基于空间信息系统的煤矿地质测量关键技术分析
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摘要：空间信息系统在煤矿地质测量工作中发挥着重大作用。本文分析了基于空间信息系统的煤矿地质测量技术，重点介绍了地质测量数据的采集、GIS平台的设计、专业图件的自动生成等关键技术。
关键词：空间信息系统；煤矿地质测量；技术
Abstract:
Space information system in coal mine geological survey plays a great role in the work. This paper analyzes the spatial information system based on the coal mine geology and measurement technology, focusing on the geological survey data collection, the GIS platform design, professional maps of the automatic generation of such key technology.
Keywords: space information system; Coal mine geology survey; technology
中图分类号：X752文献标识码：A 文章编号：
随着我国步入信息化时代，信息技术在各行业得到广泛应用。煤矿地质测量作为煤矿开采的基础环节，对煤矿业生产的安全性和产量具有重要影响。基于空间系统的地质测量技术就是利用计算机及信息技术，对煤矿地质测量数据进行采集，管理，分析并自动生成专业的图件，它对煤矿业发展具有重要意义。
一、煤矿地质测量的空间信息系统概述
煤矿地质测量空间信息系统是以已建立的网络运行环境作为基本运行平台，并以煤矿测量专用的GIS平台为基础，实现煤矿地质测量，基础数据采集、储存与管理，绘制常用的基础图件的一体化系统模式。此空间信息系统是按照三层服务器结构（即数据库层、应用服务层和用户管理层）和C/S+B/S二级管理模式进行的系统整体设计，并将整个系统按照数据库、业务逻辑和用户界面三层功能进行组织[1]。该系统可以使生产现场的技术人员实现对原始地质测量资料的处理、分析、设计及制图，使管理者可以通过Web快速访问成果资料及设计图件。该系统采用模块化结构设计，可以根据用户需要自由组合与拼接。煤矿地质测量空间系统由三部分组成：测量数据采集系统、地质数据采集系统和矿图编制系统。
二、基于空间信息系统的煤矿地质测量关键技术
1.煤矿地质测量的数据采集
煤矿地质测量数据采集系统可满足煤矿测量部门对测量数据的录入、修改、查询、统计、报表打印和文档管理等需求。数据采集系统以Windows 95/98/2000/XP为基本平台，运用C++开发而成。此系统具有人们所熟悉的。Windows界面，操作简单且开放性很好。测量数据采集系统是通过数据的收集与录入，从而建立矿井测量数据库，并通过网络实现数据资料的共享，从而使矿区各部门可以借助于计算机与网络随时浏览与查阅数据。数据库包括煤矿地质情况、测量数据、水文地质、开采量、储量等基本信息[2]。
数据库还可以从开采多年的煤矿及大型煤矿的生产图纸与生产资料中获取数据。这种途径有利于成果图件的编制。通常利用扫描仪扫描图纸得到的是栅格数据，需要使用矢量化软件使其转化成矢量数据，方便计算机处理。
此外，煤矿地质测量空间信息系统一般有与其他常用绘图软件（如AutoCAD、MapInfo等）的接口，可以通过接口直接获得其他软件的数据及图件。煤矿地质测量数据采集系统使测量人员从复杂繁琐的数据工作中解脱出来，同时，此系统为矿图编制系统提供必要的基础数据。
2. 设计GIS平台
煤矿测量专用的GIS平台是煤矿地质测量空间信息系统的基础。它的设计采用面向对象的OMT (是Object Modeling Technique的简称)设计方法。通过对问题的抽象，构造出一系列相关的模型，通过模型进一步分析与处理问题的空间信息。煤矿地质测量专用GIS平台采用具有层次结构的图形数据结构进行设计。这种设计结构易于管理且描述清晰。面向对象的软件开发方法使系统对象的封装性以及继承性都得到优化，并且使系统的稳定性、代码的重复使用性和可操作性都有所提高。
3.自动生成专业图件
地质专业图件是煤矿开采及生产过程的依据和基础资料，同时也是地质测量工作最终成果的表现形式。常用的地质专业图件分为以下几类：第一类是柱状类图件。柱状类图件是地质专业最规范的图件。包括煤层与岩层对比图、综合柱状图件和钻孔柱状图等。第二类是剖面类图件，主要包括开采区域剖面图和地质情况剖面图。第三类是平面类图件，平面类图件包含的形式最多，如煤层等高线图、等值线图、煤矿储量计算图、煤层切面图、矿井上下对照图、排风排水系统图及采区平面布置图等[3]。
（1）柱状类图件的编制
柱状类图件可以用来描述煤层区域和钻孔穿过地层的情况。柱状类图件编制的技术要点：1、绘制柱状岩性符号要标准；2、对煤层系统进行文字描述的语言应简洁、恰当。3、栏与烂之间要有缓冲线，以使图件关系协调。
（2）剖面类图件的编制
剖面类图件是煤矿地质工作的三大基本图件之一。剖面类图件一般是沿勘探方向绘制的.剖面类图件描述了该剖面层的构造形态及煤层、地层、水层的位置等。它是进行煤层储量计算、采掘方案确定和布置生产的基础资料。剖面类图件编制涉及断层、钻孔、边界位置等各种基础数据。其数据获取一般通过两种方式。一种是从数据库直接获取数据，另一种是通过煤矿地质测量的数据体与剖面线的相交关系获取。剖面类图件一般是以离散型数据为基础数据绘制的，其绘制难点在于保证绘制图线在断层处及不同层间形态的协调性，
（3）平面类图件的编制
平面类图件包含的形式及内容很多。平面类图件编制的难点在于：对于复杂的地质条件，自动生成符合要求的TIN，这是煤层等高线的绘制基础。煤层等高线是煤炭企业必备的基础图纸之一，对煤炭开采都具有重要意义。煤层等高线编制的关键技术是根据离散型基础数据与边界条件等约束条件，通过Delaunay三角形剖分法，构造数据矩阵，建立等高线编制的数据基础[14。
三、结束语
随着煤矿地质测量空间信息系统的不断完善，利用空间信息系统构造3D模型，可有效提高煤矿地质测量的可视化程度和工作人员对各个生产环节的直观认知。空间信息系统测绘精度高，可操作性与可维护性强，便于标准化信息管理和数据资料共享。同时，该系统减轻了测绘人员的劳动强度，使他们从复杂繁琐的工作中解脱出来。通过对基于空间信息系统的煤矿地质测量的关键技术的分析，可以预测，空间信息系统将对煤矿地质测量工作发挥着日益重要的作用。
参考文献：
[1] 姜在炳. 煤矿地质测量空间信息系统及其发展趋势[J]. 煤田地质与勘探，2005,(4)：8-10．
[2] 姜在炳. 煤矿地质测量信息系统(MSGIS2.5)[J].煤田地质与勘探，2008，(5)：4-5．
[3] 孟小红,王卫民. 地质模型计算机辅助设计原理与应用[M]. 北京:地质出版社, 2010.
[4] 萨贤春,姜在炳,孙涛等. 煤矿地测信息系统(MSGIS)[J]. 地质论评, 2010 (增刊).
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