胡 波

（山東省魯南地質工程勘察院，山東 濟寧 272000）

電子地圖是傳統(tǒng)地圖與計算機技術、GIS技術、網絡技術相融合的產物，其地圖可視化具有直觀性、動態(tài)性、交互性、多維性與集成性，較紙質地圖具有豐豐富的信息含量、更廣闊的應用范圍和無可比擬的優(yōu)勢，目前已成為人們生活中不可缺少的信息渠道，被廣泛應用在各個行業(yè)中[1-2]。

1 應用背景

1.1 重點工程項目的迫切需求

隨著生態(tài)文明建設的深入推進，“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”和“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念深入人心，人民群眾對美好生活環(huán)境的向往和追求逐步提高。開展礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀調查工作，摸清礦山基本現(xiàn)狀及其開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響，是合理開發(fā)礦產資源、保護礦山地質環(huán)境、實施礦山地質環(huán)境恢復與整治、加強礦山地質環(huán)境監(jiān)督管理的重要依據，對生態(tài)文明建設的推進具有重要意義。

濟寧市非煤礦產資源儲量豐富，種類較多，已發(fā)現(xiàn)各類礦產資源39種，開發(fā)利用的非煤礦產資源主要有鐵、輕稀土、水泥用石灰?guī)r、建筑用石灰?guī)r、建筑用花崗巖、磚瓦用黏土、重晶石等。隨著礦業(yè)經濟的不斷發(fā)展，礦產資源開發(fā)規(guī)模和開發(fā)強度日益增大，形成了較多的礦山地質環(huán)境問題。2017年，濟寧市啟動了非煤礦山地質環(huán)境保護與恢復治理規(guī)劃及濟寧市礦山地質環(huán)境調查項目，該項目要求對全市域非煤礦山開展地質環(huán)境調查工作，時間緊，任務重，若按傳統(tǒng)方式進行調查，需投入大量人力、精力才能按時保質完成。

1.2 基礎資料更新緩慢

長久以來，濟寧市未進行系統(tǒng)的礦山地質環(huán)境調查工作，對于礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀的了解僅限于遙感影像及礦山企業(yè)上報數(shù)據資料，缺乏系統(tǒng)的基礎數(shù)據，尤其是歷史遺留礦山的現(xiàn)狀資料就更為匱乏。

隨著基礎設施建設不斷完善，城鄉(xiāng)變化日新月異，現(xiàn)階段各類野外調查工作采用手圖的內容與實際地形地物有重大出入，已不能完全滿足現(xiàn)狀調查的需求。地形圖內容老舊，更新速度較慢，致使調查工作效率低下、精確度難以保證。

在這種前人工作資料不豐富、基礎地形數(shù)據過舊的環(huán)境下，人們經常面臨著線路定位困難、效率低下等問題，開展野外調查工作更為艱難。不過，隨著網絡的飛速發(fā)展和電子信息技術的不斷革新，人們獲取空間信息的途徑愈發(fā)便捷，在定位顯示集成設備——智能手機的普及和電子地圖不斷成熟的大環(huán)境下，前述許多問題都可以順利解決[3-4]。

1.3 轉型升級提質增效的需要

新工業(yè)革命和信息化給人民的生活、工作、社交均帶來了翻天覆地的變化，各行各業(yè)也在信息技術革命的帶動下迅速轉型升級，數(shù)據共享、云平臺、3S、WebGIS、DEM等技術的靈活應用給現(xiàn)代地質工作帶來充分的發(fā)展空間，也是傳統(tǒng)工作提質增效的大好時機[5]。

2 應用可行性分析

2.1 硬件基礎

科技發(fā)展進步迅速，民用定位終端設備逐漸成熟，相比傳統(tǒng)手持GPS機，手機、平板電腦及各種專業(yè)工作手簿具有簡單易操作、交互性好、定位迅速等優(yōu)點，尤其是智能手機擁有成熟的基站定位，GPS定位和A-GNSS輔助衛(wèi)星定位技術，在覆蓋廣泛的GPRS網絡和PC終端的支持下，可將定位誤差控制在10 m以內，為電子地圖的廣泛應用提供了硬件基礎。

2.2 軟件支撐

隨著地理信息技術的不斷進步，在此基礎上誕生的地圖軟件也百花齊放，具有功能齊全、操作簡便、交互性能好、資源共享程度高等特征。此外，Google Earth、天地圖等網絡地圖內容豐富、更新及時，有效提高了資源共享率，推進了地理信息技術在野外調查方面的深入廣泛應用，這是本次調查工作的順利開展的軟件支撐[5]。

