[摘 要]GIS技术的引入为矿山地质的勘察工作提供了便利的条件、提高了勘察的精度，降低了工作难度及工作量，是一种值得大力推广的地质勘察方法。本文通过对GIS技术的介绍，GIS技术实现了煤矿地质勘探技术的新发展，并且研究了基于GIS的地质勘察信息系统实现的重点及方法，建立三维GIS数据模型，为煤矿地质矿山的发展提供了新的途径和方法。

[关键词]地质勘查；GIS技术；地质勘察信息系统

中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0397-01

GIS空间分析的内涵极为丰富，包括空间查询、空间量测、叠置分析、缓冲区分析、网络分析、空间统计分类等多个方面。引入GIS后，我们可以对矿图进行空间属性查询，以及利用全自动化办公系统对矿山中的空间实体进行空间量测、叠置分析等，大大简化了工作量，也提高了精准度。

1 概述

二维GIS技术经过几十年的发展，已经深入社会各行各业，但是其自身仍然存在着诸多问题。如二维GIS技术和图像处理系统能够对一些三维工程信息进行处理，但并不能将高恒变量当作独立的变量进行处理，只能充当附属变量，因而仅能描绘出地表的起伏而难以深入描述低下信息。三维GIS技术则可以完全覆盖到整个单位空间内部的GIS，从而可以实现和人类同样的从某点观察的视觉效果，大幅度增强了对象的真实感，有效解决了二维GIS技术下的难题。因而在采矿、地址、岩土等多个领域，均以形成了具有部分三维GIS功能的专用三维GIS管理系统。

我国三维GIS技术仍然处于研究阶段，因而关于其功能的理解存在一些争议，从地质勘察来说，以地学对象作为研究载体，可以将其基本功能分为三个方面：（1）实现了三维数据管理。利用三维GIS技术可以实现三维数据录入，和其他系统数据的快捷转换，包括一些数据的基本分析，录入数据库数据的整合和查询等。（2）实现了三维对象的管理。包括对一些基于三维数据的三维对象的建模，模型的可视化选择和查询以及对三维对象的平移、旋转等基本变化。（3）三维空间分析。包括三维的交、并、差以及开挖等操作，还能实现对体积、表面积以及距离的三维计算。

2 GIS三维空间介绍

2.1 数字高程模型的实现

数字地面模型是对地面各特性进行描述的有序数值阵列。通常情况下，其空间的水平坐标由x，y表示，垂直高度用z表示，此外也可使用x表示经度，y表示纬度。此类地面特性是高程或称海拔高程的DTM，又名数字高程模型。

2.2 Gird的生成方法

地質勘察中，很多情况下原始采样点都是不规则的，采样点数量不能满足达到显示的需求，可以采用插值法生成更多的点。通常有双线性法以及趋势面法等多种形式，本文主要介绍Kriging法。该方法以空间位置中的空间属性分布为重点考虑对象，能够达到对线性、无偏以及最小估计方差的精确估计，通过对信息样品的大小、形状等综合考虑后，会对样品赋予相应的系数，接着通过加权平均来对需要的块段品位做有效评估。

2.3 不规则格网的生成

TIT是由大量相邻的、不互相重叠的三角形构成的对地形表面的连续铺盖，根据类型的而不同，生成方法也有所差异，以一般三角网最为常见。该方法根据距离最近原则进行组网，并且随着起始边的不同呈现出不同的结构。而Delaunay三角网结合结构较强，对于同一个不规则离散数据点能够实现集中对应，因而在性能上实际要优于一般三角网。

3 基于GIS的地质勘察信息系统实现的重点及方法

3.1 信息模型驱动系统的应用

地质勘察信息系统的实现是以统一建模语言为基础构建的信息模型驱动开展的，保证在整体上把握系统的要求，进行准确的数据建模。统一建模语言构筑的信息系统模式从根本上来讲就是系统的初始模型，对统一建模语言构筑的模型系统进行测试、分析、设定及实现。信息系统的建设可以划分成几个相互独立的部分，即初始部分、细化部分、系统实现部分、交付部分等，每一个部分都伴随着统一建模语言，始终贯穿在整个系统中。

