关键词：地理信息系统矿山测量
中图分类号：C931.6文献标识码：A
正文：
矿山地理信息系统(MGIS)是将GIS应用于矿山的区域性GIS，是为矿山生产、设计、规划等提供支持的系统。它以计算机为基础，应用摄影测量与遥感等技术采集信息，发挥GIS的强大地学分析和辅助决策功能，通过制图和图像处理手段结合矿山资源特征构建起来的地理信息系统。该系统功能强大，具有信息采集、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。该系统能为矿区的环境监测和评价及矿产资源的开发管理提供科学的依据。MGIS是矿山现代化管理、决策的重要标志，是为适应矿山生产发展的需要而开发的一种现代信息管理系统。
1.GIS在矿山测量中的应用模式
1.1矿山管理信息系统。矿山管理包括矿山设计、巷道开挖、矿产开采、沉降监测和环境评价等工作。矿山管理信息系统内容庞杂，功能齐全。目前已有很多学者对矿山地质灾害、矿山机电安全管理、煤矿灾害事故、矿井通风信息系统、煤矿瓦斯管理信息系统、矿区生态环境评价、矿区土地利用、煤矿安全管理、矿山开采沉降可视化、井下可视化管理系统、救援信息系统等方面进行了研究和探讨。
1.2三维矿山。目前，三维矿山模拟已成为科技热点。它是在GIS、可视化技术和地质信息计算机模拟技术基础上建立的矿山客观实体模型[2]。建立三维矿山，有利于地质和矿业界人员更直观精确地圈定矿体边界，进而了解不同矿体分布的三维形态，便于对地下地质体进行准确解读和圈定，为矿产开发和找矿预测进行指导。
1.3矿产资源规划管理。应用GIS手段对矿产资源规划管理中的大量图形、文档和指标数据进行有效管理，有利于进行标准和规范化的处理，建立统一的矿产资源数据库。可以通过客户机-服务器的运行模式，经由大型数据库和GIS空间数据引擎，将图形和文档数据纳入数据管理平台，从而实现对图形、文档和指标3类数据的有效管理和分析。与此同时，还可进行规划项目的远程管理。
1.4数字矿山。数字矿山（DM）的概念是1999年提出的。DM是多维数字化、网络化和可视化的技术系统，其利用多媒体和模拟仿真技术对真实矿山进行数字化的再现。我国已开始应用采矿机器人、三维地学模拟、矿山虚拟现实等技术进行矿山的开发与应用研究。例如，煤矿地质测量3D模型的构建与可视化将大大提高工作人员对煤矿生产各个环节的直观认识。但是由于数据采集的难度和生成算法的复杂性，数字矿山全景式真三维建模这一功能尚处于摸索开发阶段。GIS利用平行或基本平行的剖面数据建立起三维空间任意复杂形状物体的真三维实体模型，并且以此为基础提供特定的服务，主要用于井下采矿、露天采矿、矿体模型、巷道模型的建立。
2.在我国矿山测量中的应用领域及问题
2.1应用领域
1）矿床地质勘探及矿山设计。MGIS存储有大量的矿山地理信息数据,利用GIS的强大功能进行勘探设计、地质施工、报告编制及矿山设计，可极大提高工作效率，减少设计失误，优化设计成果。2）编制生产计划。MGIS也可以制定生产计划，通过对其空间关系的实时分析，可以使生产计划的制定建立在客观、合理、有效的基础之上，通过模拟，还可以进一步检验生产计划的科学合理性和可操作性。3）日常生产管理。矿山日常生产过程中会遇到各种问题，揭露许多新的地质现象，这些新的资料要及时地输入到MGIS中，通过其强大的分析功能，科学及时有效地调整生产计划，提高生产计划实施效率。同时，各种生产数据也可以及时准确地统计出来，供领导实施决策时参考。4）经济评价及预测。在矿山中还可以使用MGIS来对矿山进行经济评价，对未来的生产经营状况进行预测等。矿山经营的各个方面均可使用MGIS来提高工作效率，降低生产成本，提高决策的科学合理性。5）在矿床地质勘探及矿山设计中得到了重要应用。在目前矿山勘探和矿山开采方案的设计中，需要全面准确的数据作为支撑。而这些数据的获得，主要依赖于地理信息系统的应用。通过采用地理信息系统，矿床的地质勘探及矿山开采方案设计获得了基础的素材，提高了矿床地质勘探的准确性，满足了矿山开采方案的编制要求。