2.3 精度可控

國土資源管理部門每年都進行區(qū)域遙感影像的拍攝工作，并且影像的最高分辨率不小于2 m，在少量實地測繪工作的基礎上，充分利用遙感影像宏觀真實、全面及時和分辨率高的特性，使RS、GPS和GIS技術有機結合，能夠有效提高調查精度，能很好地滿足1/5萬礦山地質環(huán)境調查工作的精度要求。

3 具體應用

3.1 礦山地質環(huán)境調查工作現(xiàn)狀

非煤礦山地質地質環(huán)境野外調查與普通地質調查工作方式不同，需要在確定調查對象的前提下開展詢問、測量、拍照、采樣等工作，不宜布設規(guī)則的調查線路。由于礦山地質環(huán)境問題分布范圍極為不規(guī)則，并且多位于丘陵山區(qū)，微地貌形態(tài)復雜，常規(guī)交通用具難以靠近，造成調查工作量大、成本高且效率低[6]。根據以往經驗，調查工作后期的記錄填表階段是較難壓縮工期的關鍵步驟，中前期的尋路及實地調查階段是利用電子地圖軟件優(yōu)化工作流程、提高工作效率的主要對象。

3.2 軟件簡介

從2005年6月Google Earth系列推出至今的十余年間，電子地圖技術迅速成熟發(fā)展，國內開發(fā)的常見電子地圖有天地圖、91衛(wèi)圖助手、奧維互動地圖瀏覽器、LocaspaceViewer數(shù)字三維地球等，本次礦山地質環(huán)境調查工作選用的是奧維互動地圖瀏覽器。

奧維互動地圖瀏覽器是北京元生華網軟件有限公司開發(fā)的一款基于Google API、Baidu API、Sogou API的跨平臺地圖瀏覽器，支持iOS、Android、Windows、WindowsPhone、Web五大平臺，已集成了Google地圖與衛(wèi)星圖、Bing衛(wèi)星圖、等多種知名地圖，能夠實現(xiàn)低圖件自由切換。其基礎功能包括地圖服務、對象管理、數(shù)據轉換、地理測繪等，能夠加載本地影像數(shù)據，導航記錄移動軌跡及標繪，進行距離、面積測量，并可實現(xiàn)與CAD的無縫對接。該電子地圖已廣泛應用在規(guī)劃、通信、電力、交通、建筑和旅游等行業(yè)。

3.3 手機端離線影像下載及PC端本地影像疊加

奧維互動地圖瀏覽器的移動客戶端支持按行政區(qū)劃或按自定義區(qū)域下載最高第18級谷歌谷歌衛(wèi)星混合地圖，考慮到移動端硬件內存容量問題，調查期間一般選擇下載第17級影像數(shù)據，對應分辨率約為2 m。下載的影像數(shù)據在不同平臺、不同設備均能使用，分辨率等級較高，滿足尋路及地形地物觀測要求，影像下載后移動端即可隨時快速地加載瀏覽地圖，而不再依靠GPRS數(shù)據流量。

為了進一步提高調查精度，增強影像數(shù)據的時效性，經向主管部門提交數(shù)據使用申請、簽訂保密協(xié)議，筆者獲取了區(qū)域最新的遙感影像底圖。該底圖為TIF格式，分辨率可達1 m，并且經過了七參數(shù)校正，加載于PC客戶端之后，可用于校正野外調查數(shù)據及矢量化礦山地質環(huán)境問題邊界。

3.4 基礎數(shù)據導入

奧維互動地圖瀏覽器可與cad、arcgis等多種軟件進行數(shù)據轉換，支持dxf、shp、kml、txt、csv等數(shù)據格式的導入。本次調查工作前全面收集了采礦權信息、礦產資源規(guī)劃、保護區(qū)、礦山地質環(huán)境問題遙感圖斑（國土資源部門提供）等大量基礎資料，對資料進行篩選和整理后將遙感圖斑的邊界和礦區(qū)范圍轉換為dxf格式后導入軟件收藏，將已知特征點坐標以txt文件格式導入收藏，供野外調查對照使用。在數(shù)據導入前需設置當?shù)氐耐队皡?shù)，以保證導入點與影像圖的吻合，如圖1所示。

圖1 數(shù)據導入的顯示參數(shù)設置

3.5 野外實際應用

3.5.1 目的地導航

奧維互動地圖瀏覽器自帶位置服務和導航功能，野外調查期間，工作人員可用智能手機進行實時定位，其定位誤差一般小于10 m，通過離線影像可直觀了解周邊的交通線路情況；通過點擊已有標繪點選擇行車路線收索即可獲取通往目的地的行車路線。此外，該軟件還能記錄、導出運動軌跡，提高調查成果的可追溯性。奧維互動地圖瀏覽器使用，大大降低了在地形復雜山區(qū)尋路的時間，提高了工作效率。

