劉亞靜，王政

(河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山063009)

“礦山地理信息系統(tǒng)建設(shè)”大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室方案

劉亞靜，王政

(河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山063009)

礦山地理信息系統(tǒng);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室;運(yùn)作模式

為了給采礦工程專業(yè)、地理信息系統(tǒng)專業(yè)學(xué)生提供實(shí)訓(xùn)教學(xué)的更多機(jī)會(huì)，提出了進(jìn)行“礦山地理信息系統(tǒng)建設(shè)”大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的方案，從實(shí)驗(yàn)室運(yùn)作模式、實(shí)驗(yàn)室主要研究方向的角度進(jìn)行了闡述，實(shí)驗(yàn)室的建立必將為采礦工程、地理信息系統(tǒng)專業(yè)就業(yè)以及創(chuàng)業(yè)奠定基礎(chǔ)。

隨著國(guó)家對(duì)大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)鼓勵(lì)政策的不斷深入，我校積極響應(yīng)國(guó)家和省市政府政策，提出了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目?；诤颖笔〖仁堑V產(chǎn)資源大省，又是礦業(yè)大省的區(qū)域特色，且礦山資源管理部門和礦山生產(chǎn)部門對(duì)礦山數(shù)字化、自動(dòng)化管理具有迫切需求，我院擬建立“礦山地理信息系統(tǒng)建設(shè)”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。主要針對(duì)礦產(chǎn)勘探開采進(jìn)行礦山信息化研究，以開發(fā)礦山地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)為研究目標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)室以采礦工程、地理信息系統(tǒng)專業(yè)本科生為培養(yǎng)對(duì)象，使學(xué)生除了可以學(xué)習(xí)和了解地理信息系統(tǒng)、采礦工程基礎(chǔ)知識(shí)和研究熱點(diǎn)，掌握地理信息系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)，更重要的是可以培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力。總之，實(shí)驗(yàn)室的建立可以實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)專業(yè)與學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合，第一課堂與第二課堂的有機(jī)結(jié)合，理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，教學(xué)與科研的有機(jī)結(jié)合，提高大學(xué)生課外科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的層次及質(zhì)量，縮短用人單位需求與高?，F(xiàn)有人才能力之間的差距，促進(jìn)就業(yè)，推動(dòng)創(chuàng)業(yè)。

一、運(yùn)作模式

(一)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的組織機(jī)構(gòu)

(1)設(shè)置實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)構(gòu)

(2)制定實(shí)驗(yàn)室選拔學(xué)生管理制度

(3)制定學(xué)生成果鑒定和考核辦法

(二)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑

(1)鼓勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)課程知識(shí)，掌握創(chuàng)新思維方法;

(2)鼓勵(lì)學(xué)生積極參與和申報(bào)科研項(xiàng)目，鍛煉創(chuàng)新技能;

(3)善始善終參加各種競(jìng)賽，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

(三)培養(yǎng)創(chuàng)新能力的過(guò)程

(1)學(xué)生依據(jù)教師的指導(dǎo)提出設(shè)想和方案;

(2)教師提出相關(guān)建議，完善和充實(shí)學(xué)生的方案;

(3)學(xué)生編制軟件和沙盤驗(yàn)證;

(4)學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，做出實(shí)驗(yàn)報(bào)告;

(5)教師審閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告，鼓勵(lì)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)結(jié)果理論化，寫出學(xué)術(shù)論文發(fā)表;

(6)具有重要?jiǎng)?chuàng)新意義實(shí)驗(yàn)，教師指導(dǎo)他們申請(qǐng)實(shí)用新型專利和發(fā)明專利。

(四)過(guò)程質(zhì)量控制

質(zhì)量控制采用教師組織專家對(duì)學(xué)生的以下各個(gè)階段成果進(jìn)行論證的方式進(jìn)行;

(1)首先學(xué)生進(jìn)行查閱資料，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，做需求分析報(bào)告;

(2)然后根據(jù)需求分析進(jìn)行方案設(shè)計(jì)報(bào)告;

(3)根據(jù)方案設(shè)計(jì)報(bào)告進(jìn)行方案實(shí)施中期報(bào)告;

(4)以答辯的方式對(duì)研究成果進(jìn)行總結(jié);

根據(jù)學(xué)生的成果情況進(jìn)行不同程度的免修學(xué)分獎(jiǎng)勵(lì)。

二、實(shí)驗(yàn)室的主要研究?jī)?nèi)容

(一)主要研究?jī)?nèi)容

1.采礦過(guò)程數(shù)字化

進(jìn)行與礦產(chǎn)資源勘查、礦山設(shè)計(jì)、礦井建設(shè)、開采過(guò)程空間信息數(shù)字化和可視化以及開采后對(duì)礦區(qū)地質(zhì)進(jìn)行的沉降分析相關(guān)的研究，如開采預(yù)演系統(tǒng)、開采邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)系統(tǒng)等;

2.工業(yè)綜合自動(dòng)化

進(jìn)行與生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)的機(jī)電一體化和設(shè)備自動(dòng)化研究，如采礦、供風(fēng)、排水、皮帶、洗選和提升等設(shè)備的自動(dòng)化和無(wú)人值守，以及通風(fēng)、瓦斯、水災(zāi)和人員等的監(jiān)測(cè)監(jiān)控自動(dòng)化;