3.2 应用关系数据库对空间数据进行管理

现今，伴随着科学技术的不断发展，GIS技术在地质勘察方面的发展主要是朝着关系数据库对空间数据库的管理方向转变的。其可以充分应用关系型数据库管理系统对大量的空间数据进行管理、控制、储存等。利用扩充结构化查询语言的范围来操作空间或非空间的数据。另外，还有助于版本的管理工作，防止人为操纵空间数据分割情况的出现。关系数据库中空间管理数据的重点是面向对象进行空间建模。这个模型转变了以往GIS技术中属性与图形分离的情况，进行空间反映的图形也仅是一个属性的字段，同其他非空间性资料共同储存在关系数据表中，使传统的数据库模型彻底结束。这个模型有助于对各类空间数据进行地质勘察，进而更好地创建地质勘察模型。

3.3 CBD技术的应用

以面向对象的建模方法为基础，系统应用CBD技术进行编程，把底层的模块封装成为公共组建，利用各组件的搭建系统，从而完成软件模块的创建。组件的应用主要是组建对象模型，GIS技术开发软件，从而将空间的数据资料输入数据库，查询其显示数据，输出绘图，同时对各个子系统进行统一集成。

4.三维GIS数据模型在地质矿山中应用分析

4.1 建立数据模型

地质矿山的复杂性较高，其包括了各种天然地质体和人工设施。所以应根据对象的特性确定描述地质矿山现象所使用的三维数据模型。遵循的原则是描述结构简单、具有拓扑关系、满足一定的空间精度、便于处理与分析的原则。基于地质矿山现象的复杂性，描述的数据模型也相对复杂，现阶段尚无一项能够完全满足各种质矿山领域的三维GIS软件。然而，三维GIS数据模型向着面对对象技术和方法来分析研究的趋势已日益明显。

4.2 数据库的可视化管理

数据库管理系统是地质矿山的各项管理工作的基础，而采用面向对象的数据库管理系统具有其优越性。虽然使用传统关系数据库的Binary和备注字段能够对变长记录加以管理，然而会影响效率。而面向对象的数据库管理系统可以提供结构化查询语言，从而实现对三维空间对象的各种操作。可视化是地理信息系统的主要功能，也是对空间数据库观测最为重要的方式之一。构建三维几何造型的方式能够作为三维物体的可视化的借鉴，然而尚无法满足地质矿山中的三维现象的需求。随着三维对象可视化技术的迅速发展，OpenGL、Direct3D等3D引擎在进行地质矿山现象的可视化处理中，正发挥着日益重要的作用。在Windows系统中使用VC++调用3D函数，一方面能够得到良好的三维效果，另一方面还能够降低软件开发的复杂性。从而化解了可视化软件和三维数据模型间的接口问题。

5.总结

在数字化时代，三维GIS在矿山地质工作中的作用已为我们勾画了一幅完美的蓝图。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。其最大的特点则是空间分析功能，非常适合于矿山领域中的空间实体建模与叠加分析。

当前，在地质勘察领域中，GIS技术的应用尚处于起步阶段，但已引起了多方面对其技术难点及热点的关注。由于信息系统驱动模式的先进性，利于操作、维护及二次开发，基于组件式GIS技术的地质勘察管理系统对地质勘察信息进行深度处理，一方面可以满足当前

地质勘察数据的制图输出要求，另一方面也初步实现了勘察场区三维地质模拟，奠定了基础地质可视化分析的基础。

参考文献

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[2] 邹国粹.矿山地质勘查中GIS信息系统的应用研究[J].中外企业家，2013（07）.

[3] 黄伟山.论地质矿山中GIS技术的应用[J].科技与企业，2012（09）.

作者简介

郑磊（1987-），安徽淮北人，助理工程师，现供职于中煤新集能源有限公司刘庄矿业公司。