地理信息系统在矿山测绘中的应用分析.pdf

世界有色金属2023年8月上22测绘技术Mapping technology地理信息系统在矿山测绘中的应用分析张明鹏（中国建筑材料工业地质勘查中心贵州总队，贵州 贵阳 5 5 0 0 0 0）摘 要：矿山测绘是矿业生产过程中至关重要的环节，对于合理规划矿区、科学开采矿产资源、保护环境具有重要意义。然而，传统的测绘方法在处理大量空间数据和复杂地理信息时存在一定局限性，难以完全满足矿山测绘的需求。地理信息系统（G I S）作为一种集成空间数据采集、存储、管理、分析和展示的先进技术，为矿山测绘带来了全新的机遇。本文分析了G I S 在矿山测绘中的应用途径，并探讨了其在提高矿产资源勘探效率、优化资源管理、提高环境监测水平等方面的重要作用。关键词：地理信息系统；矿山测绘；应用途径中图分类号：P 2 0 8 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 5-0 0 2 2-3Application Analysis of Geographic Information System in Mine Surveying and MappingZHANGMing-peng(G u i z h o u He a d q u a r t e r s o f C h i n a C o n s t r u c t i o n Ma t e r i a l s I n d u s t r y G e o l o g i c a l E x p l o r a t i o n C e n t e r,G u i y a n g 5 5 0 0 0 0,C h i n a)Abstract:Mi n e s u r v e y i n g a n d ma p p i n g i s a k e y l i n k i n t h e mi n i n g p r o d u c t i o n p r o c e s s,w h i c h i s o f g r e a t s i g n i f i c a n c e f o r r a t i o n a l p l a n n i n g o f mi n i n g a r e a s,s c i e n t i f i c mi n i n g o f mi n e r a l r e s o u r c e s,a n d e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n.T r a d i t i o n a l s u r v e y i n g a n d ma p p i n g me t h o d s h a v e c e r t a i n l i mi t a t i o n s i n p r o c e s s i n g l a r g e a mo u n t s o f s p a t i a l d a t a a n d c o mp l e x g e o g r a p h i c i n f o r ma t i o n,ma k i n g i t d i f f i c u l t t o me e t t h e n e e d s o f mi n i n g s u r v e y i n g a n d ma p p i n g.G e o g r a p h i c I n f o r ma t i o n S y s t e m(G I S),a s a t e c h n o l o g y f o r i n t e g r a t i n g s p a t i a l d a t a c o l l e c t i o n,s t o r a g e,ma n a g e me n t,a n a l y s i s,a n d d i s p l a y,h a s b r o u g h t n e w o p p o r t u n i t i e s f o r mi n i n g s u r v e y i n g a n d ma p p i n g.T h i s a r t i c l e a n a l y z e s t h e a p p l i c a t i o n p a t h w a y s o f G I S i n mi n i