刘 洋
（河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司，河北 唐山 063000）
大型矿山地理数据信息化与智能构建技术的研究，是一个复杂而艰巨又富有挑战性﹑系统性很强的工程项目。大型矿山地理数据信息化与智能构建是大势所趋，而在当前的地质测绘领域，由于其技术不成熟﹑设备落后等原因导致无法满足社会发展需要。在大中型矿山勘探开发中，地质测绘工作主要包括：地质资料采集系统设计；
野外现场勘察及测量控制等。
近年来，随着我国科学技术水平不断提高和矿业企业对矿产资源开采日益重视以及国家相关政策法规相继出台后，矿山地理数据信息化与智能构建技术研究工作也取得了一些成就。
1.1 矿山地理数据信息化与智能构建相关概念
矿山地理数据信息化与智能构建是以计算机技术为基础，应用各种先进的信息处理手段，实现对地质和空间关系的综合分析﹑挖掘及整理。通过利用现代信息技术的发展以及数字图像处理技术等相关软件系统将矿山区域内各区域内各类资源数据整合起来。同时结合GIS平台中所提供的三维可视化工具来完成对地质体数据信息化与智能构建工作过程中所需各种参数进行自动生成并显示，实现信息共享。
1.2 矿山地理数据信息化的基本原理
利用数字滤波技术，将信息进行处理，得到的结果直观﹑清晰。通过对采集到各种地质信息所获取到得资料分析得出结论。根据这些方法可以实现对地下地质体和物探情况中存在问题做出正确判断并采取相应对策措施来解决实际工作当中遇到或可能出现地电干扰及人为因素导致数据丢失等一系列难题。
1.3 矿山地理数据信息化与智能构建的主要作用
（1）促进地质灾害的预测和预警。由于地震﹑水文等自然灾害具有较强破坏性，在进行测绘过程中，需要考虑到人为因素对其造成影响；
同时随着科技发展以及社会进步以及国家政策方针不断完善的情况下也会使得地震风险更加严重化和复杂化程度更高而出现更多新类型自然事件与工程事故等问题，所以矿山地理数据信息化及智能构建可以将这些灾害发生概率大大减少[1]。
（2）通过地质测绘，对地质体中的矿产资源进行综合分析，建立起一个科学﹑合理而又有效地评价和判断矿山工程建设过程是否安全可靠以及矿山施工质量是否满足要求等方面做出全面准确且客观公正，既为大型矿产资源开采提供重要依据；
同时也为国家和地方政府制定相关政策措施奠定基础。
1.4 矿山地理数据智能构建技术
1.4.1 地面数据预处理技术
利用数字化的方法对地质体进行有效地分析，以实现矿山地理信息综合评价﹑地质研究及开发应用。首先，要将地面物探资料作为基础性工作；
其次在获取地表移动点和地下管线时采用GIS空间地图法；
再次通过遥感影像图斑确定井下地形地貌情况以及地层结构构造等特征参数与地震活动规律﹑水文条件等等的关系；
最后利用数字化技术对矿山地理数据进行预处理和分析。
1.4.2 人工神经网络技术
在矿山地理数据信息智能构建过程中，需要利用多种先进的方法对其进行处理，例如：BP神经网络法﹑模糊理论和认知语言学等[2]。其中BP是一种典型的基于统计推理与模式识别相结合而形成的新型系统。它不仅能够解决传统方法难以实现复杂问题所带来的困难，而且还可以通过模拟人脑思维方式来分析事物发展变化规律并及时反馈给工作人员以提高工作效率；
该算法在人工神经网络研究中广泛应用。
1.5 大型矿山地理数据信息化与智能构建的关键技术
（1）数据库管理，在大中型矿山地质资料信息管理系统中，其工作量巨大﹑且对工作人员技术要求较高。因此需要建立一套完善的数据库系统。
（2）人工神经网络训练和模拟分析等方法来实现井下数据处理工作及精度控制。
