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16测绘技术M apping technology矿山测绘中3S 技术的实践应用研究张雅飞（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 ０７１０００）摘 要：随着社会的快速发展，信息技术也在不断地提升，它已经渗透到了各个行业的各个领域，以３Ｓ技术为核心的空间信息技术，正在持续地发展和应用，为矿山测绘工作提供了强有力的技术支持，对于促进我国的矿山开发、矿产资源的开发利用具有十分重要的意义。
本文基于３Ｓ技术，论述了３Ｓ技术在矿山测绘中的应用作用，并对ＲＳ、矿山ＧＩＳ、矿山ＧＰＳ在矿山测绘中的运用进行了详细的分析，以使３Ｓ技术的优势得以充分利用，从而推动矿山测绘工作的顺利开展。
关键词：３Ｓ技术；矿山测绘；实践应用中图分类号：Ｐ２０４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）２１－００１６－３Research on the practical application of 3S technology in mining surveying and mappingZHANG Ya-fei（Ｈｅｂｅｉ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｔｅａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｏｃｉｅｔｙ， ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａｌｓｏ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ． Ｉｔ ｈａｓ ｐｅｎｅｔｒａｔｅｄ ｉｎｔｏ ｖａｒｉｏｕｓ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ａｎｄ ｆｉｅｌｄｓ． Ｓｐａｔｉａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｗｉｔｈ ３Ｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ， ｉｓ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ａｎｄ ａｐｐｌｙｉｎｇ， ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｓｔｒｏｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ ｗｏｒｋ． Ｉｔ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ３Ｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｏｌｅ ｏｆ ３Ｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ． Ｉｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＲＳ， ｍｉｎｉｎｇ ＧＩＳ， ａｎｄ ｍｉｎｉｎｇ ＧＰＳ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ， ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｆｕｌｌｙ ｕｔｉｌｉｚｅ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ３Ｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｓｍｏｏｔｈ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ ｗｏｒｋ．Keywords: ３Ｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； Ｍｉｎｅ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ； Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ收稿日期：２０２３－０９作者简介：张雅飞，女，生于１９９０年，汉族，河北保定人，本科，工程师，研究方向：测绘工程。
GIS技术在矿山应急管理中的应用现状一、 G一、技术概述地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一种以采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据为基础，为人们提供空间信息查询、分析和应用服务的计算机系统。
