 工程地质 、 矿山规划设计 、 实时开采模拟、 作业安排与监测 、 地质 统计、 环境保护和生态修复 等。其中， 建立基于 MA P G I S的矿产资源数据库是 实现 MA P G I S在 露 天 矿应 用 的 基础 。MA P G I S在矿 山成 功 应 用 的 标 志 是实 现 基 于 M A P G I S的交互 式 三维可视 化矿 山开采设 计 。实 现 矿 山企业 的集 约型 发展 ， 需要充分利用空间信息资源， 在 M A P G I S技术 支持下的数字矿山建设 ， 是矿山企业走向可持续发 展的必 经之路 。 参考文献： 1 鲍光淑， 刘斌 基 于空 间分析的矿产资源评价方法 J 】 中南工业大学学报 ， 2 0 0 1 ， 3 2 ( 1 ) ： l 一 3 2 】 谢学梅 丁建勋 G I S在城 市建设 中的应 用 J 】 地理 空 阐信 息， 2 0 0 4 ， 2 ( 5 ) ： 2 6 2 7 ( 下转第 2 4页) 第 5期 矿山测量 一 ! o- 需要 说明的是 ， 检核点 D 3 9位于半 山坡 静 态观 测 没有什 么问题 R T K模 式 下 因 为 观测 时 间 短会 有 一 定 影响 K 2 0 1位 于矿 【 I J 变压 器旁 ， 也 会对 R T K测 量精度 造 成影 响 除 去 这 两 个 受 外 界 条 件 影 响 的 点 ， 其 它测点检 核精度非 常好 。 4 结语 七参数法 R T K作业模式并不足新生事物。 早在 2 0 0 3年南 方 测 绘 仪 器 公 司 推 出 的 9 8 0 0型 R T K G P S接 收机便支持 七参 数 法 R T K作业模 式 ， 支持 基 站 自启动、 流动站 自启动 、 任意位置架设基准站等功 能 。由于受技术 培训 、 用 户开 发 等环节 不 到位 、 无测 区 G P S静态网成果等因素影响， 七参数法 R T K测量 方法在熟知的测绘圈内并没有得到广泛的应用。 通过在 多项 测绘 任 务 中的 应用 表 明 ， 七 参 数 法 R T K测量模式 与传统 的点校 正法作 业模 式相 比具 有 高效率 、 高精度 、 覆盖 范围广 、 操作 简便 等 优点 ， 是 一 种技术 成熟 、 精度 可靠 的测量 方法 。 值得 在 测绘 工 作 中推广应 用 。如选 用 支 持 基站 自启 动 、 流 动 站 自启 动 、 任意位置 架 设基 准 站 等功 能 的 G P S接 收机 进 行 七 参数 法 R T K测 量 作 业 ， 将 更 进 一 步 提 高作 业 效 率 降低劳动强度。 参考 文献 ： 1 李征航 ， 黄 劲松 G P S测 量原理及 应 用 M 武汉 ： 武 汉 大学出版社 2 0 0 5 2 G B T 1 8 3 l 4 2 0 O l ， 全球定位系统( G P S