此外，有些矿床地质条件比较复杂，单纯依靠传统测量方案难以满足要求，地理信息系统的应用，有效解决了这一问题，提高了矿山测量的精度，为矿山测量取得积极效果奠定了基础。地理信息系统在矿床地质勘探及矿山设计中的应用主要是建立相应的GIS数据系统，该系统内存储有大量的矿山地理信息数据,同时利用GIS的强大功能进行勘探设计、地质施工、报告编制及矿山设计,可以极大地提高工作效率,减少设计失误,优化设计成果。因此，我们要对地理信息系统在矿床地质勘探及矿山设计中的应用有全面的了解，促进地理信息系统的应用，提高整体应用效果，满足矿山生产的实际需要，全面提升地理信息系统的应用质量。
2.2应用中存在的问题
1）可视化数据结构的有效表达问题。借助于计算机的原型模拟加工可有效对地面和地下地形地貌进行三维可视化表达[3]，但对于隐伏矿体的表达存在局限性。由于隐伏矿体特殊的内部结构，加之矿体暴露，其表达的内容有不确定性，不利于隐伏矿体的可视化表达，为实际工作造成了困难，因此亟需建立一种有效的可视化数据结构表达方式。2）巷道的空间拓展表达。由于巷道是处在不断延伸和发展中的，其与地表所表达的线对象有着本质区别，因此如何针对在空间不断拓展的特点实现MGIS的三维可视化表达，建立适合MGIS的可视化手段应进一步加以研究。
3.GIS在矿山测量中应用前景
1）多元集成趋势。多元集成包括3大系统的集成，即矿山信息源的集成、矿山管理系统的集成、多种应用技术的集成。GIS技术未来的发展必须使得遥感、测量、钻井、物探、水文、地震等资料实现集成可视化，进而实现信息的融合和共享，以利于主管部门进行网络化的系统管理。GIS将地理信息科学、地理学、遥感技术、全球定位技术、计算机技术多学科进行交叉渗透，具有很强的实用性。因此，实现GIS的可持续发展，必须与上述相关学科进行更为紧密的结合，才能促进共同发展，有利于GIS系统更高效的应用。
2）矿山生产过程一体化。实现从矿山设计到开采生产的过程一体化将是未来GIS的一大发展趋势。其利用三维可视化、虚拟现实等技术，以地质及矿床模型为基础，并结合其他信息进行数字模拟开采，完成矿山长、中、短期开采计划编制、露天开采爆破设计、地下矿巷道标准断面设计、采矿方法设计、爆破设计、灾情应变预案、储量动态监测等工作。应用可视化技术，实现露天采场、矿井的生产调度与自动监测，边坡、排土场、尾矿坝的稳定性监测、评价和预报，地下矿井地压、矿震监测与预报，通风、粉尘、地下水监测等[4]。
3）矿山决策支持系统。矿山决策支持系统的开发和应用也将是未来GIS发展的趋势。由于目前GIS在矿产资源方面的应用主要停留在数据库和空间的叠加分析上，而对知识的处理和推理能力较为缺乏。矿山决策支持系统将会为矿山环境保护、矿山环境治理、矿山环境评价提供支持[5]。决策系统还将向智能化方向发展，为各种智能生产经营提供决策，并提高决策的实效性和科学性。
结语
地理信息系统的发展进步，促进矿山测量进步与发展，GIS在矿山测量中的应用，逐渐形成以数据采集、输入、分析、处理、输出为一体的技术系统，这必将彻底改变传统观念及其生产作业方式,为矿山开采带来了新的发展机遇。
参考文献
[1]周彬，杨永刚.运用地理信息技术（CGIS）建设“数字矿山”[J].山东煤炭科技，2009(5):65-67
[2]周爱华，陈静.基于GIS和RFID的煤矿井下人员跟踪定位与监控系统设计[J].矿山测量，2009(2):47-52
[3]赵永军，傅晓宁，杨雯雯.地理信息系统在地质领域中的应用[J].西南石油大学学报：自然科学版，2008(6):68-71
关键词：矿山，现状，发展，评估
0引言
自2l世纪以来，以信息技术为代表的技术革命迅速发展，而数字化更是成为信息的表现形式，1999年召开的首届“国际数字地球大会上又提出了“数字矿山(DigitalMine，DM)的概念后，“数字矿山在矿业中发挥出越来越大的作用，是矿业发展的目标和方向。而构建数字矿山，以信息化、自动化和智能化带动采矿业的改造与发展，开创安全、高效、绿色可持续的矿业发展新模式，是我国矿业生存与发展的必由之路。