随着信息技术的不断发展，GIS技术在各个领域得到了广泛应用，特别是在矿山应急管理中发挥了重要作用。
矿山应急管理是指在矿山生产过程中，对突发事件进行预警、监测、预测、评估、应急响应和恢复重建等全过程的管理。
传统的矿山应急管理主要依靠人工经验和直觉，存在信息不准确、反应迟缓等问题。
而GIS技术的应用，可以实现矿山地理信息的快速获取、处理和分析，为矿山应急管理提供科学、有效的决策支持。
灾害风险评估与预警：通过GIS技术对矿山地质、地形、气象等多源数据进行综合分析，评估矿山灾害风险，为矿山应急管理提供科学依据。
利用GIS技术实时监测矿山周边环境变化，实现灾害预警，降低灾害发生的可能性。
应急资源管理与调度：基于GIS技术的矿山应急资源管理系统，可以实现对各类应急资源(如救援队伍、物资设备、通信设施等)的统一管理和调度。
通过GIS技术对应急资源进行可视化展示，提高应急资源利用效率，确保矿山应急管理的顺利进行。
应急指挥与协调：GIS技术可以为矿山应急管理提供实时、动态的指挥决策支持。
通过对矿山地理信息的可视化展示和分析，为矿山应急管理部门提供直观的信息支持，提高应急指挥的准确性和时效性。
事故现场信息收集与处理：GIS技术可以快速采集事故现场的各种信息(如人员分布、伤员位置、灾情状况等),并进行实时处理和分析。
通过对事故现场信息的深入挖掘，为矿山应急管理部门提供有针对性的救援方案和措施。
灾后恢复与重建：基于GIS技术的矿山灾后恢复与重建规划系统，可以对灾后受损区域进行三维建模，实现对灾后重建工作的全面规划和管理。
通过对灾后重建工作的可视化展示和模拟分析，为矿山应急管理部门提供科学、有效的灾后恢复与重建方案。
080测绘测量CE HUI CE LIANG1 引言随着我国经济的快速发展，矿山开采为我们提供了更多的矿产资源，但也带来了诸多环境问题，导致生态环境遭到破坏，各种自然灾害频发。
因此，相关部门应引起重视。
在矿山生态环境治理方面，常用的技术是3S技术，即遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）。
这些技术的应用能够有效改善矿山地区的生态环境，促进生态环境的可持续发展。
2 3S技术概述2.1 遥感技术遥感技术主要借助遥感探测仪来进行观测，该技术的优点在于，即使被测目标很远，遥感探测仪也能将探测目标的信息记录下来。
另外，使用遥感技术进行探测时获取信息的速度非常快，获取的信息量也大，通过对获取的数据进行综合分析来得到科学、完整的探测结果。
现如今，遥感技术已经成为获取地球资源和环境信息的重要手段。
2.2 地理信息系统地理信息系统一般也叫“地学信息系统”，它具有获取、存储、编辑、处理和分析的功能，在环境评估方面，利用地理信息系统还可以将获取的空间信息进行成图和分析，具有3D建模功能，便于人们了解被测地区的环境空间分布，便于针对该地区环境制定更科学合理的方案。
另外，地理信息系统还广泛应用于其他很多领域，例如军事领域、地域规划等。
2.3 全球定位系统全球定位系统通常又被称作“全球卫星定位系统”，该系统具有定位准确、全球覆盖、可移动定位等多个优点。
24颗GPS卫星周期性地围绕地球运行，能够在任意时刻任意地点观测到4颗以上的卫星。
3 矿山环境治理的现状3.1 对矿山开采监管不严我国政府在对矿山开采的监管方面存在不足，缺乏完善的规范体系和具体的监督管理机制，导致矿山肆意开采现象严重，一方面造成了资源的浪费，另一方面给矿区的环境带来了严重破坏。
虽然政府给予了一定的资金支持，但是由于各种原因，环境治理工作仍然没有落到实处，矿区环境仍然没有得到有效改善。
3.2 “先开发后治理”模式不合理很多矿山开采单位在开采前都没有进行相应的环境调查，缺乏环境影响检测报告，导致在开采过程中才发现对开采地区的环境破坏过大，引发了一系列环境问题。
管理及其他M anagement and other GIS数字测绘技术在矿山地质测量中的应用马晓波摘要：科技时代背景下，地理信息系统（GIS）的应用地位越来越高，尤其在矿山地质测量中，GIS数字测绘技术发挥着举足轻重的作用。
本文主要探讨GIS数字测绘技术在矿山地质测量中的应用，旨在明确其在提升测量精度、优化数据管理等方面的价值。
先是简单介绍GIS数字测绘技术相关概念及发展，接着是重点分析该技术的应用优势以及在矿山地质测量中的应用模式。
经过长期的实践活动可以得知，GIS数字测绘技术可以让矿山地质测量效率更上一层楼，为矿产资源的合理开发与利用提供有力支持。
关键词：GIS；数字测绘技术；矿山地质；测量；应用在当今信息化时代，矿山地质测量工作面临着前所未有的挑战和机遇。
为了适应这一趋势，地理信息系统（GIS）和数字测绘技术逐渐成为矿山地质测量的重要工具。