n g s u r v e y i n g a n d ma p p i n g,a n d e x p l o r e s i t s i mp o r t a n t r o l e i n i mp r o v i n g t h e e f f i c i e n c y o f mi n e r a l r e s o u r c e e x p l o r a t i o n,o p t i mi z i n g r e s o u r c e ma n a g e me n t,a n d i mp r o v i n g e n v i r o n me n t a l mo n i t o r i n g l e v e l.Keywords:G e o g r a p h i c I n f o r ma t i o n S y s t e m;Mi n e s u r v e y i n g a n d ma p p i n g;A p p l i c a t i o n p a t h w a y收稿日期：2 0 2 3-0 5作者简介：张明鹏，生于1 9 9 1年，汉族，贵州贵阳人，本科，研究方向：测绘，地理信息，土地管理等。地理信息系统（GIS）是一种集成地理信息采集、存储、管理、分析和展示于一体的先进技术，广泛应用于多个领域，而矿山测绘就是其中重要的应用领域之一。通过将地理空间信息与矿山相关数据相结合，GIS为矿产资源的科学评估和合理开发利用提供了强大支持。它能够整合来自不同来源的空间数据，包括卫星影像、地形图和测量数据，从而建立三维地质模型，深入了解地质构造和资源分布。借助GIS的空间数据分析，决策者能够做出更明智的决策，降低开采风险，提高资源利用效率。1 地理信息系统概述地理信息系统（GIS）是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术和工具。它集合了地理学、地图学、遥感技术、数据库管理和计算机科学等多个学科的知识，旨在提供对地理现象和空间关系的全面理解。GIS的主要特点是将地理数据与地理位置相关联，使得我们能够通过地图或其他可视化形式来展示和分析数据。GIS的基本组成包括硬件、软件、数据和人员。硬件通常包括计算机、服务器、GPS设备和传感器等，用于数据的采集和存储。软件是GIS的核心，提供数据管理、空间分析、地图制作和可视化等功能。数据是GIS的基础，包括地理空间数据、属性数据和拓扑关系等，这些数据来自于遥感图像、地形图、人口普查、土地利用等多个渠道。GIS在多个领域得到广泛应用，例如城市规划、土地利用、资源管理、环境保护、农业、气候研究等。在数字化和信息化的时代，GIS正日益成为政府、企业和学术界重要的决策支持工具1。尽管GIS技术已经取得显著进展，但在不断发展的过程中仍然面临一些挑战，如数据质量、隐私保护、技术标准等。未来，随着技术的不断创新和数据的不断积累，GIS将继续发挥其在各行各业的重要作用，为我们更好地理解和利用地理信息，解决现实世界的问题提供强大的支持。2 地理信息系统在矿山测绘中的应用优势2.1 数据集成与共享优势矿山测绘工作涉及大量的地理空间数据，这些数据来自于不同的部门、机构和数据源，具有不同的格式和标准。传统的测绘方法往往由于数据孤岛和信息孤立导致信息无法充分整合，限制了矿山测绘的全面性和准确性。GIS技术具有强大的数据集成和共享能力，通过GIS系统可以将各种不同格式的地理数据有效整合在一起，形成一个完整的地理2023年8月上 世界有色金属23测绘技术Mapping technology信息数据库，使得矿山测绘工作者可以从一个统一的数据源中获取所需信息，而无需反复查询多个独立的数据库。数据集成使得矿山测绘人员能够更全面地了解矿区的地理情况，从而更好地进行资源管理和规划。此外，GIS还支持数据共享，使得不同部门和单位可以共享彼此的地理数据。矿山测绘涉及的信息通常涵盖矿产资源、地质地形、环境监测等多个方面，需要多个部门之间密切协作2。通过GIS的数据共享功能，矿山公司、政府监管机构和科研单位可以共享各自的数据成果，避免了信息孤立和信息割裂的问题，这有助于形成更加综合、准确的数据，为矿山测绘决策提供更为可靠的依据。总体来说，GIS技术的数据集成与共享优势为矿山测绘工作提供了强大的支持，通过有效整合和共享地理数据，矿山测绘人员能够更好地了解矿区的地理情况，优化资源管理和规划，并促进不同部门间的协作和信息交流3。