【地理论文】矿区物探领域的GIS开发与应用

摘要：地理信息系统(GIS)是人类在生产实践活动中， 为描述和处理相关地理信息而逐渐产生的一个软件系统。它以计算机技术为手段， 对具有地理特征的空间数据进行处理，并以空间信息为主线， 将其它各种与其有关的空间位置信息结合起来改变了传统的数值处理信息方式， 使信息理由数值领域步人空间领域，GIS 经过20世纪近半个世纪的发展， 进人到21 世纪，随着GIS产业的建立和数字化信息产业产品在全世界的普及，  巧己被广泛应用于军事、资源环境、地质、农林、水利电力、铁路公路、城乡规划、宏观决策等众多领域。

关键词：

0 引言

地理信息系统(GIS)是一种在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。可交互操作的电子地图就是地理信息系统具体体现。 

勘探成果形成过程较为复杂，是隐藏在地下，看不见，摸不着的，只能通过区域和地理位置来查找勘探区块或项目，所以它和地理位置非常密切。而且用户进行资料查询、检索时往往已知大概的地理位置（道路名、地名等）或较模糊的专业信息。结合地理信息系统，把这些档案资料以一定的形式表现在电子地图上，通过电子地图就可以非常直观地进行资料的检索查询，并可利用数据库的强大功能,实现勘探资料的组合条件查询和各种统计等。从而通过充分应用计算机软件和数据库技术，结合地理信息系统基本功能，实现档案资料的图文快速双向查询，从而达到提高工作效率和管理水平的目的。

1矿区物探领域的GIS系统

鉴于以上提出的勘探资料管理工作的问题和当前计算机技术的发展状况，我们提供基于GIS的勘探资料管理系统,来保证勘探资料的完整与安全，及时准确地向用户提供服务。使用数据库系统对已有的作业档案进行合理分类和统一管理。基于GIS的勘探资料管理系统将勘探资料和地理位置结合起来，提供利用空间信息来查询，下载档案，在电子地图上显示工程勘察作业的地点，并根据这些作业档案包含的信息生成专题图，更直观的管理和了解档案信息。 

基于GIS的勘探资料管理系统整合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其他多方面的计算机主流技术，它不但可以实现对各种空间数据和属性数据的管理、浏览、查询、编辑等基本功能，可实现对空间和非空间数据高效率操作的数据库服务，基于互联网的数据信息发布服务等等，为勘探资料的存储、管理以及数据的发布提供了一套合理高效的解决方案。

2矿区物探领域的GIS开发 

2.1系统框架 

　　基于GIS的勘探资料管理系统以实现对勘探数据的有效管理为目标,采用B/S模式，结合oracle后台空间数据库，使用GIS平台完成文档的入库功能与管理,降低操作复杂度,使各部门之间共享数据、协同管理。此外,对数据提供基本的空间数据查询、分析和应用服务。

（图1）系统框架

2.2系统功能 

勘探资料管理系统通过建立地理信息系统对勘探资料进行管理，具有以下功能：(1)档案上传与下载：将勘探的有关信息，登记下来，以备查询和下载；(2)档案资料地理位置的显示：将已经登记入库的档案资料以一定的符号分类标示在遥感背景图上，使用户直观地看出勘察项目所在地理位置，并且可以方便地实现图形属性的双向查询；(3)多种地理位置定位方式：可以根据地理坐标、图幅号以及道路名称进行地理位置的定位，使用户快速定位到相应的位置，查到所需的信息；(4)各种专题索引图的显示及管理：按图幅显示勘探资料的地理分布，用户可根据各种专题索引图的更新情况对本系统内部的相关数据进行更新；(5)档案信息综合查询：用户根据各种条件查找勘探项目，支持组合条件查询和模糊查询。能够将查询出的项目定位到相应的地下位置上；(6)统计分析与报表打印：系统具备档案信息利用的统计分析，打印数据校对表，并可打印总目录、分类目录、卷内目录等功能；(7)权限管理：可以根据不同的部门定义不同的权限，对档案进行部门和业务归类的基础上，登陆后按实际需求进行下载。还可以多一次下载的数据量量进行控制，以缓解服务器压力；(8)日志管理：可以对任何登录的人员对文档的操作进行日志记录，包括上传日志和下载日志，如用户名、下载文件类别、下载时间。

3矿区物探领域的GIS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应用于矿区开采沉陷预测的可视化系统 

可视化(Visualization)是对人脑印象构造一种方针,目的是便于人们理解现象、发现规律和传播知识。 

由于可视化能迅速、形象的表示空间地理信息。传统开采沉陷的预测的可视化方法工作量大并且复杂、预测的速度慢、绘制出来的图形直观效果较差而且精度低，但是利用GIS进行开采沉陷的预测的可视化在传统方法的基础上大大提高了预测的精度和预测的速度。 

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

基于GIS的勘探资料管理系统的必须充分利用已获取的勘探数据资料,不仅要实现勘探资料资料的安全、快速、简便的录入和储存, 还要实现多种方式的资料检索及数据处理。因此,系统的功能设计必须满足可随机集中或分散地输出工程勘察资料的图、表、文等, 保证数据的完整性和准确性; 能够输出符合用户需要的图、表、文等,实现勘探资料的内部整理自动化, 提高工作效率; 能够较好地实现图形数据和属性数据的管理, 满足用户的检索、查询、更新等操作; 能够为规划、勘察、设计等部门快速提供各种工程地质资料及工程地质咨询、评估,为油田整体规划、项目选址、旧城改造、土地评估等快速提供参考数据和图纸资料。勘探资料管理信息系统是一项复杂性、综合性、专业性较强的系统工程。

参考文献

[1]李春霞.GIS在地质勘查找矿应用中的关键问题探讨.北京有色矿产地质研究所.2000年 

[2]曹瑜.基于GIS有利成矿信息的综合.中国地质大学( 武汉)资源学院.2003年

[3]邓岳川,高德政.基于GIS的矿产资源勘察信息系统的开发.西南科技大学.2006年