3.5.2 地物地貌輔助調查

地物地貌是礦山地質環(huán)境調查的重要關注部分，一般非煤礦區(qū)內采石平臺、陡崖等微地貌發(fā)育，傳統(tǒng)小比例尺地形圖只能反映原始地貌、地物，無法指導對礦業(yè)活動地形地貌景觀破壞的調查，而且人工穿越采石立面存在較大的安全隱患。奧維互動地圖瀏覽器可加載礦區(qū)正射影像并能切換到3D視圖，能夠幫助調查人員直觀地了解礦區(qū)微地貌形態(tài)、地物分布以及周邊交通狀況。此外，還可以利用奧維互動地圖瀏覽器的距離測量和面積測量功能，進一步效提高礦山地質環(huán)境問題描述準確度和填表效率。

3.5.3 輔助測量

非煤礦山地質環(huán)境問題邊界線一般都極為不規(guī)則，若要獲取較為準確的平面數(shù)據，大比例尺的測繪工作必不可少，常規(guī)測量工作要對邊界線各拐點分別進行定位，工作量巨大，如圖2所示。采用奧維互動地圖瀏覽器可以直觀把握礦山地質環(huán)境問題平面形態(tài)，利用標繪功能可以加密測量點，通過導出功能導出軌跡坐標，結合少量的GNSS點位測量和就能將加密點坐標整體轉換至目標坐標系（見圖3），從而較為精確地控制礦山地質環(huán)境問題邊界范圍，在保證調查精度的前提下，大大簡化了工作量，提高了工作效率，而且減少了工作人員在采石邊坡附近工作的時間，降低了安全風險。在PC端高時效性精準影像數(shù)據的支撐下，通過熟練使用軟件，人們可以進一步優(yōu)化野外調查工作流程，明顯提高調查精度。

3.5.4 工作信息云端管理

本次濟寧市礦山地質環(huán)境調查工作充分運用奧維互動地圖瀏覽器的云端同步功能，成立了多組野外作業(yè)隊伍，每個組野外調查的路線軌跡、調查點位、標簽附件均上傳云端與其他小組共享，既增強了調查小組間的技術交流又方便了內業(yè)管理小組的工作匯總、統(tǒng)計與檢查，很好地實現(xiàn)了工作進度的動態(tài)跟蹤和內外業(yè)的無縫對接。這樣做不僅節(jié)約時間而且易于總結，為之后資料整理分析工作奠定了堅實的基礎[3]。

圖2 傳統(tǒng)方法測繪點位分布示意圖

圖3 采用電子地圖輔助調查時邊界控制點的分布

3.6 數(shù)據整理及導出

野外調查完成后，可以將奧維互動地圖瀏覽器移動端和云端保存的軌跡、標繪點統(tǒng)一添加至PC客戶端，然后建立圖層以多種形式的矢量數(shù)據導出。實測或在影像圖圈定的距離、面積要素可以導出文本文件后轉換為excel文件，用于數(shù)據分析，野外實地驗證及修正圈定的各類礦山地質環(huán)境問題界線范圍可以指定投影參數(shù)導出為dxf文件，直接用于實際材料圖、礦山地質環(huán)境問題分布圖等圖件的制作[7]。

3.7 應用效果分析

經過在濟寧市礦山地質環(huán)境調查項目中的頻繁使用，筆者發(fā)現(xiàn)，奧維互動地圖瀏覽器在調查地形地貌景觀、土地利用利用現(xiàn)狀、植被覆蓋情況、渣石堆、尾礦庫和露天采場分布等方面具有良好的應用效果，可大大提高工作效率，節(jié)省工作成本。

4 結論

電子地圖突破了傳統(tǒng)紙質地圖空間上和時間上的局限性，集動態(tài)性、交互性等特征于一體[1]。奧維互動地圖瀏覽器作為一款成熟的電子地圖，使用極為方便，僅需一臺普通的智能手機或平板電腦就能夠開展工作，很好地代替了低精度手持GPS設備；其地圖內容在時效性和精確度上都遠超傳統(tǒng)小比例尺地形圖，免去了攜帶大量圖紙的累贅；在PC客戶端的配合下可大大提升野外調查組的協(xié)同作業(yè)水平，能夠在保證調查精度的前提下極大地提高工作效率。作為一種成熟的輔助調查工具，奧維互動地圖瀏覽器在礦山地質環(huán)境調查工作中作用巨大，值得繼續(xù)研究其應用潛力并加以推廣。