（3）利用GNSS定位和三维空间分析软件进行矿山地理数据信息化与智能构建过程的研究以及应用效果评价。
（4）采用多种手段获取地质体资料信息并将其转化为可识别的数字化图像。
1.6 矿山地理数据智能构建的原则
（1）数字化﹑信息化原则。数据的智能是指能够实现计算机网络技术和各种信息处理软件在实际工作中所产生的实时性，而不是传统意义上二维码。
（2）实用性与应用价值兼顾原则。矿山地理数据集成系统应一定程度上综合考虑经济效益以及社会效益等各方面因素后设计开发出来符合自身特点的数字化﹑信息化平台。同时也要结合企业管理信息系统建设要求来选择合适技术手段和软件设备，以便为后续工作提供必要支持。
（3）数据的标准化。在矿山地理数字化建设过程中，应按照“统一标准﹑规范”和“通用性强，兼容性好”原则进行。
（4）信息共享与协同应用技术相结合。矿山地区各单位之间要实现资源共建共享以及业务互通；
同时还要建立起一套完善的数据库系统以满足信息需求分析及决策需要等方面问题要求；
最后还需通过数据整合平台来达到相互沟通协作，提高工作效率﹑降低成本和提升效益效果的目标，从而促进企业经济发展[3]。
1.7 矿山地理数据智能构建原理
矿山地理数据智能构建主要包括：①人工神经网络的建立。通过对人工神经元结构进行优化，实现人机交互，使其可以在不同程度上模拟地质体，并能准确识别出地质体。②模糊综合评价模型研究与应用系统化的应用技术为基础性工作提供了重要支撑和保障；
③遥感探测﹑三维空间分析等多种手段相结合形成多维立体数据处理方式；
④基于物联网平台建设的矿山地理信息智能构建及相关配套设备研发为辅助作用。
1.8 智能构建算法
智能化是大数据时代的重要特征之一，它不仅能够为用户提供更多﹑更好的信息服务，而且还能有效提高矿山地理成果利用率。
首先要明确系统所需数据模型。在实际工作中我们需要对各种参数进行分析计算和预测处理等相关操作来实现系统功能目标；
其次还要确定数据库之间相互关系；
最后是根据具体的需求进行建模，然后通过相应算法完成相应任务并最终形成一个完整的大框架结构。
1.9 矿山地理数据智能构建与评价
在对地质体进行勘探﹑构造时，要先将探测到的物探资料作为一个完整而清晰地信息，并建立一套合理科学且具有可操作性和通用价值的数字模型。然后再根据模拟过程中所产生出来的结果来分析其规律以及结论是否准确可靠。同时通过软件系统可以实现模拟数据处理及计算能力等方面均需要满足一定程度上对数据进行智能化处理。
2.1 国内外矿山地理数据信息化现状
国外矿山地理数据信息化建设较早，其主要经历了三个阶段：第一，从地面管线的建立；
第二，在对地质体进行探测﹑分析和识别之后建立起一套完整系统地开发流程。第三则是从模拟地下勘探到数字化测绘再到遥感技术。
国内的地质数据信息化建设起步较晚，我国在矿山地理数据信息研究方面虽然也取得一定进展但尚处于探索阶段，主要是通过对传统技术与现代先进科学技术相结合的基础上进行改进和创新而形成一些具有实用价值并能够解决复杂工程问题﹑适应实际工作需要等功能为一体且能满足社会需求应用到各个领域中的新方法。
在国外，地质数据信息化建设已经有了很大的进展。如美国﹑俄罗斯等一些国家都建立起大型矿山地理数据库。我国目前已建成或即将建好一个以GIS为基础﹑以物联网技术为手段的信息库系统，但仍处于开发阶段和探索阶段；
从整体上而言还存在着很多问题：一是各方面资源整合能力不强导致重复投入大量建设成本高而难以盈利甚至亏损严重，二是缺乏统一规划与管理造成了资源浪费现象突出。
20世纪80年代初以来，随着计算机技术﹑通信和网络通讯等相关学科不断发展与进步。我国在矿山地理信息数字化方面取得了显著成就：一是建立了多级地面地震数据库；
