針對當(dāng)前煤礦工程專題地圖過度依賴CAD瑣、成本高、跨平臺適配性差等問題，研發(fā)了1套煤礦圖件管理與GIS 轉(zhuǎn)換、專題圖管理、地理標(biāo)繪、礦圖服務(wù)發(fā)布及數(shù)據(jù)展示CAD數(shù)據(jù)到GIS服務(wù)的快速轉(zhuǎn)換與一體化集成。以某煤礦災(zāi)害監(jiān)測一張圖項目為應(yīng)用案例表明：本平臺可提升GIS一張圖構(gòu)建效率與精度，降低建設(shè)成本，同時解決煤礦群場景統(tǒng)一坐標(biāo)系展示與獨立空間計算兼容問題。研究成果可為中小型煤礦及相關(guān)技術(shù)單位提供高效技術(shù)支撐，為煤礦智能化建設(shè)夯實時空數(shù)字底座，助力煤礦生產(chǎn)管理與決策科學(xué)化、精細(xì)化發(fā)展。

文章來源：《智能礦山》2026年第3期“學(xué)術(shù)園地”欄目

第一作者：王超，工程師，現(xiàn)任中煤科工集團信息技術(shù)有限公司數(shù)字化技術(shù)服務(wù)事業(yè)部軟件產(chǎn)品經(jīng)理，主要從事礦用裝備工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析、煤礦GIS、煤礦復(fù)合災(zāi)害等方面研究工作。E-mail：wangchao@cctegitc.com

作者單位：中煤科工集團信息技術(shù)有限公司；西安科技大學(xué)

引用格式：王超，王斌.煤礦輕量級 GIS 一張圖服務(wù)快速構(gòu)建研發(fā)與應(yīng)用 [J]. 智能礦山，2026，7（3）：87-92.

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在煤礦領(lǐng)域，準(zhǔn)確、高效的地理信息系統(tǒng)（GIS）對于礦井的安全生產(chǎn)和智能化建設(shè)至關(guān)重要。工程專題地圖通常采用CAD制圖方式，將CAD圖件中的數(shù)據(jù)高效提取并轉(zhuǎn)化為GIS服務(wù)，為礦井空間對象創(chuàng)建提供支持、擴展業(yè)務(wù)屬性并集成安全生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，面臨著諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的基于ArcGIS和SuperMap平臺的轉(zhuǎn)換方式存在過程繁瑣、成本較高且跨平臺運行能力不足等問題，為此，研發(fā)煤礦GIS一張圖快速構(gòu)建平臺具有重要的現(xiàn)實意義。

煤礦GIS一張圖的重要性

（1）為礦井空間對象創(chuàng)建提供支持

煤礦GIS一張圖可以整合各種地理信息和礦井?dāng)?shù)據(jù)，為創(chuàng)建礦井空間對象提供準(zhǔn)確的位置和屬性信息。將CAD圖件中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為GIS服務(wù)，實現(xiàn)精準(zhǔn)標(biāo)繪礦井巷道、采掘工作面、設(shè)備設(shè)施等主要空間對象位置和實時關(guān)注業(yè)務(wù)動態(tài)，此為簡易版的煤礦生產(chǎn)數(shù)字孿生環(huán)境。

（2）擴展業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)

GIS一張圖可以展示地理空間信息，集成各種業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)，包括地形地質(zhì)、采掘動態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、人員位置、設(shè)備屬性等，實現(xiàn)對煤礦生產(chǎn)過程的全面監(jiān)控和管理，提高決策的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

（3）集成安全生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)

GIS一張圖可集成各種安全生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，包括安全監(jiān)控、工業(yè)視頻、人員定位（基站、定位卡、水害監(jiān)測（長觀孔水文水溫、涌水量監(jiān)測、降雨量監(jiān)測、排水量監(jiān)測、水泵開停）、束管監(jiān)測、粉塵監(jiān)測、沖擊地壓監(jiān)測等。分析實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)全礦井安全生產(chǎn)環(huán)境動態(tài)，預(yù)警和報警各類災(zāi)害、風(fēng)險和隱患，以便煤礦和監(jiān)管監(jiān)察單位采取及時有效的措施進行預(yù)防和處理，保障礦井的安全生產(chǎn)。

