可视化安全生产中的地理信息系统分析
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[摘 要] 科技飞速发展的今天，在计算机技术中有一种叫做可视化的实用性技术刚刚起步。这种技术在处理大规模数据的时候，有着很高的效率，在直观性方面也比较好，所以，在很多的领域中都会采用这种技术。这种技术是建立在计算机对图像的处理能力的基础上，结合图形学，就可以把输入的数据人为的转化成相对应的图形，从而在计算机上显示出来。在这篇文章中，笔者会以这种技术在煤矿的安全生产中的应用为例，详细的谈一下这种技术的优越性。
[关键词] 地理信息系统； 可视化； 数据处理； 计算机
前言
可视化技术涉及到的计算机技术领域很是广泛，比如说：图形学、对图像的处理方面、视觉、辅助设计等，是对数据进行表示、处理以及决策等所有问题的一门综合性较强的技术。现在它已经担负起了为人们分析自然界的一些现象、社会经济的发展方式以及认清事物的内在的责任。在煤矿这个行业里面，由于相关的研究人员没有对人看、听等的认知规则进行充分的考虑，所以很多的可视化研究在实际的应用方面，效果都是不太如人意。所以，科学的运用地理信息系统技术、网络技术等知识，并设计出在认知规律方面比较符合工作人员的煤矿安全生产地理信息系统就会变得十分重要。
一、对可视化安全生产地理信息系统的相关介绍
现代科技的发展可以用日新月异来形容，计算机在视觉方面的技术也有了很深层次的发展。慢慢的，开发研究人员设计了一种技术――可视化技术，这种技术可以用视觉性的图形来代替那些繁琐、枯燥的数据。在现如今的天文学、物理研究学等的研究领域都会利用可视化这项技术来对一些不能用视觉效果图进行表示的现象。我们可以将可视化的实现过程用简单的文字书序一下：对相关的数据进行采集，对采集到的数据进行处理、利用可视化技术实现可视化的图形、对得到的可视化图形进行再次操作。
地理信息系统是一个交叉性的学科，它是可以对空间信息进行描述、储存、分析、计算以及输出等操作。它是建立在地理空间的数据库之上，采用的分析方法是地理模型，为人们提供各种空间与动态的相关地理信息，它是专门为对地理进行研究和决策方面的工作人员进行服务的一种计算机技术操作系统。
二、对煤矿进行安全生产就必须采用可视化技术
煤矿的安全生产在地理空间方面的特性决定了信息系统必须要能够将采集到的空间数据和属性分析结果进行综合，将空间分布、收集到的数据以及图形进行融合。这个操作系统还可以在数字方面的思维和在空间方面的思维同步进行，可以建立一个精准的信息来源，在一定程度上提高安全生产的信息流通的速度，实现科学化、现代化的安全生产管理。尤其是在编图方面要有强大的功能，保证使用者可以对选定的图形中各种元素进行不同的操作，比如：添加，删减和修改等。
相关的工作人员为了能够把工作中那些枯燥、繁琐的煤矿安全生产相关的数据信息进行形象化，让其更加的符合人类感受和作出判断的方式，能够帮助相关的决策者和管理者更加快速的对有关情况做出决策，就会在工作中采用可视化技术，将大量的数据转换为一目了然的图形进行表示。
可视化这项技术有着很多的优点，其最大的优点就在于可以将数字所表达的信息用人类的视觉系统进行表达，使得相关的研究人员可以十分快速的从收集到的大量数据或者复杂的数字计算结果中得到有用的信息，这样就会给工作人员省去相当大的数字分析和计算工作，减轻了他们的工作负担以及思维上的负荷，他们就可以把精力放在那些问题的本质上，而不是在问题的表面现象上纠结。
（1）煤矿的安全生产对可视化技术的根本需要
分布在三维的地理空间里面的矿体就是煤矿进行开采的对象，而专门为矿井的生产进行服务的井下通道也是属于比较复杂的一种空间实体。地理空间的信息收集情况和煤矿在生产量和安全性方面的不断提高有着很紧密的联系，这种紧密的联系也反映了煤矿生产中对地理信息进行分析的工具的渴望。
（2）在对员工培训的时候对可视化技术软件的需要
