gis技術及其在煤礦生產中的應用

1、· 6一 ∥ G I S 技 術 及 其 在 煤 礦 生 產 中 的 矗 用0I一 、l ／ 摻 ／ l中 國 礦業(yè) 大 學 三 塑 趙 學 軍— 一 ／ _摘 要 G k S ( ~ 4 $息 系統(tǒng)) 是利用計算機分析和 管理 空間數(shù)據(jù) 的技 術科 學 。本 文 在 簡 要 介 紹 G I S的基 本 概 念 及 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 的基 礎 上 ， 詳 細 地 論 進 j這 一 技 術 的 發(fā)展 趨 勢 以及 在煤 礦

2、 生 產 中的應 用前 帚 。關鍵詞 地理信 息 系統(tǒng) 煤礦生產空間數(shù) 據(jù) 計算 機應 用圖形產品 1 引 言 地理信 息系統(tǒng)是近 年來迅速 發(fā)展并得到 廣泛重 視 的新興 技術 科學 ． 它是 介 于信 息科 學 ， 空 間科學和地球科學之間的交叉學科 現(xiàn) 正卓有成 效地 應 用在資 源調 查管 理、 環(huán)境 監(jiān) 測防治、 城市規(guī) 劃、 土地利 用、 公共交通 、 旅游 服務 以及 經營 決策等各個方面 作 為 一 個 空 間 數(shù)據(jù) 管

3、 理 分 析 的 有效 工 具 ， 地 理信息 系統(tǒng) 在煤 礦 生產 管 理 中有著廣 闊的應用 前景 。礦區(qū)地理信 息系統(tǒng) 為礦 區(qū)或 以礦業(yè) 生產 為主的工礦城 市的規(guī) 劃、 建設 、 生 產 ， 經 營和管 理 的定量 化 、 定 位化 、 科學化 以及信 息 的快 速查 詢 、 分析提 供 了先進 的 科技 手 段 2GI S的沿革 與 發(fā)展 2 ． 1G I S技術的發(fā)展 本世紀 5 0 年代 ， 由于 電子計算機 科學 的興

4、起 和計算機技術在航 空攝 影測量與地 圖制 圖學 中的應用 ， 使人 們用 電子 計算 機來收集 、存儲 和處理各種 與空 間和 地理分布有關 的 圖形 和屬 性數(shù)據(jù) 成為可 能 ， 并 希 望通 過計算 機 對數(shù) 據(jù)的分 析來 直接 為管理 和決 策服 務 ， 這 樣就導致 了地理信息 系統(tǒng) 的問世 1 9 6 3 年 ， 加 拿大 測量學家 R ． F ． T o r n l ／ n s o m首先 提 出了地 理 信息 系統(tǒng)這

5、 一術 語 ， 并 建 立 了世界 上 第一 個 G I s —— 加 拿 大 地 理 信 息 系 統(tǒng) ( C G k S ) ，C G I S是一 個 可用 于 自然資 源管 理 和規(guī) 劃 的 計算機系統(tǒng) 。進 入 7 0年 代后 ， 計 算 機 技 術 的 飛速 發(fā) 展 ， 尤其是大容量存取 設備 —— 磁盤 的使用 為空 間數(shù)據(jù)的錄入 、 存儲 、 檢索和輸 出提 供 了強有力的手段 。 在加拿大 、 美 國、 德國 、 瑞典和

6、日本等 技術發(fā) 達 國家 ， 地理 信 息系 統(tǒng)發(fā)展 較 早較快 ， 已建立 許多專 題性 和 區(qū)域性 的地理 信息系統(tǒng) 目前 ， 國際上的地 理信息 系統(tǒng) 已從 具備儲 存 、 分 析 評價 、 查 詢檢索 、 自動制 圖 等 一 般功 能向信 息采 樣 自動化 ， 多功 能的綜 合 評 價模 型、 智 能 化的專 家 系統(tǒng) 以及規(guī) 范化標 準化 和信息充分共享等 方面發(fā)展 捅現(xiàn) 出一 些有代表性 的 G I S工具軟 件 ， 如 A

7、 R C ／ I N F O 、I G D S ／ MR S 、 G E N A MA P等 ， 它 們 可 在 工作 站 或微機上運行 。當前 ， 國際 上 G I S的 發(fā)展特 點是 由科研 轉入 實用 ， 并形成 新的信息產業(yè) 。例如 ， 德 國 的露 天煤 礦利 用航 測 方 法 建 立 和 更新 礦 區(qū) G I S ， 并在 此基礎 上 設計 開采 作業(yè) 計劃 ， 礦 石 骺 ～醉．修d椽 』 、澎 ，繞 ／ 衛(wèi) 叼