礦圖WebGIS應(yīng)用現(xiàn)狀

北京龍軟科技股份有限公司（簡稱龍軟科技）研發(fā)的LongruanGIS軟件，構(gòu)建了制圖與GIS深度融合的煤礦GIS新型應(yīng)用模式，形成了龍軟制圖、空間地理數(shù)據(jù)庫和一張圖協(xié)同服務(wù)體系。該軟件支持制圖數(shù)據(jù)選擇性入庫、地理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)反向輸出至CAD自動成圖，可有效提升繪圖效率與煤礦測繪數(shù)據(jù)管理水平，既延續(xù)了CAD制圖的符號化規(guī)范，也能滿足智慧礦山建設(shè)中煤礦GIS空間數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)構(gòu)建需求。其一體化整體解決方案，具備完整的煤礦GIS應(yīng)用能力，采用該方案可實現(xiàn)礦井圖紙在龍軟GIS平臺上的統(tǒng)一更新與管理。

華夏天信智能物聯(lián)股份有限公司（簡稱華夏天信）的智慧化礦山操作系統(tǒng)Red-MOS搭載自研GIS方案，基于AutoCAD進行二次開發(fā)，保留了AutoCAD的制圖習(xí)慣，構(gòu)建了制圖與礦圖服務(wù)相結(jié)合的應(yīng)用模式，適配現(xiàn)有CAD制圖工作流程。

ArcGIS、SuperMap等通用GIS平臺具備全面的GIS基礎(chǔ)功能與成熟的技術(shù)體系，可支撐專業(yè)領(lǐng)域礦圖服務(wù)的定制化構(gòu)建，在通用地理信息處理、空間分析等方面具備成熟應(yīng)用能力。

當(dāng)前，不同GIS方案在應(yīng)用場景適配性上各有特點：龍軟科技、華夏天信的相關(guān)方案更適配整體化、一體化的礦山數(shù)字化建設(shè)需求；ArcGIS、SuperMap等商業(yè)通用平臺，在煤礦礦圖專項應(yīng)用中，對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作、人員技術(shù)水平有一定要求，相關(guān)授權(quán)及維護成本有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，且在多環(huán)境適配方面存在一定的場景限制。

基于此，面向中小型煤礦、以及需要煤礦GIS承載專業(yè)功能的廠商與研究單位，在數(shù)字化生產(chǎn)管理與專業(yè)化業(yè)務(wù)開展過程中，對輕量化、低成本、易適配的煤礦一張圖構(gòu)建方式存在實際應(yīng)用需求。

煤礦GIS一張圖快速構(gòu)建平臺的設(shè)計

煤礦GIS一張圖快速構(gòu)建平臺在設(shè)計層面著重考慮讓用戶僅需上傳1個巷道關(guān)系圖，即可將其轉(zhuǎn)化為地圖服務(wù)，供其他服務(wù)調(diào)用。過程中的格式轉(zhuǎn)換、圖層拆分、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、服務(wù)發(fā)布等全部通過系統(tǒng)自動完成。并且適用于煤礦群地圖服務(wù)在同一個坐標(biāo)體系下展示和GIS應(yīng)用分析。

3.1 煤礦GIS一張圖快速構(gòu)建平臺架構(gòu)

煤礦GIS一張圖快速構(gòu)建平臺采用前后端分離開發(fā)，在前端開發(fā)中采用了WebGIS框架Mapbox以及Vue.js框架。后端采用Spring Boot框架，并使用GeoServer對所有圖層服務(wù)進行管理和自動化發(fā)布。前端展示層主要實現(xiàn)地圖的可視化展示和交互操作；業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)處理各種業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)處理任務(wù)；數(shù)據(jù)存儲層采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)相結(jié)合的方式，存儲地圖數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，平臺架構(gòu)如圖1所示。

圖1 煤礦GIS一張圖快速構(gòu)建架構(gòu)

3.2 功能設(shè)計與實現(xiàn)

