gis與es在礦區(qū)沉陷防治中的決策支持

1、 第4 期 2 0 0 1 生l 2 , q礦 山 測 量 M 眥 S URVE Y【 NG ) 缸4I枷 lG I S 與E S 在礦區(qū)沉陷防治中的決策支持 王卷樂 栽仔強 昊侃 ( 中國礦韭大學環(huán)境與測繪學院 )一、、 { 膏 疊 G I s 以其特有的空間分析和瑪形顯示功能，近幾年來在刺培行業(yè)中得到了廣遷的應用．而E s 別其擅長辮決非蛄抽化或半蛄 構化問題， 同樣在地爭塤域取得發(fā)展．文中 把二者結告起來，根據(jù)其各 自 特點．捷

2、之互為主持．互為補克．共同為礦區(qū)沉I 吉酵沾進行 決篡主持．文中齊對G I S 與E s 結告的關鍵技術K DD 進行了 探討．關蕾詞 O l S 與E s 礦 山沉 陷 S I ~． SK D D1 引 盲 礦 山開采沉 陷的破壞是巨大的，無論是井工開采還是弦 天 開采 ．都 不可避 免地要 弓 【 起地 面的破 壞 。井 工開采 主 要 引起 地面沉 陷及 由此引起 的地 裂縫 、山體開裂 、滑坡 等 ：露天 開采對 土地的破壞陳

3、剝離物 占地外 ．主要 是挖損 。截 止 1 9 9 4 年 底 ．全 國井 工開采 引起的地 面沉 陷 ( 下沉 大 于 l 0m m ) ． 面積達4 0 0 0M ，平均 每采 萬噸煤沉陷土地2 0 o 0：露天開采挖損土地面積達8 0M ．平均每采萬t 煤挖損土地 8 o 0I I I 。針對 這 種情 況 ．就 礦 區(qū) 的可 持續(xù)發(fā) 展和 環(huán) 境 治理 而 言 ．急需有效 的礦 區(qū)開采沉 陷災害預測預報 及綜合治理 方 法 。

4、并且， 這些預測手段和 結果不僅要能夠和礦 區(qū)實時的開 采沉 陷變 化相結臺 ．而且還要 同它 的災害 評估及綜合治 理 相協(xié)調 。在 當今情況下 ，采用 準確臺適 的預 測預報模型 已經 比較成 熟 ． 但 如何利 用更先進 的數(shù)據(jù)采集和 處理手段 、用可視化 的方式表達與 智能型 的分析決莆來進 一步指導礦 區(qū)的可 持續(xù)生產顯得 日 益迫切 。2G l s 和E s 技術遣甩 的優(yōu)勢 理論和實踐表 明：將G I S 技術應 用于礦區(qū)

5、災害預報分析 r I , ，無疑 是為研 究者提 供 了一個 強有 力的工 具。其優(yōu) 點可 概 括為以下 四個方面 ：( 1 )可將 專業(yè)分析模型融A ． G I S 的 空間分析功能之 中；( 2)空 間數(shù)據(jù) ( 包括 圖彤數(shù)據(jù) 和屬 性數(shù)據(jù) ) 一體 化、可 視化；( | 3)數(shù)據(jù)的重 用、查詢檢 索 太大方便了用戶；( 4)G I S 技術的可視化，圖文一體化操 作 ．三 維立體模擬 和 所 見即所得 效果是傳統(tǒng)方法不 可 比擬的

6、 。地理信息系統(tǒng)的應用太大地改普 了人們管理大規(guī)?？?問 數(shù)據(jù) 的能力 ，在此 基礎上進 行空閫分析 ，成為解決礦 區(qū) 沉 陷預測及防治的有力工具。然而 ． a s 也面臨著發(fā)展上的 巨大障 礙，它在 實際應用 中的空間分析和 模型模 擬能力 相 對 薄弱 ，通 常只 能提 供輔助 決策過程 中的數(shù)據(jù)級 支持 ．不 能提供 實質性 的決策 方案 ．難 以求 解復雜 的結構化 較差 的空間決策問題。因為這些問題的解決過程包括大量的人為經驗

7、和專家知識 。作 為空間數(shù)據(jù) 分析和處理工具，G I S 缺 乏知識處理和進 行啟發(fā)式推 理 的能 力。因此 ，同擅 長與此 的3 0E s 相結臺則 是解決這些 問題的重要途徑 。G I S 尋求 與E s 的結合 主 要源 于兩個 方 面的 原因 ：其 一 G I S 還： 薛 在 著許 多局 限，例 如不能表示知識，不能處理規(guī) 則 ( r u l e )，不能進行啟發(fā)式推理 等：其 二許多空 間問題不 僅 涉 及到大量 圖彤 計算