8、 ．維普資訊 http://www.cqvip.com 礦業(yè)世界 1 9 9 6 年第 2 期 應的調度指令 如果 同時采用多媒體技術 ， 綜 采 工作面輸入給地面調 度室的信號 為動態(tài)音 像 ， 如采煤量 、 回采工作 面的瓦斯 、 煤塵 、 氧氣 的含量 等 等 ， 中心調 度 室 G I S指揮 系統(tǒng)通 過 指揮模型分析 ， 及 時 向回采工作 面反饋指令 ，從而 可以實現(xiàn) 實時控制 。利用 G I S技術實現(xiàn)煤 礦生產過程

9、 的監(jiān)測 和模擬 ， 可以節(jié)省大量 的人力 、 物力 、 財力 ， 為 管理 與生產技術人員及時 了解 回采工作面 的 工 作進 度和災害預 防提供有力的嵌據(jù) 。3 ． 2G I S在煤礦生產管理中的應 用 用現(xiàn)代計算 機技術來管理和分 析空 間數(shù) 據(jù) ， 將結果 目視化 ， 給 人耳 目一新的感覺 。在 煤礦生產 中運用 G I S技術 ， 通過 對各種地 質 、經濟 、 技術要素的歸納和處理 ， 使煤 礦企業(yè)與 級主管部 門的領導

10、能迅速 、 及 時 、 直 觀地 查 詢 有關 資 料 ， 如 煤 炭資 源 分 布情 況 、 開 采 強 度 、 遠景儲量、 煤 質特 點、 經濟地理 位置等 ， 為 制定行業(yè)發(fā)展規(guī)劃以及進行 生產決 策提供 科 學支持 和輔助設計 決策方 案。G I S與專家 系 統(tǒng)相結合 ， 具有 自動采集和處理數(shù)據(jù) 的功能 ，而 且能夠 智能 式地 分析 和運 用數(shù)據(jù) ， 提 供 科 學 的決 策咨詢 。 從這個意 義上說 ， 將來投入 實 際

11、運行的礦山 G I S 將是 一個 與專家系統(tǒng)相 結 合 、 智 能化的高度 集成 的 G I S系統(tǒng) 。3 ． 3 礦圖的管理 與更新 利用 G I S對 礦 圉進行 管理 ， 其優(yōu) 點 表現(xiàn) 在 ：1 )信 息量大 ， 存儲效 率高 ， 體積小 ， 保存 時間長， 便于信息的共享 和交 流 ；2 ) 檢索 效率 高 ， 可即時 輸 出輔助決 策信 息 ， 降低管理費用 ；3 )數(shù) 據(jù)精度 高 ， 比倒尺 精 確， 便 于不 同圖件之

12、 間的 匹配 }4 )輸 出靈 活 ， 可根據(jù) 需要 輸 出不 同形式 的 礦 圖 }5 )采 用數(shù) 字他存 儲 ， 支持 各 種分 析 、 統(tǒng) 計 和模擬 實驗 。傳統(tǒng) 的礦 圖更 新方法是 一項十分繁 瑣的 工作 ， 而利用 G I S中的計 算機輔助 制圖技術 ，可支持非 專業(yè) 制圖人員制 圖 ， 并可快速 更新、選擇和合并各種圖件 。G I S的使用 ， 使快速制 作礦山災害事故 、 搶救指揮用 圖成為可能 。3 ． 4G I

13、S在煤礦災害事故預 澳 0 預報 中的應 用 煤 礦生產過程 中突發(fā)性 的災 害事 故既嚴 重影 響礦 山正常 生產 ， 又直接對 工人 的人身 安全造成不同程度的威脅 。 所 以 ， 煤 礦災害事 故的預測預報技術一直為煤炭行業(yè) 各級 管理 部門及工 程技 術人員所重視 。 國外 實踐證 明，利 用 G I S來完成 這 一工 作 技 術 可靠 ， 效 果 良 好 ， 不僅可以大大提高煤炭 生產 的安 全性 ， 而 且具有 明顯 的經

14、濟效益 。利用 G I S 進 行災 害 事故 預測 蕊報 ， 用 戶 可利 用 自己的專業(yè) 知識 ， 選擇 合適 的變 量建 立分析預測模型 。 倒如 ， 在煤礦 突水 蘞測預報 中， 可 以選用斷 層 密度 、 巖溶 發(fā) 育程度 、 水 壓 及 隔水層有效厚 度等因素構成模 型。通過 與 實 際 結 果 的多 次擬 合 得 出 突水 指數(shù) ( 輸 出值 ) ， 最后 ， 以 圖形 的方式輸 出危 險突水區(qū) 。 同 樣 ， 對于礦 井

15、中的瓦斯爆炸 、 頂板 冒落等 災害 事故也可 以以同樣的方式進行預測預報 。G I S也可用 于突發(fā)事故 的指揮系統(tǒng) 。 G I S還 可提 供進行 各類 事物查 詢 的專 家系統(tǒng) ， 通 過 查詢 ， 在 顯示 器上 可 以看 到 G I S分析 作 出的該 事 故可能波 及 的范 圍 ， 疏 散 人員 的最佳 路徑 ， 以及該 事故 可能造成的損失 等等 ， 管理 人員將 G I S提供 的資料 與現(xiàn) 場實際情況相結 合進行調度指