（1）CAD圖件管理與GIS轉(zhuǎn)換模塊

配置：各礦所處的分度帶不同，決定其使用的投影坐標(biāo)各異，按照EPSG標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置輸入坐標(biāo)系IEPSG變量和輸出坐標(biāo)系OEPSG變量，CAD圖形轉(zhuǎn)換相關(guān)配置界面如圖2所示，以及在進入礦井端時的坐標(biāo)定位中心center、方位角azimuth、傾角elevation，圖形轉(zhuǎn)換界面如圖3所示。

圖2 CAD圖形轉(zhuǎn)換相關(guān)配置界面

圖3 圖形轉(zhuǎn)換界面

上傳：支持將CAD圖件以標(biāo)準(zhǔn)格式DXF格式上傳至平臺進行管理，方便進行后續(xù)處理。

更新：當(dāng)CAD圖件發(fā)生變化時，可以及時進行更新，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

格式轉(zhuǎn)換：將DXF格式轉(zhuǎn)化為地理格式GeoJSON，或轉(zhuǎn)存到PostGIS數(shù)據(jù)庫中以Geometry對象的形式存儲，這些對象可以使用WKT（Well-Known Text）和WKB（Well-Known Binary）等格式保存。

圖層拆分：將CAD圖件按照不同圖層進行拆分，便于對不同類型的地理信息進行管理。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換CAD圖件的坐標(biāo)，使其與常用的GIS坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)體系保持一致，如EPSG：4326或EPSG：3857。

（2）專題圖管理模塊

組裝：對拆分后的圖層進行組裝，根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求生成各種場景化的專題圖。

預(yù)覽：提供方便的查詢和瀏覽功能，用戶可以根據(jù)需要快速找到所需的專題圖，專題圖管理界面如圖4所示。

圖4 專題圖管理界面

（3）地理標(biāo)繪模塊

位置管理：管理各監(jiān)測點在圖中的位置點、線、區(qū)域，如煤礦各類傳感器測點、采掘位置和區(qū)域等，基于專題圖作為底圖標(biāo)注，確保標(biāo)繪位置和區(qū)域準(zhǔn)確無誤，地理標(biāo)繪界面如圖5所示。

圖5 地理標(biāo)繪界面

（4）礦圖服務(wù)發(fā)布

基于 GeoServer 開源地圖服務(wù)框架，實現(xiàn)礦圖數(shù)據(jù)的自動化發(fā)布與管理。后臺通過動態(tài)獲取各礦井的原始圖層數(shù)據(jù)（如煤巷圖層、巖巷圖層、井田邊界圖層等）和標(biāo)繪圖層數(shù)據(jù)（如各類傳感器測點、現(xiàn)采工作面、現(xiàn)掘工作面等），并標(biāo)準(zhǔn)化處理，確保數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一（如SHP、GeoJSON、PostGIS等）。

通過 GeoServer REST API自動發(fā)布為 WMS（Web地圖服務(wù)）或 WFS（要素服務(wù)），供前端WebGIS、移動端或第三方系統(tǒng)調(diào)用。同時，系統(tǒng)集成權(quán)限控制，確保不同角色（如某礦、某礦監(jiān)局、某監(jiān)管單位）按需訪問對應(yīng)圖層。

系統(tǒng)內(nèi)部直接通過前端Mapbox框架調(diào)用礦圖服務(wù)使用，外部鑒權(quán)通過后，訪問權(quán)限范圍的礦圖服務(wù)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、自動化、可擴展的礦圖服務(wù)體系。

（5）數(shù)據(jù)展示模塊

信息展示：按需要對各類監(jiān)測點在一張圖中進行展示，直觀反映礦井安全生產(chǎn)狀況，包括測點位置、測點基礎(chǔ)信息、實時數(shù)據(jù)與狀態(tài)等。

曲線分析：采用曲線分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，幫助用戶了解數(shù)據(jù)的變化趨勢，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，數(shù)據(jù)展示模塊界面如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)展示模塊界面

煤礦GIS一張圖快速構(gòu)建平臺使用效果

按照煤礦GIS一張圖快速構(gòu)建平臺功能設(shè)計，將某礦災(zāi)害監(jiān)測分析一張圖項目作為驗證對象進行效果檢驗，取得了良好的效果，但存在以下3個方面的問題。