这些优势将推动矿山行业朝着更高效、可持续的方向发展。2.2 提升空间分析能力传统的矿山测绘方法通常只能提供静态的地图展示，难以深入挖掘地理数据背后的潜在规律和空间关系。然而，GIS技术通过强大的空间分析功能，为矿山测绘工作者提供了更加全面深入的视角。首先，GIS的空间分析能力使得矿山测绘人员可以进行多层次、多维度的地理数据分析。通过GIS系统，可以将不同类型的地理数据进行叠加分析，形成复杂的地理信息图层。例如，在矿山开采规划中，可以将地质地形数据与资源分布数据叠加分析，找出最合适的采矿区域。这样的空间分析帮助矿山测绘人员更好地理解矿区的地理特征，为科学决策提供重要依据。其次，GIS支持空间模拟和预测，有助于矿山测绘人员进行规划和预案制定。通过GIS系统，可以进行不同情景的模拟，预测不同方案的效果，从而选择最佳方案。例如，在环境监测中，可以通过GIS对矿山开采后的环境变化进行模拟，预测可能出现的问题，提前采取相应的措施。最后，GIS的空间分析功能还能帮助矿山测绘人员发现潜在的空间关联和模式，通过数据挖掘和空间统计等方法，可以发现地理数据中隐藏的规律和趋势。例如，在资源勘探中，通过GIS的空间分析功能可以找出资源分布的热点区域，指导矿产资源的开发与利用。2.3 设备管理与优化地理信息系统（GIS）技术在矿山测绘中使用了许多硬件设备，如计算机、服务器、GPS设备和传感器等等。这些设备在数据采集、处理和存储的过程中起着至关重要的作用。设备的高效管理和优化对于提高矿山测绘工作的效率和准确性非常重要4。首先，设备管理确保了GIS系统的稳定运行。矿山测绘通常需要长时间、大规模的数据处理和分析。因此，计算机和服务器等硬件设备需要保持良好的运行状态。设备管理包括设备的定期维护和检修，及时更新软件和硬件驱动程序，以确保GIS系统的稳定性和可靠性。其次，设备优化有助于提高矿山测绘的工作效率。通过优化设备配置和性能，可以加快数据处理和分析的速度，缩短任务完成时间。例如，使用高性能的图形处理器（GPU）和多核处理器的计算机，可以显著提升GIS系统的计算能力，加快空间分析和地图渲染速度。此外，设备管理和优化也涉及到数据的备份和安全保障。矿山测绘产生的数据通常是海量且具有重要价值的。因此，需要建立有效的数据备份和恢复机制，以防止数据丢失。3 地理信息系统在矿山测绘中的实际应用3.1 空间数据采集与整合随着科技的不断进步，获取空间数据的手段日益多样化，包括遥感技术、全球定位系统（GPS）、地面测量仪器等等。这些技术为矿山测绘提供了大量的地理信息数据，为决策者和研究人员提供了更全面、准确的数据支持。遥感技术是空间数据采集的重要手段之一。卫星遥感数据能够快速获取广阔地区的影像信息，对于矿山资源的探测、监测和评估具有重要意义5。卫星遥感数据不仅能够提供地形地貌、植被分布等基础地理信息，还可以通过多光谱、高光谱数据探测地下矿产资源，例如利用高光谱数据进行矿物探测，从而辅助矿山资源的勘探和开发。全球定位系统（GPS）是另一个重要的数据采集工具。GPS可以实时获取地理位置信息，并以数据流的形式传输，可以应用于地质勘探、矿产资源调查和矿山开采过程中。利用GPS，可以准确记录矿产资源的地理坐标，快速建立数字地图，帮助规划矿山开采的最佳路径，同时监测设备运行状态，提高矿山的生产效率。地面测量仪器也是不可或缺的数据采集工具。通过地面测量仪器，可以获取更精细、高精度的地理数据，如地形高程、土地利用等。这些数据有助于制作高精度地图和数字地形模型，提供更为详实的矿山地理信息。在数据整合方面，GIS技术发挥着重要作用。GIS可以将来自不同数据源的信息进行融合，构建一体化的地理数据库。通过空间数据的整合，决策者可以获取全局视角的矿山信息，进行多层次、多维度的分析，为矿山资源评估、规划设计和环境监测提供更准确、全面的数据支持。3.2 地质勘探与资源调查地质勘探是对地下矿产资源进行探测和调查的过程，而地理信息系统（GIS）技术的应用为地质勘探提供了更高效、精确和综合的解决方案。利用GIS技术，可以对地质勘探中的各种地学数据进行整合和分析，包括地质地球化学数据、世界有色金属2023年8月上24测绘技术Mapping technology地球物理探测数据、钻孔数据等。传统的地质数据往往来自不同的部门，并以不同的格式保存，这导致数据碎片化和信息孤立。而GIS技术可以将这些数据统一整合到一个地理数据库中，实现数据共享和交互，从而提高地质勘探工作的效率和准确性。