1数字矿山的概念
1.1数字矿山的概念
数字矿山就是指在矿山范围内建立一个以三维坐标为主线，将矿山信息构建成一个矿山信息模型，描述矿山中每一点的全部信息。按三维坐标组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使有关人员都可以快速准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息。
2、数字矿山的研究现状
2.2国内数字矿山的研究现状
美国、加拿大、澳大利亚等矿业发达国家在数字矿山方面的研究起步较早。2001年，中国矿业联合会组织召开了首届国际矿业博览会，其中包括一个以“数字矿山为主题的分组会。2002年，以“数字矿山战略及未来发展为主题的中国科协第86次青年科学家论坛召开，2006年，煤炭工业技术委员会和煤矿信息与自动化专业委员会在新疆乌鲁木齐召开了“数字化矿山技术研讨会。20世纪末以来，国家主要科研资助机构和相关行业部门相继立项支持了一批数字矿山课题。包括2000年开始的一项国家自然基金课题、2006年开始的一项863课题和一项“十一五支撑课题等。2000年以来，国内多所高校、科研院所、企事业单位相继设立了与数字矿山有关的研究所、研究中心、实验室，主要有：2000年设立于中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院的“3S与沉陷工程研究所、2005年设立于中南大学资源与安全工程学院的“数字矿山实验室、2007年设立于东北大学资源与土木工程学院的“3S与数字矿山研究所和2007年设立于中国矿业大学(徐州)计算机科学与技术学院的“矿山数字化教育部工程研究中心等。山东新汶矿业集团泰山能源股份有限公司翟镇煤矿是我国第一座数字矿山，与北京大学遥感与地理信息系统研究所合作，在国内首开数字化矿井技术应用之先河。此外，中国矿业大学等单位相继开展了采矿机器人、矿山地理信息系统、三维地学模拟、矿山虚拟现实、矿山定位等方面的技术开发与应用。
3.数字矿山的技术分析
3.1“3S技术
GPS主要用于实时、快速提供目标、各类传感器和运载平台(车、船、飞机、卫星等)的空间位置；RS用于实时或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面的各种变化，及时地对GIS的空间数据进行更新；GIS则是对多种来源的时空数据综合处理、动态存贮、集成管理、分析加工，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。以GIS为核心的“3S集成是当前空间技术发展的重要方向，这主要是在空间数据处理中的GIS、RS、GPS既各有特色，有存在着密切的联系。在解决实际问题中常常要3个系统联合使用，用RS技术来获取信息，再由GPS进行定位及导航GIS负责最后的处理，并提供各种图形，提出决策实施方案。免费论文。所以3S集成系统的研究已越来越被人们所关注。免费论文。
3.2可视化技术
3.2.1可视化建立的必要性
可视化模型是数字矿山建设的基础，只有完全掌握了矿床及井下开采环境情况，才能够为数字矿山的建设提供基础平台，数字矿山建设后续的通讯系统、生产调度及人员设备定位、生产过程安全监控与预警系统、生产过程虚拟现实系统都需要以此为基础平台进行设计开发和系统运行。
3.2.2可视化的建立方法
可视化建模采用TIN(不规则三角网)技术产生数字地形表面模型和地质体(包括床体、岩层及断层)实体线框模型，同时采用变块技术建立矿床资源评价块段模型。最终采用地质统计学方法对块段模型进行估值，得出既有结构性又具有随机性的复杂地质体的空间分布及品位和开采环境综合评价技术成果，并在此基础上进行开采方案优化与设计。
3.3虚拟现实（VirtualReality，简称VR）技术
3.3.1虚拟现实技术的概念