3.企業(yè)辦公自動(dòng)化

是指與日常生產(chǎn)相關(guān)的一系列辦公管理信息系統(tǒng)的集成研究，主要有工資、財(cái)務(wù)、生產(chǎn)計(jì)劃、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化等管理信息系統(tǒng)的建設(shè)，建立以數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)的統(tǒng)一的企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)，可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問企業(yè)的網(wǎng)站，完成無(wú)紙化辦公任務(wù)。

(二)礦山地理信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1.采用構(gòu)件和構(gòu)件庫(kù)技術(shù)

近年來(lái)，地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)的主流方式是組件(COM)技術(shù)，軟件組件化成為趨勢(shì)。采用構(gòu)件技術(shù)設(shè)計(jì)MGIS的體系結(jié)構(gòu)，才能將礦山各個(gè)行業(yè)的專業(yè)需求統(tǒng)一到同一平臺(tái)下。國(guó)外GIS軟件在90年代中后期就開始進(jìn)行組件化改造，國(guó)內(nèi)通用GIS平臺(tái)也在前幾年基本改造完畢，GIS的開放性和復(fù)用性大幅度提高。國(guó)產(chǎn)MGIS軟件在這方面相對(duì)滯后。構(gòu)件技術(shù)對(duì)于提高M(jìn)GIS開發(fā)水平、縮短開發(fā)周期等具有十分重要的意義。

2.拓展集成結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

MGIS采用混合體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)，將屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，而將圖形數(shù)據(jù)存放在文件系統(tǒng)中。這種方法對(duì)于特定文件格式數(shù)據(jù)的處理效率較高，但它在數(shù)據(jù)的一致性維護(hù)、并發(fā)控制以及海量空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理等方面能力較弱。目前，GIS軟件都在朝著集成結(jié)構(gòu)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)方向發(fā)展，采用擴(kuò)展關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的組織管理方式，開發(fā)空間數(shù)據(jù)引擎作為應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的中間件，如AcrGIS的SDE，SuperMap的SDX等。這種方法可以利用成熟的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)方便地實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)的一致性維護(hù)、并發(fā)控制、屬性數(shù)據(jù)的索引等。對(duì)于MGIS來(lái)說(shuō)，能夠大大提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索效率。

3.采用三維數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)組織方式

由于MGIS的特殊性，在數(shù)據(jù)組織時(shí)充分考慮了數(shù)據(jù)的三維空間特征和屬性特征，使得系統(tǒng)能夠在二維和三維環(huán)境中進(jìn)行可視化操作。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅保證能夠完成二維平臺(tái)下日?？臻g操作，也需要充分考慮空間數(shù)據(jù)的三維可視化和交互操作。這是因?yàn)?，在三維環(huán)境下進(jìn)行礦體建模、采礦設(shè)計(jì)和空間分析是MGIS的重要功能和重要發(fā)展方向。三維空間數(shù)據(jù)模型與組織是MGIS的關(guān)鍵性問題。

4.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

礦山生產(chǎn)相關(guān)的地質(zhì)、測(cè)量、安全和環(huán)境等都與三維空間有關(guān)，從資源勘探到礦井生產(chǎn)的主要圖紙和技術(shù)數(shù)據(jù)都是為了確定礦床、礦井及巷道的正確空間位置和相關(guān)參數(shù)，因此，高效、快速地獲取這些三維數(shù)據(jù)對(duì)礦山的正常生產(chǎn)和安全極為重要。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬井下三維環(huán)境，可以用到礦山生產(chǎn)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、事故模擬與調(diào)查分析、生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬與礦山安全培訓(xùn)等方面。例如英國(guó)諾丁漢大學(xué)的AIMS在虛擬礦山安全培訓(xùn)方面開發(fā)出SafeVR安全培訓(xùn)VR軟件包，澳大利亞Earthworks公司開發(fā)的InTouch礦山虛擬環(huán)境系統(tǒng)軟件。這些設(shè)備和系統(tǒng)是在國(guó)內(nèi)還很少見。

三、結(jié) 語(yǔ)

礦山地理信息系統(tǒng)建設(shè)是資源可持續(xù)發(fā)展的重要基石，是化解高危行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的根本途徑，其建設(shè)涵蓋內(nèi)容很多，而且在國(guó)內(nèi)剛剛起步，發(fā)展前景廣闊，對(duì)國(guó)家和企業(yè)都是十分重要的，進(jìn)行“礦山地理信息系統(tǒng)建設(shè)”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)可以給學(xué)生提供實(shí)訓(xùn)練習(xí)的機(jī)會(huì)，一方面可以調(diào)動(dòng)采礦專業(yè)以及地理信息系統(tǒng)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，另外一方面可以為培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用人才奠定基礎(chǔ)。

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Key words:MGIS;innovation laboratory;operation mode

Abstract:To provide the students of mining engineering and GIS with more opportunities of practical teaching，this paper came up with a case about establishing the college students’innovation laboratory which concerns the construction of mine geographical information system.Meanwhile it made an explanation mainly from the perspective of laboratory operation mode and laboratory research direction.On the whole the establishment of this laboratory surely will lay the foundation for employment and venture of the mining engineering and GIS major students.

“Mining GIS”Innovation Laboratory for College Students’

LIU Ya-jing，WANG Zheng

(College of Mining Engineering，Hebei United University，Tangshan Hebei 063009，China)

G624.423

A

2095-2708(2012)04-0155-02

2012-05-03