地质数据的空间分析功能也允许勘探人员在地图上直观展示地质要素，发现地质体的空间分布规律，为资源调查提供重要参考。此外，GIS技术在地质勘探中还具备优势的三维可视化功能。通过构建三维地质模型，可以更直观地了解地下地质构造和矿产资源分布情况，有助于发现矿床的延伸方向、形态和规模，并提高资源调查的针对性和精确度6,7。GIS还为地质勘探提供了空间决策支持。通过空间分析和建模，GIS可以模拟和比较不同的勘探方案，评估每种方案的优劣，为决策者提供科学依据，选择最佳的勘探方案。3.3 矿山规划与设计GIS技术的应用为矿山规划与设计提供了全新的手段和视角，帮助矿山规划者和设计师更科学地制定合理的矿山开采方案，优化资源配置，提高生产效率，同时兼顾环境保护与安全管理。首先，GIS技术在矿山规划与设计中扮演着重要的地理空间分析角色。通过对地质、地形、水资源等多层次地理数据的整合与分析，能够帮助矿山规划者深入了解矿区的地理特征，识别地质构造与地表地貌，发现地质灾害隐患，评估资源潜力和环境风险。在此基础上，GIS技术还可应用空间插值与分析方法，生成地质、水文、地貌等图层，为规划与设计提供科学依据。其次，GIS在矿山规划与设计中的三维地理信息可视化功能十分重要。通过构建三维地质模型，矿山规划者和设计师能够直观地查看地下矿产资源的分布情况，了解矿体的空间延伸和形态，有助于制定合理的采矿方案和开采顺序。同时，三维地理信息的可视化还可以对采矿过程进行模拟，预测可能出现的地质灾害，为规划设计中的风险评估提供支持。第三，GIS技术为矿山规划与设计提供了空间决策支持。通过多种空间分析方法，如最佳路径分析、资源优化配置等，GIS可以模拟多个规划方案，对比各种方案的优劣，帮助决策者做出科学决策。这些决策支持工具有助于找到最佳平衡点，实现在保证资源开采的经济效益的同时，最大限度地减少对环境的影响。3.4 矿产资源评估与储量计算地理信息系统（GIS）在矿产资源评估中扮演着关键的角色，它能够整合来自不同来源的地质勘探数据、测量数据和遥感数据等，构建全面的地理数据库。这些数据包含了矿床的地质特征、分布范围和厚度等重要信息。通过GIS技术的空间分析功能，我们可以对这些数据进行插值、叠加和交1陈贺任若菡.地理信息系统在露天开采金属矿山测量中的应用J.世界有色金属,2022(5):7-9.2王子赫,屈怡宏.基于地理信息系统的矿山地形图测绘模式分析J.世界有色金属,2022(18):3.3杨祯.探究地理信息系统在露天开采矿山测量中的应用J.四川建材,2022(006):048.4吴显江.矿山地质测绘中地理信息系统的应用J.中国金属通报,2022(23):198-200.5戚雪松.探析测绘遥感技术和地理信息系统在矿山地质勘测中的应用J.西部资源,2022(1):95-97.6张雪松.关于数字化测量技术在矿山测量中的实践探讨J.西部探矿工程,2022,34(12):152-154.7裴秋鹏.矿山地质工程测量中新型数字化测绘技术的有效运用J.世界有色金属,2022,(23):28-30.叉分析，以更好地理解矿产资源的空间分布特征和规律。在矿产资源评估中，GIS的三维地质建模能力也十分重要。三维地质建模可以直观地呈现矿体的形态和空间分布，为储量计算提供有力支持。结合地质数据，GIS技术可以生成立体的地质模型，从而准确计算资源量。此外，三维地质建模还可以帮助评估矿体的剥采方案，优化资源开采布局，提高资源的综合利用率。在资源评估过程中存在着不确定性，如地质条件和采样误差等。GIS技术可以支持不确定性分析，通过蒙特卡洛模拟等方法，对这些不确定性进行建模和分析，得出不同情景下的资源量范围，为评估结果提供置信区间，增强可靠性。此外，GIS还可以为资源评估提供空间决策支持。通过资源潜力评价和资源优化配置等多种空间分析方法，GIS可以模拟和比较不同的资源开发方案，为决策者提供科学依据，选择最佳的资源开采方案。GIS在矿产资源评估和储量计算中的应用提高了评估工作的效率和准确性，为实现资源的科学开发和合理利用，以及矿山行业的可持续发展和资源管理提供了重要支持。4 结语综上所述，利用地理信息系统可以实现数据的可视化展示，使复杂的信息更易于理解和分析，为决策者提供准确可靠的依据。此外，GIS平台的数据共享和协作功能也有助于不同部门和团队之间的信息交流，促进协作与合作，提高整体工作效率。然而，我们也要认识到技术只是手段，关键在于如何合理运用和充分发挥GIS的潜力。在矿山测绘中，需要将技术与科学、经济和环境等多方面因素相结合，制定综合性的决策，达到矿山可持续发展的目标。