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【摘 要】随着科学技术的日益发展，矿山巷道信息技术也有着较大的进步和发展。矿山信息系统是GIS中的重要组成部分，其主要面对的是掘进巷道和地层两个空间。巷道是整个矿井中的核心所在。本文以矿山测量信息作为研究和分析的基础，对矿山巷道信息系统的建立进行全面的剖析。
【关键词】矿山巷道；地理信息系统；拓扑关系
0.引言
矿产矿藏是自然界给予人类的重要自然资源。近几年来，我国矿产开发和利用技术有了迅速发展，采矿业是我国国民经济的重要支持力量，我国的矿山开采从劳动密集型逐步转向为集中型，GIS的研制应用，促进了采矿业的发展。矿山是具有特殊性的地理空间区域，其表达的地理对象特殊性、海量的数据等决定了矿山地理信息系统的多数据、综合性，这些数据有着广泛、多维、动态及不确定的特性。在矿井巷道的挖掘中，数据测量有着重要的指导意义，做好矿山巷道信息系统建立工作，有利于矿产资源科学、安全、有效的开发和利用，促进经济效益和社会效益双向发展。
1.矿山巷道的数据模拟和建立基本几何元素
1.1矿山巷道数据模拟的构建
以矿山的实际情况为基础，对矿山的巷道数据的特点进行分析：
（1）矿井掘进巷道的数据来源主要是矿山开发的原始设计和测绘，这些测量数据是最为重要，也是最为准确的信息来源；（2）测量点的设置是伴随巷道掘进进度进行的，一直沿着巷道展开的，因而测量的导线网可明了的勾画出矿井下巷道的拓扑关系；（3）矿井中的测量是随着巷道的掘进顺序展开的，对于巷道的测量，其巷道的特点和附属物具有精确性；（4）巷道测量导线点具有三维坐标，进而确定了点的空间位置[1]。
矿山巷道的数据模型应建立在矢量模型的基础之上，也就是在矿山巷道的延伸掘进阶段，对其几何信息需要以矢量的形式存在。矿山巷道和GIS中的地下管道网、交通网等有着诸多的相似性，可将巷道网络的各个巷道及构成要素抽象为空间弧段，形成弧段和空间结点的矿山数据网络和模型。
1.2矿山巷道的平面组成
1.2.1对象选取
矿石采掘工程的平面图，也叫做采工图，是反应矿床层面中的巷道布置和回采情况的图像资料，对采掘巷道的实际情况和状态进行全面的反映，其主要展示的是各种类型巷道的组合。
矿井下的单条巷道呈线状分布，整个巷道则是呈网络状，形成这些巷道线的基本元素就是各个导线点。
1.2.2矿山巷道的平面组成元素
对于矿井中的每一条巷道可抽象化为一体线段，也就是巷道线。巷道线是对矿井中巷道的完整性表达。在矿井下，巷道是呈现纵横交错的形态的。因而，一条巷道线可能是由两段或者两段以上组成的，也就是巷道分段。巷道在分段之后，会在巷道线上以一个或一个以上的点来表示，这就增加了数据处理的时长，且数据的存储量也相应的增加了，而这些巷道分段是科学、合理、可行的。A是整个图形平面，其边界线以a、b、c、d来表示。其中，a为巷道线1的一段；b是巷道线2的一段；d是巷道线4的一段，而只有c是巷道3的全部，即巷道3.在平面A中无法完整的把这些巷道线进行完整的数字标识，只能进行交叉点的分段表示，巷道线1则被N1与N2分成了a1、a2、a3，就是巷道弧。
另外，进行巷道分段可有效的解决好平面无法展示的问题，为了更好的表达出各层的关系，可通过不同相交方式来表示。
1.3矿井巷道的三维组成
按照用途的不同，可分为通风巷道、运输大巷道、运输上下山、井底车场、联络巷等。为了表述上的简洁明了，可把斜井、竖井等也可作为矿井的巷道。其中，部分的位置精准度要求较高。比如，运输大巷底板需要安装轨道，两侧设置排水沟，左右需要有电力和通信线路，因而对于运输大巷的描述需要很高的精确度才可满足实际要求。根据研究资料，可按前面矿山测量的思路，将矿山井巷看作为柱状体，由一系列的断面组成的[2]。
2.矿井巷道的拓扑关系分析