对于煤矿的生产工人来说，很多都存在一下方面的问题：在素质方面不高、在文化水平方面比较低、在安全意识方面比较淡薄，这些问题都需要一个生动、直观、高效的培训来进行解决。而在进行培训的时候，一个功能完善，处理能力强大的培训软件也是必不可少的。
（3）相关的管理和决策人员对可视化技术的需要
在煤矿进行生产的过程中，负责安全方面的管理人员想要准确、科学的进行决策，就必须要从大海般的数据中选择出有用的信息，再将这些信息转化成比较直观、形象的表现形式。
三、对系统可视化的功能进行进一步的设计和研究
煤矿在进行生产的时候，在安全性方面有着一定的需求；对于管理系统的数据而言，人们不仅仅希望它可以方便维护，还要求其在安全性以及共享方面有着不错的功能以及使用起来比较方便的用户界面，这些要求都是对管理系统提出的考验。想要系统可以在煤矿进行安全生产、合理经营方面发挥出不可替代的影响，就要求这个操作系统是将地理信息系统方面的技术、物联网方面的技术等以及安全系统的开发设计知识综合的运用起来。客户使用端和服务器端是系统的功能设计两大分支。对于服务器端而言，它主要包括了以下四个主要的功能：显示、编写、查询以及输出。但是对于客户端而言，是没有提供编辑这项功能的，因为这可以在一定程度上保障信息的安全。相关的设计人员为了使数据在实时性方面有所保障，特地添加了对数据进行实时更新这一 功能，拥护可以利用这个功能了解数据是否可靠。从开发和设计煤矿安全生产的地理信息系统角度出发，采用GIS技术、采集数据建成数据库技术等的技术，从而实现可以将管理方面、生产方面、安全方面的信息进行一体化，并能够自动的对数据进行采集、共享和使用等操作。然后再使用数据仓库技术、自动化的控制技术以及仿真模拟技术创建出一套集检测，控制和决策管理于一体的、能够自动化控制的安全监测体系。
3.1 对可视化功能进行设计
（1）图形的显示。对于各种类型的基础型图形来说，系统可以对其进行多种操作。比如说：分层、综合性的显示，还可以对输入的图形进行无极缩放、漫游、所在位置的显示、将图层进行综合性的显示、系统自动标注、将矿井主题进行动态的闪烁设定、对查询设备进行统计再显示、超限预警报告等。
（2）对图形进行编辑。对于图形里面的数据，可以利用系统对其进行加入、改正以及删除等操作。
（3）对空间进行查询。操作系统具有很多种实用性很强的功能，其中一个就是对图形和属性进行相互间的访问功能，通过输入一些关键性的字词来进行查询，查询到的结果不仅仅可以在亮度方面、统计方面、动态方面以及定位方面进行一系列的显示和对比，还可以对其进行统计、顺序排列、数据输出等操作。
（4）将数据进行交换。换言之也就是系统可以将数据进行输出操作，它的主要就是可以将系统里面的数据和外界的数据进行交换、备份以及将损坏的数据进行恢复等的一系列功能。
3.2 对可视化功能进行描述以及和显示的效果进行对比
（1）在对信息进行显示的时候，不仅仅有大量的数据，还配有和输入数据相对应的图形。对于所有的灾害来说，并不是凭空发生的，每一次的灾害都有其积蓄、发生、继续演变和转换的地点和时间。如果人们想要对灾害进行防治并制定相关的决策以及对灾害过后的评价总结，那么发生灾害的环境背景和位置这些信息就显得尤为重要。灾害信息各不相同，从时间的角度来看，它可以分成以前的历史性的、现代的以及实时性的，还有一些是孕育灾难的环境、导致灾难发生的因素。由此看来，如果人们设计开发的这套操作系统可以对灾害的一系列信息和相关的地理环境数据进行掌握，那么对于人类掌握灾害信息就是十分有用的。如果按照综合论的事故模型来说，所有的事故都是因为一些偶然事件碰触了事故的隐患而导致地理信息系统事故的发生。所以，一个应用型的地理信息系统想要是被人们认为是成功的，那么它就必须要有一个在设计方面比较完善的地理空间数据库、不同属性的数据收集库以及一个各种偶然性事件的数据收集库。但是偶然事件的数据并不是能够看到的，它是人们在对生产前线的具体情况有了一定的了解以后，在对其进行分析和预测得到的。所以，对于一个合格的煤矿安全性生产的地理信息相关数据收集库应该包含了一下几个：对自然环境的背景数据进行收集的数据库、对经济背景的相关数据进行收集的数据库，对灾害历史的相关数据进行收集的数据库、对安全生产的检测系统数据进行收集的数据库、对空间图形的信息数据进行收集的数据库、对控件属性的相关数据进行收集的数据库以及对煤矿的地质的相关数据进行手机的数据库。将这些多元化的，各不相同的数据通过数据融合技术进行完美的无缝结合。对灾害情况和灾害的背景数据进行多方位、多种方式的显示，方便为负责管理的决策者在对灾害进行分析时提供第一手的可靠资料。
