為什么礦山GIS一張圖是智慧礦山解決方案總抓手？

從上世紀80年代以來，GIS經過40多年的發展，地理信息產業已經迎來了蓬勃發展的階段。但是在不同的行業間，GIS技術的應用程度又差異巨大，智慧城市領域的國土規劃、市政設施管理是兩個最先將GIS技術融入到政府行業管理的，TO C領域的百度地圖、高德地圖則早已飛入尋常百姓家，成為公眾出行、生活必不可少的基本工具。

但是在有些事關民生的行業，GIS技術理應被廣泛且深入應用，但由于種種原因，仍然未被廣泛使用。比如能源行業中的礦山行業，在2020年國家提出礦山智能化的新要求以來，這個問題顯得尤其重要且緊迫。

(智慧礦山建設國家相關政策)

一、路徑共識：“人類活動所產生的信息80%以上與地理空間位置有關”簡單來講是什么意思？

聯合國教科文組織的有關文獻曾表明，人類活動所產生的信息80%以上與地理空間位置有關，類似信息被廣為傳頌，但是很少有人去思考這句話帶給行業信息化從業者的結論究竟是什么？

今天我們可以把這句話的后半句補充完整：人類活動所產生的信息80%以上與地理空間位置有關，因此，GIS是組織信息最高效的方式，是信息組織途徑眾多“條條大路通羅馬”中那萬千種選擇里的最短路徑、最優路徑，也是綜合數學、計算機科學、社會科學全面衡量驗證后組織數據途徑的“最大公約數”。

再翻譯得更直白一點兒就是：通過GIS技術來組織數據，能讓更多的人能一看就懂（理解難度?。?，一點就透（掌握成本低）。

二、礦山智能化為什么必須且只能走GIS線路？

很不幸的是，礦山行業作為關乎能源行業的根基，理應早該在礦山的設計、生產、監管、經營過程中將GIS這個工具運用的爐火純青。但殘酷的現實是：在礦山的設計和生產過程中，CAD仍然是妥妥的頂梁柱。礦山尤其是井工礦，屬于灰色地理信息系統，其內涵不確定，外延確定。

（礦山地質保障系統效果圖）

內涵不確定是指，在現實世界中哪些真實存在，而且其空間形態等參數不會發生變化，但由于探測手段或認知缺陷，造成我們并不完全掌握的各類礦體空間數據，以及潛在的瓦斯、水文等分布形態等，因而造成我們的開采過程要面臨不確定災害風險，我們只能通過開采推進動態修正地質參數來實現安全生產。外延確定的含義就是要盡量安全的完成礦產開采這個目標是明確的。灰色地理信息系統帶有一般控制系統自適應和動態調節的特征，越是這種空間形態不確定且需要實時動態修正的生產系統，越是離不開地理信息系統這個工具的支持。

這個本質就決定了礦山智能化，要達成目標必須使用GIS這個工具。

(智慧礦山綜合管控一張圖總體架構)

在礦山智能化的基礎支撐層面，GIS可以作為數字化、智慧化的“操作系統”和作戰指揮地圖。

在礦山智能化的數據平臺層面，GIS具有基于空間整合各類關聯數據的天然優勢，便于數據統一管理。

在礦山智能化的應用平臺層面，GIS能夠作為整個礦山各類數據融合展示的圖形底座，能夠支撐礦山開展精準采掘業務地質保障，能夠實現各種設備的智能控制。

三、礦山GIS不僅僅是可視化？

很多人把GIS簡單理解為可視化，尤其是三維地理信息系統出現后，很多人把可視化看作GIS，把可視化看成GIS的全部，它們是對等關系么？

從解決問題“看管控”三個維度看，可視化只是GIS具備的最基礎能力，其核心能力是解決了“容易看”的問題，除此之外，GIS還具備“高效管”、“智能控”的能力。

據了解，目前市場上常見的實現礦山可視化的三種途徑：組態軟件、GIS技術和游戲引擎（u3d、UE）。這3種方式均在一定程度上實現了礦山部分內容的可視化。

那么，什么是GIS具有強大 優勢但其它實現方式卻不具備的呢？

在此，空間維特耿懷民認為，核心在于兩點：空間數據管理能力和行業深入分析、預測能力。

空間數據的管理能力很容易理解，從空間數據采集、空間數據處理、空間數據入庫、空間數據運維、空間數據更新等各方面，GIS是有一整套標準體系和技術工具來實現和保障的。而反觀游戲引擎，大部分還停留在數據不入庫、數據難管理、數據更新難等一系列問題，尤其考慮到礦山行業采掘過程中作業場景的不斷變化，對數據更新的頻率和更新質量要求較高，所以在礦山可視化方面還是“里外兩張皮”。

而行業的分析和預測能力，則是本輪礦山智能化的核心目標，尤其要實現高級智能化，就要做到自主智能化，甚至要達到實現無人采礦的程度。行業分析和預測能力，一是要有對應顆粒度的空間數據支持，二是要有各類行業模型、行業算法的支持，這些正是GIS這40多年來在各行業沉淀的核心。比如礦山應用中的事故應急、避災路線規劃、風網解算等，對游戲引擎來說，目前實現起來還有一定難度。

(礦山三維一張圖避災路線的自動規劃）

當然，GIS在可視化領域相比游戲引擎也存在短板，GIS平臺渲染引擎的效果與靠場景取勝的游戲引擎還存在一些差距。我們可以看到GIS廠商也在努力彌補這個差距，解決思路是“GIS引擎來算”+“游戲引擎來炫”。比如空間維特自主產權的“時空GIS云平臺”，借鑒和結合了游戲引擎UE來提升平臺的高精度渲染問題，同時在“時空GIS云平臺”的基礎上擴展物理引擎能力，使平臺可以具備重力、碰撞、反彈等現實世界的基本物理能力，旨在解決氣體、流體等礦山災害模型在巷道內的仿真和實時擴展推演問題。

四、礦山GIS一張圖在礦山智能化規劃中的位置：總抓手和第一入口！

基于圖形化可視化工具的運用，大大降低了作業的門檻，提升了監管的效率，已經是不爭的事實。

（礦山智能風網解算仿真效果）

礦山在采掘機運通各環節中，作業人員對應礦山工作環境第一認知是基于空間位置，就是可視化的。因此，基于礦山GIS一張圖的解決方案，礦山安全業務、生產業務、經營業務都基于GIS一張圖來展開，本身就是最合理的選擇。因此，礦山GIS一張圖處于礦山應用層解決方案的第一入口：在GIS一張圖上可以看到礦山所有子系統的實時數據，可以進行所有的生產、安全、經營等業務的管理及控制。

（礦山地上地下GIS一張圖）

從這個意義上說，礦山GIS一張圖是礦山智能化業務的總抓手。

作為智慧礦山解決方案提供商，北京空間維特以自主知識產權的時空GIS云平臺為基礎，融合物聯網、云計算、大數據和數字孿生等先進技術，為礦山綜合管控、地質保障、數據治理、園區和經營管理提供整體管控解決方案。目前，空間維特GIS一張圖的可視化智慧礦山解決方案已經被多家礦山采用，空間維特耿懷民稱：在礦山數據綜合管控方面，我們其實可以步子再大一些，直接基于三維礦山GIS一張圖來實現數據接入、業務接入和決策支撐。

（本文為原創，首發于微信公眾號“智慧礦山5G”，轉載請注明出處。）