指利用人工智能、计算机图形学、人机接口、多媒体、计算机网络及电子、机械、视听等高新技术，模拟人在特定环境中的视、听、动等行为的高级人机交互技术。免费论文。VR在许多工程领域和基础研究方面已经得到较为广泛的应用，在国外矿业领域的研究起步比较早，出现了一些2.5维的虚拟矿山系统。通过对虚拟矿山实体进行操纵，可以构造出逼真的三维、动态、可交互的虚拟生产环境，用以模拟完成在真实矿井中进行的工作。
3.3.2虚拟技术条件下矿山模拟开采技术研究
以地质及矿床模型为基础，结合其它关键信息构造虚拟矿山，进行数字模拟开采，完成矿山长、中、短期开采计划编制、地下矿巷道标准断面设计、峒室设计、开拓设计、采矿方法设计、穿爆设计、通风设计、灾变应变预案等工作。
4、数字矿山的发展趋势
(1)实现生产过程管理和控制一体化。矿山生产过程管控一体化是指应用可视化技术，实现生产过程、工艺、设备、仪器的自动监测与控制。
(2)开发各种功能的矿山应用软件。必须针对不同的应用和矿山工程需求，研究开发适合不同用户、具有不同功能的矿山应用软件，如采矿CAD、虚拟矿山、采矿仿真、人工智能和科学可视化等软件工具。
(3)朝着构建生态矿业工程方向发展。生态矿业工程就是当人类开发矿产资源引起自然生态平衡破坏时，建立人为的生态平衡，构建生态矿业工程对实现可持续发展具有非常重要的现实意义。
(4)人工智能技术研究。自20世纪80年代中后期以来，人们已开始应用人工智能理论与技术来解决采矿工业中的各种实际问题，并逐步显示出无法取代的优越性。运用数据挖掘与知识发现、专家系统等人工智能技术实现生产调度指挥、资源预测、安全警示、突发事件处理等决策支持功能，实现矿山的智能化。
5、结论
我国既是采矿大国，又是资源消费大国。随着经济的高速发展和工业化进程的快速推进，中国对矿产资源的消费将持续呈现快速增长态势，将长期保持旺盛的需求。但是，中国矿产资源所面临的资源短缺，供应乏力的严峻形势，目前已经成为发展工业的瓶颈，如果这种势头继续发展下去，势必对国民经济的可持续发展产生深刻影响。因此，客观的实事求是的评价资源现状，充分合理的利用和保护资源，以建设数字矿山来改变和确保矿产资源长期稳定供给是中国矿业走可持续发展一条正确之路。
参考文献:
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[3]刘光.地理信息系统[M].北京：中国电力出版社,2003
[4]陈述彭.区域地理信息分析方法及应用[M].北京：科学出版社,1999
[5]吴立新,殷作如,钟亚平.再论数字矿山特征、框架与关键技术[J]-煤炭学报2003,28(01):1-6
关键词：地质模型；生产计划；模型化管理
目前，国内煤矿企业在地质数据、开采设计、生产计划编制等工作使用基础整理软件进行管理，逐渐暴露出诸多弊端，如数据信息碎片化、设计周期长、工作效率低、数据挖掘深度低等，阻碍了煤矿数字化发展。
1立项背景
随着矿井智能化开采技术迅速发展，对技术管理的需求越来越高，工程师使用整理软件进行技术管理就显得捉襟见肘，采用专业化的技术管理工具替代整理软件尤为重要。煤矿生产模型管理系统（以下简称模型管理系统）充分利用空间分析、数据挖掘、虚拟现实、可视化、网络和科学计算技术，为矿山资源精确化管理、矿山规划、采矿设计、生产计划进行模拟、仿真和分析，提供新的技术平台和强大工具。在矿井生产管理方面具有用人少、工作效率高规划指导性强，各专业协同运作等优点；实现了煤矿地质数据、开采设计、生产计划等生产活动的模型化管理。
2系统概况
系统集成矿山地质管理、开采设计、生产计划编制等功能，将钻探编录信息数字化并使用数据库对数据进行校验，对钻孔数据逐一检索后录入地质数据库用于数据管理、存储；集成物探、巷探等多维数据建立地质模型；融合地质和开采设计数据，对开采煤层进行块段网格化划分形成数据单元，结合地质条件、生产组织、设备效能等诸多影响因素科学编制生产计划，输出成果资料，模型化管理更高效、快捷。
2.1系统构成
该模型系统主要是由地质数据库、地质模型、开采设计和计划模型构建而成。
2.2系统功能