（1）圖形處理方面

按照平臺功能設(shè)計，收集煤礦的巷道關(guān)系圖，整理和預(yù)處理圖件數(shù)據(jù)，主要將DWG格式轉(zhuǎn)為通用的DXF格式，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和完整性。但文字轉(zhuǎn)換后是以點數(shù)據(jù)處理，結(jié)合Mapbox技術(shù)框架特點，要將文字展示時特殊定義為文字顯示方能正常顯示。解決了部分問題，但依然存在因為地圖文字顯示大小固定，導(dǎo)致顯示上的不美觀等問題，主要原因為在CAD中，文字是一種格式化文本，包含了角度、顏色、復(fù)合位置、字體等多種屬性。在轉(zhuǎn)換過程中，文字被處理為點數(shù)據(jù)，文本內(nèi)容存儲在屬性中。由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在轉(zhuǎn)換后會丟失大量原有格式信息。因此，在瀏覽器端展示時，文字布局發(fā)生變化。筆者在CAD軟件中將文字改為大字體，并通過TXTEXP命令進行矢量化處理解決了該問題，文字全部按照矢量化圖形顯示。

（2）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方面

針對煤礦群，各礦坐標(biāo)不統(tǒng)一，包括北京54、西安80、CGCS2000，且各礦分布在全國不同區(qū)域內(nèi)，處于不同的分度帶，要在同一投影坐標(biāo)系展示，需要統(tǒng)一為EPSG標(biāo)準(zhǔn)4326或3857進行經(jīng)緯度展示。系統(tǒng)內(nèi)置的煤礦礦圖坐標(biāo)管理體系和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法有效解決了此問題。但經(jīng)緯度空間計算存在問題，因此，在圖形轉(zhuǎn)換過程中，系統(tǒng)保存了原始投影坐標(biāo)和轉(zhuǎn)換后的經(jīng)緯度坐標(biāo)2套數(shù)據(jù)，其中1套用于空間計算，另外1套用于統(tǒng)一的空間展示。

（3）業(yè)務(wù)應(yīng)用驗證

在煤礦災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警業(yè)務(wù)場景中，需要對各災(zāi)害測點進行統(tǒng)一展示，并要求區(qū)域內(nèi)所有礦圖在同一坐標(biāo)系顯示，將5大災(zāi)害相關(guān)測點基于GIS一張圖展示，查看測點基礎(chǔ)信息、實時測點曲線、緩沖區(qū)測點查詢、微震事件云圖，并要求初步分析超采越界等問題。經(jīng)過線上驗證，取得了良好的應(yīng)用效果，某礦災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警一張圖展示驗證界面如圖7所示。

圖7 某礦災(zāi)害監(jiān)測一張圖展示驗證界面

總 結(jié)

（1）煤礦GIS一張圖快速構(gòu)建平臺具備CAD圖形DXF格式轉(zhuǎn)換、圖層拆分、坐標(biāo)投影變換、標(biāo)繪圖層管理、圖層服務(wù)發(fā)布、專題礦圖管理等功能。并通過某礦災(zāi)害一張圖項目的驗證，取得了良好的應(yīng)用效果。

（2）煤礦GIS一張圖快速構(gòu)建平臺有效解決了傳統(tǒng)方法在將CAD圖件轉(zhuǎn)換為GIS服務(wù)過程中步驟繁瑣的問題，為不同煤礦群場景中，在不影響空間計算的情況下，疊加天地影像，基于統(tǒng)一坐標(biāo)系展示所有煤礦礦圖的問題，為超采越界等各大范圍的區(qū)域空間分析提供技術(shù)支撐。

（3）煤礦GIS一張圖快速構(gòu)建平臺功能模塊齊全、操作簡單、構(gòu)建效率高、成本低等，可為煤礦企業(yè)提供準(zhǔn)確、高效的地理信息服務(wù)。未來，平臺將持續(xù)優(yōu)化 DXF 特征分析能力，重點解決特殊圖形對象（如復(fù)雜多段線、自定義實體、OLE嵌入對象等）的解析與兼容性問題，提升魯棒性和適應(yīng)性。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊中心擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡介

《智能礦山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中國煤炭科工集團有限公司主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

刊載欄目：企業(yè)/團隊/人物專訪政策解讀視角·觀點智能示范礦井對話革新·改造學(xué)術(shù)園地、專題報道等。

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