这些技术不仅提高了测量的精度和效率，还为矿山生产和管理提供了更加全面和准确的数据支持，值得引起相关行业人士的关注。
1 GIS数字测绘技术的概念及发展GIS犹如一个大熔炉，包括有地理学、计算机学、数学、统计学等多个学科的综合性技术系统。
主要是通过采集、分析、处理和保存地理空间数据的方式，让工作人员可以更加直观地看到地质情况，为各种空间决策提供了重要的技术支持。
随着技术的不断发展，GIS数字测绘技术逐渐成了一种重要的工具，在矿山地质测量中有着非常广阔的发展前景。
GIS数字测绘技术集合了传统测量技术和GIS技术的优势，利用计算机技术实现自动化、智能化的测量与地图绘制。
通过这种技术，测量人员可以快速、准确地获取矿山地质信息，为矿山资源的开发、利用和管理提供重要的数据支持。
同时，GIS数字测绘技术还可以对矿山环境进行监测和评估，为矿山的可持续发展提供重要的保障。
总之，矿山地质测量中离不开GIS数字测绘技术，在科技水平不断发展的今天，GIS数字测绘技术将在未来的矿山地质测量中发挥更加重要的作用。
ＭＡＰＧＩＳ（地理信息系统）在矿山中的应用MAPGIS（地理信息系统）在矿山中的应用体现在资源管理、工程地质、矿山规划与设计以及矿山管理等方面。
可以对矿山资源与环境信息进行采集、存储、处理，建立矿区数据库及软件系统，实现对信息的查询检索、综合分析、动态预测和评价、信息输出等功能，从而为矿区环境工程和矿产资源开发管理进行规划、判断和决策提供科学依据。
标签：MAPGIS；地理信息系统；矿山1 MAPGIS地理信息系统MAPGIS是具有自主版权的集数字制图、数据库管理及空间分析为一体的大型基础地理信息系统软件。
它的主要功能包括数据采集与编辑、空间数据管理、空间分析、数据输出等，借助这些功能可以从原始数据中图示检索或条件检索出某些实体数据，还可以进行空间叠加分析，以及对各类实体的属性数据进行统计。
MAPGIS广泛应用于地质、矿产、城市规划、测绘、土地管理等领域，并成为专业技术人员进行各自研究的重要工具。
2 地理信息系统在矿山中的应用MAPGIS地理信息系统在矿山中的应用大致分为两类：一类是以多源信息的集成管理为主；另一类以多源信息的分析为主，即在前者的基础上结合一些应用模型进行分析。
可以对矿山资源与环境信息进行采集、存储、处理，建立矿区数据库及软件系统，实现对信息的查询检索、综合分析、动态预测和评价、信息输出等功能，从而为矿区环境工程和矿产资源开发管理进行规划、判断和决策提供科学依据。
2.1 MAPGIS在资源管理中的应用在矿山建设和生产过程中，涉及到多种资源的管理，如矿山开采的主要资源（矿山资源）、伴生矿物、水资源等。
基于MAPGIS的资源管理，建立矿产资源空间数据库，实现图形及其相关属性数据的统一集成管理。
（1）矿山资源管理。
矿山资源储量和品位管理是矿山资源管理的基础，利用GIS技术进行矿山资源管理，实现矿山资源储量和上覆岩土剥离量的自动快速计算、动态管理及分析、表达，反映矿山资源的数量和分布情况，最终保证资源的合理开采和充分利用。
煤矿三维地理信息系统1 概述地理信息系统GIS是一种以采集、储存、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。
与一般信息系统的差别是它采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化觃律的。
从学科的角度GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上収展起来的一门学科具有独立的学科体系从功能上GIS 具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能。
煤矿三维地理信息系统煤矿三维GIS是用于描述煤矿地质信息、井下环境和设备的应用软件。
煤矿三维地理信息系统能够有效地建立矿山空间数据库实现矿山的全景显示、动态显示真实、直观、准确、清晰地表现地层、断裂、矿体及围岩形态表达钻孔、矿井竖井、斜井、巷道、探槽、采空区、采矿区、采矿工作面形态表达各种机械设备的配备与运转状况表达矿井风流状况、瓦斯浓度、地应力场等三维现象。
煤矿三维地理信息系统可以有效地利用现有资料对未采区和采掘工作面前方、深部及外围的地质构造、矿体变化、矿床分带及其它开采条件迚行预报预测2 国内现状中国煤矿GIS 应用起步较晚与国际水平相比有较大差距煤矿行业迫切需要一个适应于中国国情的专业化的矿山三维地理信息系统。
但由于到目前为止现有的GIS系统都还只能实现空间数据的二维或者2.5维的表达和处理还没有真正的三维GIS系统因此在具有三维特性的矿山领域中的应用受到了很大的限制国内还未见投入工业化运行的矿山GIS系统。
煤矿三维GIS是煤矿収展的迫切需要和収展方向三维GIS将成为煤矿生产觃划和信息化管理不可缺少的工具。