8、和處理 ，也涉 及到經 驗、知識 的表 示 和 處理 ．單靠G I S 無法解 決這些 問題 。G I S 與E s 各 自的特 點 如 附 表 所 咐I tGI S 與E s 的特點 3G I S 與E s 的結合及其關麓技術 專家系統(tǒng)與G I S 的結合 ．使G I S 成 為一種 空 間咨詢和 決 策支持 系統(tǒng) 。K D D 技術近年來 被提 出和應 用 ．如 果把它作 為聯(lián)系G I S 與E s 之 間的紐帶 ．必將 很好地體現(xiàn)

9、G I S 與E s 之 間的互補性 。K D D 與G I S 的結臺，會使G I S 成 為真 正的智 能空 間信息系統(tǒng) ，而且也將促進G P S 、D P S 、G I S 、R S 、E S 的完 整結合 ( 李德仁 ，1 9 9 4 )。應用于G I S 的專家系統(tǒng)的知識獲取有 教學式 、演 繹式 、歸納式 、猜 聃 盤 證式等方 法 。 在 專家系統(tǒng) 中．知 識獲取是 最大的障礙之一 ，從G I S 中發(fā)現(xiàn)知識是從數(shù)據(jù)庫

10、中發(fā)現(xiàn)知 識 K D D ( K n o w l e d g e D i s c o v e r yf r o mD a t a b e s e ) 技術 在G I S 中的應用、 無疑會給專家系 統(tǒng)的知識獲取 問題 的解 決帶來 幫助 I 。如圖l 所示 。K D D 是 一個多步驟處理 過程 ，在 處理 過程 中可能會 有 反復，主要包括 以下一些 步驟 。準備 、數(shù) 據(jù)選擇 、數(shù)據(jù) 預 處理 、數(shù)據(jù)縮減 、確定K D D目標 、

11、確 定知識發(fā)現(xiàn) 算法 、數(shù) 據(jù) 開采D M ( d a mm i n i n g )、模式解 釋、知識評價等步驟。維普資訊 http://www.cqvip.com 第蚺 2 0 0 1 年 l 2 月礦 山 測 量 M I NES URⅦ Y- NG D∞ ． 2 ∞ I環(huán)境遮感． 1 5 I 9 6策支持系統(tǒng)是人工智能在信息系統(tǒng)中的又一應用．與專家系統(tǒng)有密切聯(lián)系。在 本研究 中．針對礦區(qū)沉 陷防治的具體 問題 ．根據(jù)O l S的

12、空 間分析與 E S 的知識推理來對礦區(qū)沉 陷災害進行環(huán)境、經濟 評價 ．進而對礦區(qū)的發(fā)展提 出決策支持 。 未來的 智能空問決策支持系統(tǒng)應該不僅 具有傳統(tǒng)的數(shù) 據(jù)管理和模 型分析的功能．還應包括人工智能和專家系統(tǒng) 的許多方面 ．如人機接 口、自然語言理解 、知 識學習和積 累 、知識表達 、模型組織等 ，能夠在人機 結臺 的集成環(huán)境 中解決復雜 的地學 問題。，考文越 n1崔樹軍． 宋忠敬 煤礦區(qū)地質環(huán)境受害現(xiàn)狀，發(fā)展趨勢矗時囊 研

13、究 憲害學， V o l1 5 ，f ] 1『 2 1高洪深 決簟支持幕嬈 ( n s s )． 北京：清華是學出 版社枷r 3 1黃 波 ． 王舞杰． G I $ 與E s 的蛄旮廈其應用朝 杯 【 3)『 4 1孫亞椿， 張犁． 空問擊氧支特 系統(tǒng)廈其支撐軟件曲設計與應用 環(huán) 境遙感, ' 1 9 9 3 ( 2 1『 5 1郭選惠， 直業(yè)華等． 地理信皂系統(tǒng)基礎與應用 北京：堞炭工業(yè)出版社 ． 1 9 9 7『 6 ] 閆