把矿井巷道抽象为巷道弧段，另外将矿井巷道的拓扑关于有不同拓扑关系的三维数据构建来进行表述，可有效的对矿区内的所有巷道进行全面、科学的管理，分析不同巷道间的连通性，在出现突发或者紧急事件的情况下可为救援提供帮助。
（1）弧段与节点的拓扑关系，任意一段弧段都是由一系列的节点构建而成的。
（2）结点与出弧、入弧的拓扑关系，这里的出弧和入弧的概念就和数据结构图形中的起巷道线和终巷道线的概念是一致的，即起巷导线为入弧，而终巷导线为出弧。
（3）弧段与弧段的拓扑关系，它们是通过结点而联系起来的，这种拓扑关系是为了二维采图的方便而自动生成的，即在Z为固定值时，把三维模型投影至二维平面上，再对弧段间的关系进行研究，以解决空间相交问题[3]。
（4）巷道线与弧段的拓扑关系，巷道线和组成巷道线的弧段之间的关系，巷道线是对实际矿井巷道的抽象表示，其交叉、转弯等则就是结点，这些结点把整条巷道分为多段，而形成弧段。
（5）巷道弧段与面的拓扑关系，面与面之间的相交线即为弧段。
3.结论
根据矿山数据测量的思路，对组成矿井巷道的基本几何元素进行了全面分析，为矿山巷道信息系统的建立提供了理论基础，建立的面向对象的数据信息模型促进了MGIS动态修改、查询及分析的实现[4]。其次，矿山巷道地理信息系统对于矿井的测绘成功，体现了数据信息系统建立的可操作性，同时，本文研究对于MGIS的模型创建提供了科学、可行的思路，也就是遵循自然规律，合理有效的测量和采集矿井挖掘数据，为MGIS的建立而服务，另外对于矿山井下的其他实体地质模型建立也是需要进一步研究的。建立科学、合理、可行的矿山巷道信息系统具有极为重要的意义。 [科]
【参考文献】
[1]刘斌等.关于矿山巷道信息系统建立的探讨[J].江西测绘，2010，23（6）：112-113.
[2]鲍艳.矿山信息系统中巷道的三维矢量数据与可视化[J].西安科技大学，2011，12（25）：56-57.
[3]张山山.地理信息系统数据模型分析[J].计算机工程与应用，2010，25（8）：122-124.
[4]毛善军.煤矿信息系统的理论与方法研究[D].中国矿业大学，2011，36（6）：211-212.
【关键词】矿山巷道；地理信息系统；拓扑关系
0.引言
矿产矿藏是自然界给予人类的重要自然资源。近几年来，我国矿产开发和利用技术有了迅速发展，采矿业是我国国民经济的重要支持力量，我国的矿山开采从劳动密集型逐步转向为集中型，GIS的研制应用，促进了采矿业的发展。矿山是具有特殊性的地理空间区域，其表达的地理对象特殊性、海量的数据等决定了矿山地理信息系统的多数据、综合性，这些数据有着广泛、多维、动态及不确定的特性。在矿井巷道的挖掘中，数据测量有着重要的指导意义，做好矿山巷道信息系统建立工作，有利于矿产资源科学、安全、有效的开发和利用，促进经济效益和社会效益双向发展。
1.矿山巷道的数据模拟和建立基本几何元素
1.1矿山巷道数据模拟的构建
以矿山的实际情况为基础，对矿山的巷道数据的特点进行分析：
（1）矿井掘进巷道的数据来源主要是矿山开发的原始设计和测绘，这些测量数据是最为重要，也是最为准确的信息来源；（2）测量点的设置是伴随巷道掘进进度进行的，一直沿着巷道展开的，因而测量的导线网可明了的勾画出矿井下巷道的拓扑关系；（3）矿井中的测量是随着巷道的掘进顺序展开的，对于巷道的测量，其巷道的特点和附属物具有精确性；（4）巷道测量导线点具有三维坐标，进而确定了点的空间位置[1]。
矿山巷道的数据模型应建立在矢量模型的基础之上，也就是在矿山巷道的延伸掘进阶段，对其几何信息需要以矢量的形式存在。矿山巷道和GIS中的地下管道网、交通网等有着诸多的相似性，可将巷道网络的各个巷道及构成要素抽象为空间弧段，形成弧段和空间结点的矿山数据网络和模型。
1.2矿山巷道的平面组成
1.2.1对象选取