3 应用范围 3.1 矿山基础数据的图形化存储和展示根据矿山数据的多源性、复杂性、时空性、关联性、动态性等特点建立矿山空间数据库可以形象地显示地层、断裂、矿体及围岩形态表达钻孔、矿井竖井、斜井、巷道、探槽、采空区、采矿区、采矿工作面形态表达各种机械设备的配备与运转状况表达矿井风流状况、瓦斯浓度、地应力场等三维现象。
矿山环境监测技术的现状与挑战研究与探讨在当今社会，矿产资源的开发对于经济发展起着至关重要的作用。
然而，矿山开采过程中不可避免地会对环境造成各种影响，如土地破坏、水资源污染、大气污染以及生态失衡等。
为了实现可持续发展，保护矿山环境，有效的环境监测技术显得尤为关键。
一、矿山环境监测技术的现状（一）传统监测技术传统的矿山环境监测技术主要包括实地调查、采样分析等方法。
实地调查通过专业人员对矿山区域进行实地勘察，记录地形地貌、植被覆盖等情况。
采样分析则是对土壤、水样、大气等进行采集，然后在实验室中进行化学分析，以确定污染物的种类和浓度。
这些方法虽然直观可靠，但存在着工作量大、周期长、成本高以及难以实现实时监测的缺点。
（二）现代监测技术随着科技的不断进步，现代监测技术在矿山环境监测中得到了广泛应用。
1、遥感技术（RS）遥感技术通过卫星、飞机等平台获取大面积的矿山影像数据，能够快速、宏观地反映矿山的开发状况和环境变化。
例如，可以监测矿山开采导致的土地利用变化、植被破坏以及地质灾害等。
2、地理信息系统（GIS）GIS 技术能够对矿山环境数据进行存储、管理、分析和可视化展示。
通过建立矿山环境数据库，将多源监测数据进行整合，为环境评估和决策提供有力支持。
3、全球定位系统（GPS）GPS 用于精确测量矿山的地理位置和地形信息，为矿山开采规划和环境监测提供准确的空间数据。
4、在线监测技术在线监测技术能够实时获取矿山环境中的各种参数，如大气污染物浓度、水质指标等。
通过安装传感器和数据传输设备，将监测数据及时传输到监控中心，实现实时监控和预警。
（三）监测设备的发展监测设备的性能不断提升，精度越来越高，同时也更加智能化和自动化。
例如，高精度的传感器能够更准确地检测到微小的环境变化，自动化的采样设备减少了人工操作的误差和工作量。
二、矿山环境监测技术面临的挑战（一）复杂的矿山环境矿山环境通常具有复杂性和多样性，不同类型的矿山（如煤矿、金属矿等）以及不同的开采方式都会导致不同的环境问题。
管理及其他M anagement and other探析RS和GIS在矿山地质勘测中的应用胡 微摘要：矿产资源作为国民经济发展的基础资源，对整个社会经济产生重大作用。
从具体层面而言，矿产资源在开采中都是需要制定符合实际情况的开采方案，但是开采方案的科学合理性需要借助地质勘测数据资料作为依据，如果勘测资料存在问题，基本上整个开采过程都会受到很大影响，甚至会造成安全事故出现。
在以往矿山地质勘测中，主要使用人工开展勘测活动，但是现阶段矿山地质环境异常复杂，使用人工勘测方式往往无法获取到确切的地质环境信息，最终会影响到开采方案的合理性。
在科学技术发展中，遥感技术和GIS技术产生，对地质勘测产生非常重大的影响。
通过对这两种技术的使用，能够提升矿山地质勘测的精确性，为矿山开采方案制定奠定良好的基础。
因此，在矿山地质勘测工作中，应当加强遥感技术和GIS技术的应用，结合具体情况对这两种技术进行使用，从而保障开采工作顺利落实。
本文通过对RS和GIS在矿山地质勘测中的应用优势阐述，分析了RS和GIS在矿山地质勘测中的应用。
关键词：RS；GIS；矿山；地质勘测我国地大物博，各类资源都非常丰富，特别是矿产资源每个区域都有，当前已发现的大型矿产资源数量非常多。
但是，从矿山资源开采过程分析，大部分矿山开采都会对生态环境带来严重破坏，并且这种破坏无法在短期内进行自我恢复，就算使用人工修复也需要很长时间。
一般情况下，矿产资源开采中，既需要占用大量的土地资源，也会产生大量的矿渣、废水等，对矿山周围环境带来严重的污染。
从这些情况产生的原因分析，都是没有制定科学合理的开采方案，导致产生了数量非常多的污染问题和地质灾害。
这源于以往在矿山地质勘测中，主要是依靠人工勘测，对信息技术使用程度不高，难以保障勘测结果的真实可靠性。
然而，遥感技术和GIS技术与传统测量技术进行比较，其有着非常强大的应用优势，能够确保地质勘测数据资料的准确性，从而为矿山各项工作开展提供依据。