二是通过对地下岩体进行物联网采集并实现全过程智能监控；
三是利用遥感探测手段完成地质数据的获取及分析工作，形成地下矿产资源动态监测系统以及综合管理信息系统。
2.2 矿山地理数据信息化的主要内容
大型矿山地理数据信息化是一个复杂的综合系统，其主要包括地质勘探﹑地质分析和矿区信息采集等多个过程。
（1）GIS技术。以数字化空间为基础进行研究。利用空间地理信息系统中的图形处理工具对地下物探资料进行存储与管理；
通过计算机网络技术将GIS软件自动记录到数据库当中并实现远程查询功能，使矿山地理数据信息化更加全面完整，方便工作人员随时随地获取地质﹑矿石矿物等信息资源库。
（2）在矿山地理数据信息化建设中，主要包括以下几个方面的内容：一是数据库技术。通过对计算机软件的应用和开发实现数据存储﹑信息检索等功能。二是数字化处理方法与流程设计；
三是模拟系统与集成方案研究及实施方案制定工作；
四是技术标准规范体系构建及运行管理制度建设，并为地质资料提供安全保障措施等。
3.1 矿山地理数据信息化与智能构建需求分析
（1）数据采集技术的要求：
矿山地理数字化建模﹑分析与应用是一个庞大复杂的过程，需要通过多层次和多方面手段进行，因此必须有一套完备而科学合理且切实可行地开发方案。首先应建立一套完整有效地数据库，在系统中对地质体及构造特征等信息进行收集整理并分类汇总成相应格式后生成计算机图形文件；
其次要将数据录入到软件上实现自动识别﹑检索与存储功能(包括查询等)，为后续的分析和综合研究提供有力依据。
（2）数据分析系统的建设：
首先对矿山地理信息进行采集，然后将收集到的地质资料通过软件处理，最后生成数字化﹑信息化文件，形成可视化地形图。利用GIS技术建立空间数据库。同时使用地理信息技术手段实现三维建模。并采用遥感影像解译和多参数综合应用等技术完成了数据挖掘与提取工作；
在信息分析过程中运用数据融合方法对原始物证进行三维重建和识别，从而得到地质体的属性特征点分布情况；
（3）数字化处理技术：利用云计算等先进手段进行模拟信号分析处理及传输﹑数字图像压缩格式转换以及采集到的各类电子影像信息通过网络传送到数据库系统进行保存；
同时也可以运用计算机辅助软件如GNSS系统对现场视频录像资料加以收集与整理并将其转化为电文形式，实现矿山地理数据信息化和智能构建。
3.2 系统整体思路
大型矿山地理数据信息化系统构建的总体思路是：首先，利用地质资料，建立一个统一﹑集成的基础数据库。其次通过对大尺度空间信息量进行分析和研究。最后在大尺度上实现了对各种地形地貌以及不同区域地貌特征等方面综合评价。然后通过综合评估模型来确定各功能模块之间相互关系及参数配置情况下所需资源数量与分布情况；
并根据数据采集点与处理系统中各个子系统间耦合度，建立大型地质矿山地理数据库的结构﹑格式﹑输入量等信息库。
3.3 矿山地理数据信息化与智能构建关键技术具体步骤
数据采集与处理技术，即在矿山地理数据信息化应用系统中，首先对原始的地质信息进行分析和提取。将其转化为数字图像信号。通过计算机网络实现了对矿山地区自然景观﹑地形地貌等要素的识别以及定位功能；
其次利用GIS空间网格法建立数据库模型并根据实际需要构建相应软件程序来完成相关参数计算及结果输出工作后即可得到最终所需数据成果，也就是三维地震记录体数据化处理技术，在该基础上进行地质地貌研究分析和预测。
3.4 矿山地理数据信息化解决方案
矿山地理数据的信息化解决方案主要包括以下几个方面：
（1）建立完善的信息数据库。利用计算机软件技术对大量复杂﹑难以处理和不易分析处理，但又具有较高价值，且能进行实时动态监测与控制等特点而开发出一套针对不同地区地质情况以及其发展规律而制定并实施起来并能够有效指导各种类型工程项目的地质工作及生产活动。
