ArcGis在内蒙古自治区矿山地质环境动态监测工作中的部分应用

乔振龙+李亚杰+张勇

摘 要： 本文主要论述以ArcGis为技术基础，在内蒙古自治区矿山地质环境动态监测工作领域中的部分应用。通过监测要素类型（如地形地貌变化、地面沉降变化、图形数据分析）浅谈ArcGis在其监测要素中所发挥的关键性作用，以求拓宽未来我区在矿山地质环境动态监测领域中所需Gis的运用模式。

关键词： ArcGis技术； 动态监测； 数据分析； 应用

1. 引言

Gis作为计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的一种边缘性学科，其发展与其他学科的发展密切相关。近年来Gis技术发展迅速，其主要的源动力来自日益广泛的应用领域对地理信息系统不断提高的要求。另一方面，计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段。许多计算机领域的新技术，如Internet技术、面向对象的数据库技术、三维技术、图像处理和人工智能技术都可以直接应用到Gis当中。由此可见，Gis几乎已渗入所有相关技术工作领域。它就好比一个多功能数据库，对信息起着存储、缓冲、调度、净化、展现、分析的作用，它兼容并存储来自项目各方面的信息，系统化的进行数据管理、查询和检索，利用地学分析、数学计算、空间分析、模拟和预测等方法进行科学加工与决策，提供多层次和多功能的信息服务。多年来，以Gis为代表不断迅猛发展的多技术领域，给地质环境工作者提供用于数据采集、数据管理、数据分析处理的强大工具。本文简要论述就Gis体系中应用比较广泛，性能较为全面的ArcGis在内蒙古自治区矿山地质环境动态监测工作领域中的部分应用，以求拓宽未来相关工作思路。

2. 我区Gis领域应用现状

就目前我区地质环境工作领域而言，所应用的Gis软件主要以MapGis与ArcGis为主。其中MapGis是我国中地数码公司于20世纪90年代所开发的软件，是一款搭建式GIS数据中心集成开发平台，实现遥感数据处理与GIS完全融合，支持空中、地上、地表、地下全空间三维一体化GIS平台。并具有强大的图形制作管理功能（图件制作、图幅剪取、配准、接边、提取等）。ArcGis是由美国esri公司于20世纪80年代初研发的Gis软件，作为世界上第一个现代意义上的Gis软件，至今已更新完善了7代产品，并于2013年7月正式发布了最新一代产品ArcGis10.2。其诸多应用功能实现新的突破，如：真正迈进了云Paas平台。具有在线分析工具。推出全新ArcGis for Server大数据实时分析和处理功能。全新的桌面Gis应用平台，可简洁清晰的通过前台图形数据与后台数据信息库进行完美交互式应用展现。

虽然两款Gis软件都具有相同的应用功能（如图形制作、图像分析等），但就我区实际矿山地质环境工作应用来说，个人认为这两款软件所针对的领域有所不同。其中MapGis软件主要功能侧重于图形制作，而ArcGis软件则主要侧重于图形数据处理与分析功能。就好比在矿山地质环境监测项目中，ArcGis主要充当一个多功能数据库的角色，比如将其每个监测点或区域不同时段变化的数据录入软件内置数据库，并以一张现状图或单个图形表格的形式进行展现，以做出相应的对比分析，这样更易直观展现实际监测工作中每一处监测点或类型的变化趋势过程。而MapGis则主要将所做出的变化趋势结果通过制图功能一一展现。

3. 地形地貌变化监测

在矿山地质环境动态监测工作中，地形地貌监测是一项尤为突出的监测类别，此项监测承载着矿业活动对原始地形地貌所造成的占用破坏变化监测。其监测主要以面状变化数据，按破坏单元（如：排土场、工业广场、露天采坑）进行分年度统计。利用ArcGis桌面软件ArcMap将其各监测年度、监测单元分类汇总，利用后台数据库将各年度破坏单元监测数据进行整体展现（见图1）。通过ArcMap可直观了解各年度矿业开发对地形地貌占用破坏变化情况，并根据数据库中反映不同变化结果分析其内在原因。

4. 地面沉降变化监测

地面沉降变化监测主要对应于井工矿山开采时形成的采空区地表沉降，其监测形态不仅反映面积变化情况，则主要监测布设在采空区范围内的监测桩垂直变化过程，以此来分析在开采过程中由井下巷道推进对地表变化的情况。在本次矿山地质环境动态监测工作中，我们利用ArcMap通过收集井工矿山采空区范围及相关资料，结合我们在采空区布设的若干监测桩对地面沉降进行定期变化监测，从中分析沉降变化规律，得出在不同地质条件、不同采掘深度及采掘方式下，地面沉降的發展过程。ArcMap可将收集的采空区范围及布设监测桩以“一张图”的形式直观展现，并将各监测桩定期采集的数据通过后台数据库以单张图表的形式反映沉降变化曲线（见图2）。

5. 图形数据分析

ArcGis在矿山地质环境动态监测工作中不仅可以进行图形数据对比，监测数据录入并以图形数据展现，而且在图形数据分析中也起到了关键作用。其可根据不同监测类型数值条件，按照软件相应配套工具进行如：边坡坡度分析、区域面积对比分析、水文分析等。比如在矿业活动对地下水环境影响监测工作中。利用ArcMap将所布设的水文钻孔直观展现在该区域地层图中，并根据软件所附相应分析工具（ArcToolbox—水文分析—流向）将各监测时段钻孔中水文高程数据通过数值模型运算，分析得出该区域不同时段水流方向，并通过不同颜色简明直观的区分出各区域水流方向（见图3）。

6. 结束语

ArcGis作为Gis领域较为突出的一款软件，在我区矿山地质环境动态监测工作当中起到了基础性的作用。它能将各监测类型、不同监测要素数据简洁直观地展现并加以对比分析。使之达到事半功倍的效果。本文仅以点带面选取部分监测类型进行简要论述。以求拓宽我区矿山地质环境监测手段领域，为实现日后系统性矿山地质环境监测做出努力。

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