The study on 3D-GIS vector data structureChen Yunhao， Guo Dazhi(Beijing Graduate School of China University of Mining andTechnology, Beijing ,100083)Abstract Discussing the shortcoming existing in the traditional data structure and according to the underground mining condition and referring to 2D vector GIS topologic data structure, the authors propose six groups structures to describe topologic relations among six elements: Point-node, ARC, Ring, Surface, Body, and Complex object.“Levels-tree”is to be used to maintain the six group topologic structures dynamically. Finally, the authors give a whole description of a typical complex object of underground mining.Some experiments are made to prove that the six group topologic structures raises the needs for spatially oriented GIS form the points of view of mining related activities and the data structure on maintain topologic structure can be reduced to a large extent by using the “Levels-tree” technique. Keywords 3D-GIS， Vector data structure， Six group structures, Levels-tree, Mine1 引言矿山地理信息系统（Mine Geographic Information System）所处理的空间数据，从本质上讲是三维连续分布的，而且垂直方向上的信息和水平方向上的信息具有同等重要的意义。
现有的GIS软件虽然可以用数字高程模型来处理空间实体的高程坐标，但是由于它们无法建立空间实体的三维拓扑关系，使得很多真三维操作难以实现，故被称之为二维GIS或2.5维GIS。
矿产资源勘探、采矿作业、地表下沉、地下水运移、地应力分布、以及环境污染等均为三维现象，当试图以二维系统来描述它们时，就不能精确地反映、分析或显示有关数据。
如何建立起适应矿山地理信息系统的三维数据结构已成为矿山地理信息系统研究中迫切需要解决的问题。
许多学者对三维GIS的理论进行了研究。
文献［1］提出的三维矢量数据模型，仅能很好地表达规则实体，因而不适应于矿山这种复杂的实体。
而且该模型将三维实体简化为均值的，这显然不能充分地对矿体进行描述。
文献［2］从理论上分析了三维空间信息系统涉及到的空间对象以及它们之间的联系，探讨了矢量与栅格混合结构集成的数据模型。
文献［3］讨论了三维空间实体的拓扑关系，并给出了三维空间实体的形式化描述方法。
另外，文献［4，5］等亦有三维GIS理论方面的论述。
从根本上讲，现有的GIS理论与实践均处于理论探讨和实验阶段，还需加强与具体实体相结合的研究。
其进一步工作尚依赖于数据库技术和虚拟现实等技术的发展。
在矿山地理信息系统三维建模研究方面，李青元［6］等做了大量工作，提出的三维矢量数据结构能够较合理地描述矿山地质实体。
但该数据结构基本上只适合于互斥、完整体域所构成的自然目标实体。
实际上矿山实体中包含大量的人工构造物(如巷道、井筒等)；而且矿山实体中体域之间不完全是互斥关系，还有包含等关系；另外，矿山实体中不仅有体域，还有面、线、点域等实体。
如何描述这种复杂的目标实体，本文从矿山实际应用出发，提出一种适合矿山地理信息系统的三维矢量数据结构。
2 三维GIS矢量数据结构的拓扑关系定义如何建立、维护空间元素的拓扑关系是三维GIS研究领域中的一个核心问题。
拓扑关系的建立使得各种空间的操作与信息查询易于实现。
然而三维GIS中的三维拓扑关系建立是一个棘手的问题，因为所研究目标的结构极其复杂和不规则。
从侧重于矿山实际应用的三维GIS研究出发，我们认为，复杂地物可用充满空间的各种体域、组成体域的曲面、构成曲面的边界环、组成环的弧、弧上的结点来描述；一般来说，体域是目标实体的基本构成；认为任何复杂的实体都是由体域(自然的或人工的)构成的；体、面、线、点是一个动态的概念，在不同的比例尺或不同的研究重点时可以相互转换。
例如对整个矿井来讲，巷道可认为是线域，而对某个工作面来讲，巷道则是体域。
按上述思路和观点，考虑保持拓扑信息的完整性、易扩展性，提出用以下6组关系来描述矿山GIS三维矢量结构的空间拓扑关系。
(1) 复杂地物—体关系：复杂地物与组成它的体域。
在该拓扑关系中加入对复杂地物属性的描述或指向属性记录文件的指针。
(2) 体—复杂地物—曲面关系：体域与由其所构成的复杂地物，体域与包围该体域的曲面，以及与该体域相邻的体域。
体拓扑结构中可加入对体域属性的描述。