1）地质数据库。地质数据库作为智能模型管理系统的数据“入口”，实现钻孔数据安全管理。该软件用于地质资料数据收集、校验、浏览和报告功能的数据管理系统。软件可将钻孔数据可视化，将钻孔岩性属性在视窗内直观显示；还提供强大的数据校验功能，确保钻探数据准确性；共享的存储系统可以确保数据的安全性。2）地质模型。建立地质模型，实现矿井地质管理、构造解译等相关工作。该软件采用快速高效的建模技术，读取数据库钻孔文件及各种物探、巷探数据并进行模拟运算，建立三维地质模型。地质工程师利用地质模型可从全方位地观察煤层赋存情况，方便快捷的进行区域的储量计算，煤质煤厚区域划分，等高（厚）线、煤层分叉线、任意煤层剖面图等图纸的绘制及输出；同时软件可支持多种格式的地质数据输出，为开采模型建立提供煤岩层的网格数据。3）开采设计模型。软件兼具AutoCAD常规绘图功能的同时，增加了适用于煤矿开采设计的专业菜单栏，能够快速矿井设计，极大的提高了工作效率，并将地质模型与开采设计进行数据耦合，形成采掘数据单元。将开采设计绘图工作由原本的几小时缩短至几分钟，提高了工作效率；并为计划模型提供基础单元数据。4）计划模型。软件用于编制矿井生产计划及对未来开采计划方案的模拟。将开采设计和地质数据融合，结合可预见性地质情况、生产组织等影响因素遵照开采逻辑模拟矿井采掘接续，并以动画的形式演示矿井今后的生产接续状况；软件支持人工动态修正生产计划，实现了生产计划编制的可视、可控、可调。将生产计划编制时间由原本的几天缩短至几个小时，提高了工作效率。多场景、全因素、长周期的模拟采掘计划方案，寻找最优采掘接续计划，为企业决策者提供矿山寿命全周期采掘接续规划方案。
2.3系统特点
1）系统运行环境依托云服务平台，降低系统对终端硬件的需求，提高运行速度和数据安全性，也便于模型更新和维护。2）地质数据多维度融合。使用钻探、物探和生产实际揭露的巷探等数据修正地质模型，提高地质模型精确度，满足煤矿生产需求。3）使用专业煤矿开采设计软件进行开采设计，地质模型与开采设计进行数据耦合，形成采掘块段的数据单元。链接了地质信息与开采设计间的信息“孤岛”。4）在开采模型数据基础上，通过建立开采逻辑、采掘设备不同条件下的生产效能、生产组织和采掘影响因素等限制条件，逼真模拟矿井生产接续情况，推演进度计划让决策者快速了解未来矿井运行状况，科学合理的制定生产计划方案。
3系统应用
模型管理系统由济南煤科院引进澳洲模型软件组建而成，并在转龙湾煤矿进行国内应用。1）地质数据库。通过建立数据库校验规则对导入数据进行“清洗”，使用管理系统存储数据，提高了数据安全性，避免了人员误操作、更替、流动造成的数据丢失问题；减少因地质资料缺失或精确度低导致的经济损失。2）地质模型。作为地质工程师的辅助工具，将钻探、巷探和物探数据统一存储并集成，通过多维数据协助工程师解译地质构造。方便快捷的进行区域的储量计算，绘制煤厚区域划分、等高（厚）线、煤层分叉线、任意煤层剖面等图纸，提高工作效率。成果数据数字化传输，模型数据能够被开采设计所使用。3）开采设计方案的调整，软件根据地质模型数据自动计算开采储量，无需地质工程师重新计算，减少人员重复工作。4）计划模型中设定采掘设备生产效能、生产影响因素和系数、工作面按撤时长、停产检修时间等一系列可预知的生产活动，推演生产计划方案。极大了缩短了生产计划编制周期，提高了工作效率。图5矿井生产接续计划图
4结语
专业化、模型化的矿山管理系统，提高了工作效率，链接地质资源、开采设计、生产计划等专业的“信息孤岛”，避免了因人员更替、流动造成的数据丢失问题，科学合理的制定矿井生产接续，多因素长周期推演生产计划避免造成接续冗余，有利于矿井节支降耗；系统管理提高企业管理的标准化、流程化和数字化，为企业数字化转型和大数据战略奠定基础。
参考文献:
[1]彭莉.澳大利亚哈默斯利公司采掘计划中计算机的运用[J].中国矿业.马钢集团公司南山矿业公司，1999.
[2]王忠鑫.MINEX及其在数字矿山中的应用研究[D].露天采矿技术.中煤科工集团沈阳设计研究院，2013.