（2）在矿井地图上对特定主题的专属地图进行渲染和显示。在煤矿进行生产的现场，有着属性众多的物品和设备，为了能够特别的突出某一特定的主题，相关的工作人员可以对其进行分析和研究，可以利用专属地图将某一个主题在地图上进行一定的渲染，这样就能够让人们可以在显示屏上看到那些不能够在数据列表中发现的信息，比如说：数据的模式以及相关的发展趋势。如果是想要创建一个范围值的专属地图，操作人员可以利用系统属性列表里面的数据。
（3）导航的动态显示。在导航系统里面，他提供了一种叫做“鹰眼”（也就是图中图）的功能，这一项功能可以帮助使用者在放大地图到极致的时候进行定位，知道部分和全部的联系。使用者不仅仅可以在对系统进行操作的时候，利用图层设置里面的对话框对可见的状态、可以进行选择的状态以及可以自行标注的状态进行设置，还以在地图的背景颜色、是否在地图中将标题进行显示，是否利用鼠标的滚动来对地图进行放大和缩小等的操作上有很大的自主选择性。因为使用者可以任意的将地图进行放大和缩小操作，所以他们对地图上的任意两点之间的实际距离没有很明确的认知，距离测量就在这种情况下发挥出了重要功能：使用者可以利用系统的距离测量这一功能对地图上任意两点之间的距离进行测量。如果对于一个地图来说，它只有空间上的数据，而没有和空间数据对应的相关文字说明与解释，那么这样的地图就不太适合人们进行查看。针对这种情况，系统的开发设计人员提供了一种可以进行专门的标记功能以及让系统自动的对地图进行全部标记的功能，甚至是对距离进行实时的显示。
（4）将安全监控的系统信息进行可视化显示。相关的开发设计人员在对煤矿安全生产的信息显示系统进行开发设计的时候就是将重点放在了对相关信息进行监测和记录等方面，被没有把过多的精力放在对系统自动控制的研究开发上。但是对于煤矿的安全生产来说，它是一项系统性的工程，涉及到了很多的方面，例如：信息科学、管理学、控制学等。在灾难性的事故即将发生的那一刻，控制生产的管理系统能不能够及时自动的开启安全保护设施，相关的决策者和管理者能不能够立刻做出科学合理的命令，可视化安全生产的一线信息在这些时候都发挥了不可估量的作用。如果说相关的设计人员能够将系统和现有的安全监测系统进行完美的整合，将瓦斯的浓度以及含量等信息以可视化的方法进行显示，那么就会在抵抗灾难、减少灾难方面的工作作出无可替代的贡献。
四、在煤矿安全生产中所使用的地理信息系统需要改进的地方
想要煤矿可以安全的开展生产工作，地理信息系统就发挥出了其不可替代性的作用，但是这个系统还是一个相对较新的，所以还有很多的地方需要相关的开发设计人员改进。比如说：能够把多种多样的数据进行完美的结合；还要对模拟仿真技术进行更深层次的开发、发展；让这个系统可以自动化的控制。
总结
计算可视化也简称可视化，它是在八十年代以后建立在发达的计算机技术基础上新兴的一门技术。它最主要的功能就是可以将一大堆枯燥、无聊的工程数据进行有效的分析和科学计算，从而为相关的工作人员展现出一个直观形象的表示方法。在很多行业的生产当中，利用地理信息系统对相关的数据进行可视化的转换，能够更好地帮助相关的管理人员对生产进行监控，从而能够在安全性方面有一定的保障。可视化技术的发展前景很是广阔，希望有更多的研究人员投身于相关的开发研究工作中去。
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