(3) 曲面—环—体域关系：曲面与组成曲面的环以及该曲面所包围的体域(正面邻体)和包围该曲面的外部体域(负面邻体)。
一个曲面可能由若干个环构成，其外环取正，内环取负值。
在曲面拓扑结构中加上若干值样条弧（如等高弧）或插值函数，就可确定该曲面的空间形态。
(4) 环—弧—曲面关系：环与构成该环的弧以及该环所包围的内部曲面(内邻曲面)和包围该环的外部曲面（外邻曲面）。
(5) 弧—结点—环的关系：弧与该弧的起结点、终点及包含该弧的环。
环有正负之分，环方向与弧的方向一致时，取正号；反之取负。
在弧拓扑结构中加一系列坐标串，可确定该弧的形态。
(6) 结点—弧的关系：结点及从该结点出发的离开弧段和以该结点为终点的到达弧段。
图1 典型矿山实体Fig.1 A typical body of mine显然以上6组拓扑关系可转化成二维GIS的拓扑关系。
现结合一具体实例说明用以上6组拓扑结构如何进行拓扑描述。
3 三维GIS矢量数据结构拓扑关系的建立如图1所示为一典型的矿山现象。
其物理意义如下：煤层上覆岩层为页岩（V1），中间为煤层（V2），煤层底板为砂岩（V3）。
在煤层中赋存着一层很薄的夹矸（用1，2，3，4点连线的V5所示）。
在底板砂岩中开拓了一条运输集中巷（V4）。
另外，还探测到在煤层某处有一瓦斯集聚点（V6）。
图2 层次树关系图Fig.2 The relation of ‘Levels-tree’对于像图1这样不太复杂的模型，按层次分解方法来建立上节所定义的6组拓扑算法。
复杂地物分解成若干组体域，将这些体域分别分解成各自组成的曲面，再将曲面分解成环，进而将环分解为弧段和结点。
经过对图1复杂地物进行的层次树分析(如图2所示)，即可按定义的6组矢量拓扑关系来建立对图1的拓扑描述。
其中煤层中夹矸层视为特殊的体域，仅有面积而无体积概念。
对V6瓦斯积聚点视为无体积、无面积概念的特殊体(点)域。
表1 复杂地物—体拓扑Tab.1 Topologic relation of complex object and bodyTab.2 Topologic relations among body , complex object andsurfaceTab.3 Topologic relations among surface,ring and body使用。
视巷道的形态变化和要求的精度不同而灵活掌握。
体域V5，V6为无体积的特殊体域，因而曲面1234和曲面5无正面相邻体域。
表4 环—弧—曲面拓扑Tab.4 Topologic relations among ring, ARC and surface表5 弧—结点—环拓扑Tab.5 Topologic relations among ARC, Point-node and ring通过层次树关系图，可以逐步将复杂地物转化成如上所述的六组拓扑关系。
这种方式建立起来的拓扑关系明确，层次分明，能大大降低软件算法实现难度，并具有较高的空间查询和分析效率。
4 结束语矿山GIS软件的开发和应用迫切需要具有真三维的数据结构。
本文从矿业应用实际出发，提出了采用：复杂地物—体，体—复杂地物—曲面，曲面—环—体，环—弧—曲面，弧—结点—环，结点—弧这六组拓扑关系来刻划目标实体，并以层次树关系图作指导，就一典型矿山现象生成其拓扑关系。
该矢量数据结构描述的中心是体域，而把面域、线域、点域看作特殊的体域，并按体域形式存贮。
当研究中心变化时，如原来的线域或点域被视为体域时，这种数据结构则为以后的数据扩展奠定了基础。
初步实验表明，用六组拓扑关系来描述，易于生成拓扑关系，方便检索。
矿山作业实际上是三维而且是动态过程。
假设图1中巷道正在底板掘进，GIS将如何描述？随着工作面推进，矿山压力重新分布，瓦斯积聚点的形态和位置将发生改变。
这种现象三维矢量数据结构如何组织和描述？因此有必要在三维矢量数据结构的基础上，继续进行时空四维数据结构的研究。
*国家自然科学基金资助项目(编号：59478013)。
作者简介：陈云浩，男，25岁，博士生。
研究方向：遥感与GIS及其应用。
作者单位：中国矿业大学北京校区研究生部,北京,1000835 参考文献［1］Molenaar M .A Topology for 3D Vector Data Maps .ITC Journal, 1993(1):25～33［2］龚健雅,夏宗国. 矢量与栅格集成的三维数据模型. 武汉测绘科技大学学报，1997,22(1):7～15［3］郭薇,陈军. 基于流形拓扑的三维空间实体形式化描述. 武汉测绘科技大学学报,1997,22(3):201～206［4］郭达志. 地理信息系统基础与应用. 北京:煤炭工业出版社, 1997.63～68［5］李德仁,李清泉. 一种三维GIS混和数据结构研究. 测绘学报, 1997,26(2):128～133［6］李青元. 三维矢量结构GIS拓扑关系及其动态建立. 测绘学报,1997,26(3):235～240。
