基于GIS技术的老寨湾金矿矿区管理信息系统建立

 摘要：伴随数字矿山和矿山地理信息系统技术的发展，基于GIS技术和遥感数据的支持，本文构建了一套由数据库层、控件层和应用层组成的三级数字矿山管理信息系统设计模式。该技术模式依赖于GIS的基本功能，结合SDE空间数据引擎技术和ActiveX控件实现了云南省老寨湾金矿这一特定区域的矿山数字化信息管理。基于此模式设计的DMMIS实现了矿区多源数据的实时获取更新和管理维护，并为矿区管理人员分析决策提供了辅助支持。实际应用表明，该系统为矿区数据的安全和矿山的高效运营提供了必要的依据。
 关键词：GIS   遥感   老寨湾金矿   信息管理系统

Abstract：With the development of digital information technology in mining industry, the concept of DM(Digital Mining) and MGIS(Mining Geographical Information System) are becoming the research focus but not perfect. How to effectively manage the dataset of geological, surveying and mineral products grade is the key point that concerned the sustainable development and standardized management in mining industry. Based on the existing combined GIS and remote sensing technology, we propose a model named DMMIS (Digital Mining Management Information System), which is composed of the database layer, the ActiveX layer and the user interface layer. The system is used in Laozhaiwan Gold Mine, Yunnan Province of China, which is shown to demonstrate the feasibility of the research and development achievement stated in this paper. Finally, some conclusions and constructive advice for future research work are given.
Key words: Digital mining，Geographical Information System，Remote Sensing， Laozhaiwan Gold Mine

1. 引 言
 信息技术的发展给全球采矿业带来巨大的冲击，在这个“数字化”大发展的时代，中国
 的采矿业也在从劳动密集型向信息化方向发展。在“数字地球”、“数字中国”等概念提出后，1999年，在首届“国际数字地球”会议上，DM（Digital Mine数字矿山）概念首次登场，随后MGIS（Mining Geographic Information System,矿山信息系统）相关技术相继出台，成为数字矿区和数字中国的一个重要组成部分。数字矿山建设的总体目标是实现矿山的“高效、安全、绿色与可持续”发展，对海量、异质、异构、多维、动态的地质、测量及矿山图形和属性数据实现科学有序的组织和管理维护，并提供直观的三维可视化表达等功能，使这些信息实现分布式的共享、协同和重复性的应用，为矿山的规划、生产、经营、管理提供保障和科学决策依据。
 老寨湾金矿区位于东经104°52′25〞，北纬23°49′36〞，地处中国云南省文山州广南县。目前该矿的首采区矿石量的服务年限仅为10年，为保持老寨湾金矿的可持续开采，管理接替资源和矿山后期扩建后金矿地质、测量、勘查等信息的有效管理以及现阶段矿山的科学运营，建立综合性的矿山管理信息系统是非常必要的。
2. 系统设计
 2.1. 系统框架设计
 基于矿山运营和发展的双重需要，构建了一套集业务管理系统（management information system）和办公自动化（office automation）系统以及智能化的查询分析决策支持系统（decision－making support system）为一体的数字矿山管理信息系统DMMIS (Digital Mining Management Information System)。系统的总体框架如图1所示：