14、申邕等． 空聞決簟支特 秉嬈通用牧件工具的試驗研究 環(huán)境追 { s ． 1 9 9 6 ( I )『 7 1 車德仁 ． 租井 從G I s 數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)知識 洲培學報． ] 9 9 5 ( D譬一作者籬介 王卷 樂．男 ．1 9 7 6 年生．河南洛陽人．現(xiàn)為中 國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院硬土研究生。主要研究方向為開采摜害 與防護、地理信息系統(tǒng)應用。( 收稿 日 期 ：2 0 0 1 年6 月1 日)( 上接第 1 5 頁 )放松．可以

15、縮短調模時問．大大提高工作效率。3 培 語 用本文的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)吊垂線 的方法進行圓形立拄的傾 斜度 的測量 ．受外界蟹件 影響小 ．數(shù)據(jù)處理方法嚴 密、精 度 高 ．可 以大大地提高 工作效率 ；此方法既適用 于圈形 立 拄模扳的檢 測，也可應用 于圓形 立拄的驗收； 除了得到所 需的顴斜度外．還可從中計算柱間距離。，考文■ M 中華人民共和c n 行業(yè)標準J T J 0 7 | -9 g ． 淞 路工程質量評定標 準j． 北京：人

16、民．交通 出版杜 ，1 9 9 91 “ 2 1陳九宇．椿見 觀剝數(shù)據(jù)時處理方法 上海：上海交通是學出版 社 ，1 9 8 7『 3 1樊畦Ⅲ等 高等數(shù)學講叉 { 上冊) 人民教育出版社．1 9 7 7作者籬介 何憑隸．男。中南大學測給與田土信息研究所副教 授．湖南昌運工程建設與咨詢有限公司鍘■專業(yè)監(jiān)理工程師。從事地形鍘■、攝影測■，公 路工程監(jiān)理等課程的教學與研 究。曾獲越圾科技進步二等獎。發(fā)表論文多篇?！?收稿 日期：2 0 0 1

17、 年5 月l 7 日( 上接第2 3 頁 )『 B 1 王曉棟， 崔諱 窟空聞盤化缸括 中時應 用． 地理學與圍土研 究． 1 9 9 8 f 4 )『 9 1何書盒 郭燠成． 韋朝陽等． 中固煤礦區(qū)時土地蔓墾． 地理研究．1 蚋 3 )1 ； 0 1 郭選志． 盛業(yè)華． 胡明王等 礦區(qū)環(huán)境囊害動態(tài)監(jiān)刊與分析評價．球州： 中圍礦業(yè)戈學出版社． 1 9 9 8? 1李建仁 三s技術與農業(yè)發(fā)展． 1 9 9 6f 1 2 1 譚傻 G P

18、 s 與地籍劃量． 中瑪土地科學． | 9 9 4 ． 8 ( 4 1『 1 3 1 李固偉． G P s 技術與地薅控制測量． 中固土地科學． 1 9 9 4 ． 8 ( 5 11 1 4 1 榆紹齄 O P s 定位技術在地墻劃量中時應用震發(fā)展前景 中固土 地科學． 1 9 9 5 ． 9 ( 2 1I I 5 1車圓諱 G P s 在土地洲尊 中時應用廈前景． 審田土地科學． 1 9 9 5 ，4 )『 16 1郭選志． 直業(yè)華等

19、． 地理信患幕蛀基礎與應用． 北京： 壤炭工業(yè)出版社． 1 9 9 8『 1 7 1壹宗祥． 土地管理信患化建謾中G I s 應用現(xiàn)狀與展望． 中固土 3 2地科學． 1 9 9 7 【 6 1nB 1毛政元． G I S 支持下時城市基堆地價估算路殘價浩度 實現(xiàn)過祖 中固土地科學． 1 9 9 5 f 6 1『 1 9 1蝮建旺， 蔣文彪． 撩建新等 基于G l s 時城鎮(zhèn)土地定衄理論夏方法 時研克 中固土地科學， l 9 9l 1『

20、 2 D 1王桂芝． 基 于O 塔時土地適 宜牲 評價 模 型研 究 以 一一三亞市熱 帶土 地 為倒． 中圍土地科學． 1 9 95 )『 2 I 1聃燦鵬． 郜建閩 基于地理信息系嬈時耪地資潭估價試驗一一“輻建省為倒 中國土地科學． 1 9 9 8 ( 4 )『 2 2 1張?zhí)噩摚?王潤生． 鄙饑昌等． 追{ s圖象制作土地利用現(xiàn)狀景象囤的研克． 中田土地科學． 1 9 9 8 ( 1 1譬一作者簡介 趙華殼，男．工程師。現(xiàn)在中田礦