（2）采用先进的数据采集方法。在矿山地理数据信息化过程中要充分利用计算机技术﹑软件技术和微机原理，采用数字技术对矿山地理数据信息进行收集，并通过计算机软件处理将其转换成相应的图像﹑文字等形式。同时在系统中建立数据库﹑存储和查询功能。利用该平台可以实现对大中型矿山工程地质资料及各种相关参数的检索分析处理以及综合评价；
还可根据不同类型工程项目需求选择多种格式进行分类管理，便于用户操作使用及维护管理。
（3）联合开发的数字地质模型
通过集成多种数据源，将其与地质灾害等多变量信息融合，建立一个综合的地质数据库。该系统可以实现对矿山地理数据进行采集和分析。在实际工作中可采用不同类型的模拟方法来完成对各种参数值进行处理并得到相应结果；
利用计算机技术和软件自动生成各类模型库；
还可实现数字化模拟地质过程中数据量大且复杂情况下的动态观测与研究﹑预测及管理等功能。
4.1 系统总体方案
大型矿山地理数据信息化构建的总体方案是：在系统中，主要包括了信息采集﹑处理和分析三个部分。
（1）信息采集指的是通过计算机技术对所得到的原始资料进行收集并加以加工，然后以一定格式储存起来。
（2）处理则是把这些数据转化为数字信号或图像等形式来表示出其本身属性及参数值后形成一个完整而又直观地图形化模型。系统中包含了软件与硬件两个子系统，大型矿山地理数据信息处理主要包括：地质勘探﹑工程勘察和测绘。其中，地质勘查工作是基础，在对地下管线进行探测时需要利用人工的方法来完成。GNSS系统技术能够实现对空间地形图实施动态观测；
同时也可以通过卫星定位功能将地面与地下之间的关系展现出来并建立起三维模型从而为后续研究提供数据支持及参考依据；
还能根据不同区域内所存在各种地质体和构造情况，采用多层次综合分析手段。
（3）大型矿山地理数据信息的分析，其主要是通过以下几个方面进行实现：其一，地质构造﹑地震等相关参数对地下管线的分布和位置有着非常大影响。在实际工作中由于地质结构与地层岩性具有较大差异以及不同类型地震活动造成了大量地面沉降现象。因此要想解决这一问题就必须将勘探技术结合起来以提高勘测精度为前提进行勘察设计；
其二，大型矿山地理数据信息在采集过程中会受到诸多因素干扰而产生各种误差甚至是错误的结果。
4.2 系统功能展示
大型矿山地理数据信息化与智能构建的实现，需要对系统进行功能展示。在功能上，首先是系统中各模块之间能够正常工作﹑运行并相互兼容；
其次就是信息采集过程中所涉及到的各种参数和属性等都要一一显示出来以供使用者查看使用；
再次则是从信息数据库里获取相关资料后再根据不同用户需求来提供相应服务。
大型矿山地理数据信息化与智能构建是大势所趋。通过对大型地质物数据的采集和分析，可以实现对地质灾害﹑矿产资源以及环境变化等信息进行综合评价，并为相关部门制定相应政策提供参考。
猜你喜欢 矿山数据库智能 在矿山里耕耘(国画)神剑(2021年3期)2021-08-14智能化矿山建设在中小型矿山的应用探讨昆钢科技(2021年2期)2021-07-22繁忙的矿山当代工人·精品C(2020年1期)2020-05-20绘就美好矿山五彩画卷阳光(2020年5期)2020-05-06智能前沿文苑(2018年23期)2018-12-14智能前沿文苑(2018年19期)2018-11-09智能前沿文苑(2018年17期)2018-11-09智能前沿文苑(2018年21期)2018-11-09数据库财经(2017年2期)2017-03-10数据库财经(2016年15期)2016-06-03