矿石采掘工程的平面图，也叫做采工图，是反应矿床层面中的巷道布置和回采情况的图像资料，对采掘巷道的实际情况和状态进行全面的反映，其主要展示的是各种类型巷道的组合。
矿井下的单条巷道呈线状分布，整个巷道则是呈网络状，形成这些巷道线的基本元素就是各个导线点。
1.2.2矿山巷道的平面组成元素
对于矿井中的每一条巷道可抽象化为一体线段，也就是巷道线。巷道线是对矿井中巷道的完整性表达。在矿井下，巷道是呈现纵横交错的形态的。因而，一条巷道线可能是由两段或者两段以上组成的，也就是巷道分段。巷道在分段之后，会在巷道线上以一个或一个以上的点来表示，这就增加了数据处理的时长，且数据的存储量也相应的增加了，而这些巷道分段是科学、合理、可行的。A是整个图形平面，其边界线以a、b、c、d来表示。其中，a为巷道线1的一段；b是巷道线2的一段；d是巷道线4的一段，而只有c是巷道3的全部，即巷道3.在平面A中无法完整的把这些巷道线进行完整的数字标识，只能进行交叉点的分段表示，巷道线1则被N1与N2分成了a1、a2、a3，就是巷道弧。
另外，进行巷道分段可有效的解决好平面无法展示的问题，为了更好的表达出各层的关系，可通过不同相交方式来表示。
1.3矿井巷道的三维组成
按照用途的不同，可分为通风巷道、运输大巷道、运输上下山、井底车场、联络巷等。为了表述上的简洁明了，可把斜井、竖井等也可作为矿井的巷道。其中，部分的位置精准度要求较高。比如，运输大巷底板需要安装轨道，两侧设置排水沟，左右需要有电力和通信线路，因而对于运输大巷的描述需要很高的精确度才可满足实际要求。根据研究资料，可按前面矿山测量的思路，将矿山井巷看作为柱状体，由一系列的断面组成的[2]。
2.矿井巷道的拓扑关系分析
把矿井巷道抽象为巷道弧段，另外将矿井巷道的拓扑关于有不同拓扑关系的三维数据构建来进行表述，可有效的对矿区内的所有巷道进行全面、科学的管理，分析不同巷道间的连通性，在出现突发或者紧急事件的情况下可为救援提供帮助。
（1）弧段与节点的拓扑关系，任意一段弧段都是由一系列的节点构建而成的。
（2）结点与出弧、入弧的拓扑关系，这里的出弧和入弧的概念就和数据结构图形中的起巷道线和终巷道线的概念是一致的，即起巷导线为入弧，而终巷导线为出弧。
（3）弧段与弧段的拓扑关系，它们是通过结点而联系起来的，这种拓扑关系是为了二维采图的方便而自动生成的，即在Z为固定值时，把三维模型投影至二维平面上，再对弧段间的关系进行研究，以解决空间相交问题[3]。
（4）巷道线与弧段的拓扑关系，巷道线和组成巷道线的弧段之间的关系，巷道线是对实际矿井巷道的抽象表示，其交叉、转弯等则就是结点，这些结点把整条巷道分为多段，而形成弧段。
（5）巷道弧段与面的拓扑关系，面与面之间的相交线即为弧段。
3.结论
根据矿山数据测量的思路，对组成矿井巷道的基本几何元素进行了全面分析，为矿山巷道信息系统的建立提供了理论基础，建立的面向对象的数据信息模型促进了MGIS动态修改、查询及分析的实现[4]。其次，矿山巷道地理信息系统对于矿井的测绘成功，体现了数据信息系统建立的可操作性，同时，本文研究对于MGIS的模型创建提供了科学、可行的思路，也就是遵循自然规律，合理有效的测量和采集矿井挖掘数据，为MGIS的建立而服务，另外对于矿山井下的其他实体地质模型建立也是需要进一步研究的。建立科学、合理、可行的矿山巷道信息系统具有极为重要的意义。 [科]
【参考文献】
[1]刘斌等.关于矿山巷道信息系统建立的探讨[J].江西测绘，2010，23（6）：112-113.
[2]鲍艳.矿山信息系统中巷道的三维矢量数据与可视化[J].西安科技大学，2011，12（25）：56-57.
[3]张山山.地理信息系统数据模型分析[J].计算机工程与应用，2010，25（8）：122-124.
[4]毛善军.煤矿信息系统的理论与方法研究[D].中国矿业大学，2011，36（6）：211-212.