图1 系统的总统架构图

 系统由数据层、中间层和应用层组成，实现了数字矿山管理信息系统的三级模式设计理念。数据库包括矿区的地理、地质、测量、勘探、矿床多种类型的矢量格式数据、栅格格式数据、属性数据、文档数据及多媒体信息数据，对多源数据实现有效统一的管理。在中间层通过SDE空间数据引擎技术实现系统的功能模块与数据库的通信操作。中间层的构架是基于GIS技术和ActiveX技术双重支持下的系统功能平台。MapObjects控件实现空间数据部分对前台应用层的功能模块，ActiveX技术实现多种功能间的组织管理和非空间数据部分操作。在应用层，也就是系统的前台表现层，用户可以根据需求对各种功能进行具体实现，用户操作通过接口传输到中间层并最终请求数据库，数据库完成用户的请求进行读或写的操作，来响应用户的操作。在应用层，用户可根据权限实现对数据库中多源历史数据的浏览、查询、分析，并可对空间数据进行编辑、修改，实现数据库的实时录入、更新。
 2.2. 系统数据库组成
 数据是GIS工程应用系统的基础组成部分。空间数据是GIS的操作对象，是现实世界经过模型抽象的实质性体现。本文所述的DMMIS系统除了拥有对地质、勘查、矿产、矿床、品位含量等信息进行描述的大量矢量数据、几何图形和相关属性数据外，还拥有通过有矿区的测量数据，矿区的遥感影像数据等构建TIN（Triangulated Irregular Network）模型生成的矿区原始DEM，用以精确表达矿区的三维信息，反映矿区周围的环境，为实现矿区三维可视化，即矿区景观漫游作良好铺垫。整个过程借助ERDAS遥感图像数据处理平台，实现遥感影像对测量数据生成的DEM的纹理镶嵌，最后把DEM的纹理向成像面进行投影生成矿区三维实景图进行输出。此外，数据库中还包括矿区开采过程中不同时期的大量文档、资料。所有这些多源、多样的数据共同构成DMMIS系统数据库，通过系统平台实现了统一的管理和维护。
3. DMMIS系统实现
 3.1. 系统开发环境
 基于上文提出的构架，经过详细调研分析，系统最终确定在VisualBasic开发环境下，集成ActiveX技术和MapObjects2.2控件技术开发完成。VB开发语言由于它的灵活性、强大的控件管理功能和易操作性，使其在组件式GIS开发中备受青睐。而以基于组件式技术（COM技术）的GIS开发模式在当前的GIS应用中最具代表性。分布式控件的应用方法在操作上类似于电子装置的组装，应用过程中，只需将制作好的多个功能组件部件封装在一起进行综合的管理调配就可以实现便捷、高效的分析功能和互操作。
 针对老寨湾金矿区系统开发的实际需求，在系统的构架和实现过程中，选择ActiveX技术支持下的分布式控件技术进行系统开发。对于空间数据操作部分，系统开发选择ESRI公司推出的MapObjects2.2控件组件，该组件包括多个ActiveX控件和可编程的ActiveX Automation对象，以最少的接口通过五大类对象：地理匹配对象（address Matching Objects）、数据访问对象（Data Access Objects）、地图显示对象（map Display Objects）、几何图形对象（Geometric Objects）和实用对象（Utility Objects），为系统提供有力的制图和GIS功能，实现对各种空间数据和图形图像数据的调用和分析，以及矿区空间数据的编辑、维护和更新、管理。
 3.2. 系统功能实现
 老寨湾数字矿山管理信息系统最终应具有简洁、实际和方便的效能，需支持矿山现场各种定性与定量数据、空间位置数据的查询管理和实时入库，作为后期资料综合整理及各类专题图件编绘真实可靠的数据源；能综合管理调配各类探矿工程素描，进行简单的资源量、矿体品位模型的现场分析和图表统计和综合查询显示，为深入进行三维矿床品位模型建立、矿体三维空间分布预测、勘探及开采工程布置、各类资源量计算等提供完备数据支持。
 考虑到系统长期的稳定工作和矿山可持续发展双重需要，系统在功能平台上留有多个接口，这为系统的后继开发利用提供良好的基础和环境，利用系统的升级和完善优化；同时也体现了平台开发环境和开发工具选择的合理性。
 系统按照不同用户权限实现分级管理，通过响应不同用户请求，实现后台数据库数据和现场数据的实时化分析、操作。系统在云南省老寨湾矿山信息化管理实际应用中表明，能很好地实现了矿区地质、测量、矿产品位数据的管理，在为普通用户提供编辑查询操作功能的同时，还能为矿山管理决策人员在矿山开采过程中提供多种辅助决策信息。在确保数据库中信息完备、安全和更新准确无误的前提下，系统实现友好、简洁实用的界面操作。在老寨湾金矿区实际的生产运营，安全管理，和办公自动化过程中发挥着重要的作用；并能在一定的时期内满足矿山发展的需要。系统的主界面如图2所示。

图2 系统的主界面

 系统的主要功能包括：
 工程管理：针对普通业务员，中层管理人员和高层决策人员实行系统分级管理策略，保证矿
 区数据的保密和安全，也便于系统的统一维护。
 图层显示输出：具有基本的图层显示功能，对图层数据实现图形和矢量数据的输出，标准化
 的剪裁、打印输出等。
 数据编辑、维护：系统实现对现场勘测图形和属性数据的实时编辑更新，如探槽和钻孔的位
 置信息和属性信息的编辑操作，包括添加，删除等基本功能。
 数据分层管理：采用特定的数据结构对不同类别的图形和属性数据实现分层管理。前台对空
 间数据的调用统一通过SDE数据库引擎来实现。
 查询分析：实现图形到属性和属性到图形的双向互查询操作。提供简单查询，SQL条件查询
 和综合模糊查询三种查询功能，并可对查询结果作统计分析。
 矿区景观漫游：利用矿区DEM数据和矿区的数码照片，实现矿区的三维景观漫游可视化。
 专题图制作：针对不同目的应用，可根据矿床的地质年代、矿产含量等信息，制作标准的矿
 产数据专题图和分析图，并显示输出。
 在线帮助：针对不同用户权限，提供快捷方便的操作说明和帮助信息。
4. 结论
 结合老寨湾金矿区管理发展现状，在从系统构架理念，到系统功能实现及最终在生产中的应用过程中，得到如下的结论和建议：ActiveX控件技术针对开发矿山信息系统开发有着特殊的优势和灵活性；大量的遥感影像数据为矿区三维可视化提供了丰富的数据源，是理想可靠的选择，同时可以作为矿区周围环境污染和评价分析的依据，这也是DMMIS系统在后续开发中有待完善的功能，使得大量的有用数据信息得以有效的应用，因此提供必备的扩展开发接口，是系统功能扩展和完善以及矿山持续发展的需要。DMMIS系统的实现技术及在老寨湾数字矿山信息管理应用过程中的经验总结，可为其它同类型矿山信息系统建设提供参考。

参考文献
Suwei Li . Huide Liu .COM-based Symbol Library Extension for Mine Mapping. Hebei Engineering University No. 199, Guangming Nan Street, Handan City, Hebei province, 056038, P.R. China
吴立新,朱旺喜,张瑞新.数字矿山与我国矿山未来发展[J].科技导报.2004.7
丁海涛,王家林,许惠平.基于MapObjects下潮汕坳陷区物探数据库管理系统的涉及与实现[J].上海地质.2002年第二期
宋国民,贾奋励.利用ActiveX 技术开发地理信息系统公用控件.系统仿真学报.2001.11