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1、基于地理信息技术的“数字矿山”应用游珍（北京东方泰坦科技有限公司，北京100083）摘要：本文从国内的技术实现背景方面阐述了“数字矿山”的概念，并以自主研发的Titan（泰坦）煤矿综合信息管理应用平台为例，分析和介绍了当前基于地理信息技术进行数字矿山建设的关键技术。关键词：数字矿山；地理信息；海量数据　“数字矿山”是一个科学、系统的概念，也是一种动态持续的过程。对于国内“数字矿山”的技术实现背景，我们可以从以下两个层面上来理解。一个层面是将数字矿山中的固有信息（如地表地形、井下地质构造与矿体、测量控制系统、已完成的井巷工程等）数字化，按三维坐标组织起来一个数字矿山，全面、详

2、尽地刻画矿山及矿体；另一个层面是在此基础上再嵌入所有相关信息（如储量管理、机电管理、人事管理、生产管理、技术管理等），组成一个意义更加广泛的多维的数字矿山。随着矿山生产管理技术水平的提高，地理信息技术作为信息技术的一个重要组成部分，已逐步应用在“数字矿山”建设中。但是，目前地理信息技术在矿山生产管理上的应用还局限在个别方面，各方面之间缺乏有机的联系，没有作为一个整体综合地考虑，对矿山生产管理的影响有限。本文结合Titan（泰坦）空间信息基础平台软件，提出了一个新的解决方案，建立了Titan（泰坦）煤矿综合信息管理应用平台。该系统平台整合了矿井监控监测数据，使得决策者能够比较

3、准确地了解井下的情况，实现了安全实时监控，同时实现了自动化制图和三维矿井虚拟，该系统平台已成功应用在山西大阳煤矿系统中。1、系统总体框架系统总体框架为由数据库及管理系统、煤矿应用服务平台和煤矿专业应用系统组成的三层结构。专业应用系统在煤矿应用服务平台的支持下，实现矿井安全实时监控、安全生产管理、设备管理、矿图管理以及煤矿储量计算、突发事件处理辅助决策、三维矿井虚拟等子系统。系统总体框架如下图1。B/S模式C/S模式数据库及管理系统煤矿综合信息库管理系统煤矿综合信息数据库矿井设计生产信息···地质测量信息基础地形数据库管理系统硬件及网络系统平台数据采集与更新属性数据录入、转换

4、与更新图形数据、影像数据录入、转换与更新支撑软件扫描仪及扫描矢量化软件用户管理权限管理运行监控统计分析初始数据录入与转换煤矿三维信息分析煤矿模型库管理安全生产综合管理煤矿应用服务平台煤矿专业应用系统矿井安全实时监控设备管理矿图管理井下人员定位安全生产管理储量管理突发事件处理······三维矿井采掘虚拟煤矿安全生产主管部门系统接口图1系统总体框架2、系统建设的关键技术分析2.1．海量空间数据存储GIS技术的瓶颈之一就是如何解决海量空间数据管理问题，因为对于一个城市级的GIS系统，其数据量极其巨大，一般可达到GB的数据量级。例如某市1:500的基础地图就有2.4GB。传统的基于

5、文件的管理方式显然不能处理这些问题，而利用面向对象的大型数据库技术则能够有效地解决这一问题。在面向对象的空间数据库中，海量地图数据的使用变得更加简单：只需建立单一图层，不必再进行分幅处理。如果用户原来的数据源是分幅的，可将其全部存储到一个图层中，数据库将自动对其进行拼接和索引处理，即可形成一个完整的图层。在应用时，客户端只需极少量的编程（实际上只是指定数据源），就可实现对数据库里数据的动态显示。数据库会根据当前地图客户端的显示视野，自动将此范围内的图形检索出来，并送到客户端显示。因此，即使服务器端的数据是GB级的，在客户端的数据量却仅是几十到上百KB，大大减轻了客户端系统的

6、配置需求，并减轻了网络流量。Titan空间数据管理接口（SpatialDataManagement，SDM）是Titan系列地理资讯系统软件平台中面向大型、海量空间信息（包括矢量和影像）的存储和管理系统而开发的解决方案。它提供TOSA模块在Oracle，MySQL，SqlServer，KingBase等多种数据库系统中存贮和管理矢量和影像数据，充分利用大型关系型数据库的数据存储、管理能力，为大型/超大型空间信息系统提供强有力的支持。2.2海量空间数据显示由于显示时，特别是地形漫游所涉及的地形数据可能相当大，甚至达到海量级别，受计算机内存和显存资源的限制因而不可能预先一次性把

7、这些地形数据全部调入内存。然而，只要我们能开辟一个数据缓冲区(其数据量将远小于整个场景的地形数据量)来装载当前可见区及其附近的地形数据，并在漫游过程中根据当前视点位置与数据缓冲区几何中心之间的平面位置关系来判断是否需要立即更新数据缓冲区，如此一来，就有可能使得内存中所需调入的数据量仅与数据缓冲区的数据量相关，而与整个场景的地形数据量无关。从而只利用有限的PC内存和显存资源，即可实现基于大规模地形数据的大范围漫游。对于遥感影像数据的显示，Titan空间数据管理SDM建立影像金字塔。这样既能避免采用小波影像压缩技术的较