1　引言

1. 地理信息系统在工业领域的应用已从二维平面拓展至三维、四维宏观或微观空间以及生产过程时空演化等应用。

2. 针对智能化工厂或智能化矿山存在的问题，提出工业地理信息系统的概念，旨在解决空间对象内外或宏观微观一体化的数字化、智能化过程表达及应用，以及对工业设施内部对象及其关系的精细化、体素化、拓扑化表达。

3. 工业地理信息系统需要从GIS平台底层对工业生产过程所有空间对象的融合集成表达和应用支持，实现工业领域地理物理空间和数字空间实时同步与协同处理，以及对工业设备的精准控制及生产过程的自适应协同处理。

4. 工业地理信息系统需要基于统一地理坐标系和GIS的工业过程融合管控，结合时空场景支撑下的工业可视化控制及自适应处理。

2　工业地理信息系统概念、数据模型及框架

工业地理信息系统的概念、数据模型及框架，并介绍了基于面向对象理论的复合时空对象模型，该模型在时态变化、对象特征和互操作行为等方面考虑了工业地理信息系统的特殊需求。该章节还讨论了基于复合时空对象模型设计的工业地理信息系统关键模块，包括多尺度数据管理、宏观微观一体化显示、时空对象空间分析、工业对象自适应响应及控制等，并提出了面向智能化生产和制造的工业地理信息系统技术框架。此外，该章节还介绍了工业地理信息系统的架构设计，包括设备层、数据采集传输层、IGIS平台层、业务服务层和应用决策层，以及各个层级的主要功能和特点。

3　工业地理信息系统关键技术

工业地理信息系统的关键技术，主要包括数据标准规范体系、时空数据协同处理、工业环境数字孪生、工业设备数字孪生、时空数据大数据分析和组态控制技术。具体内容包括：

1. 数据标准规范体系：讨论了工业地理信息系统构建过程中的数据标准规范体系，包括通用类标准规范、时空对象标准规范、工业数字孪生标准规范、数据接口标准等。

2. 时空数据协同处理：讨论了工业地理信息系统数据动态变化、工业对象拓扑关联、数字空间与现实空间双向联动的特点，并提出了建立围绕工业地理信息时空对象的数据协同处理及管理机制的建议。

3. 工业环境数字孪生：讨论了工业环境的三维模型与工业场景BIM模型的集成使用，以及实景三维数据与BIM模型集成的数据结构问题、模型资源与渲染轻量化问题、三维模型Web可视化问题、工业环境孪生数据自动更新问题等。

4. 工业设备数字孪生：提出了工业设备数字孪生的总体框架图，包括物理空间、虚实交互和数字空间等部分，并讨论了精确的表达设备几何模型、体素建模和设备空间拓扑关系的构建等问题。

5. 时空大数据分析和组态控制技术：介绍了相关技术和应用，包括时空大数据分析用于提高实时数据的接入及发布效率，以及组态控制技术用于实现工业生产全过程时空对象的时态、空间、模型数据的处理和更新，进而完成工业生产过程各类设备的智能化控制。

4　基于工业地理信息系统的智能矿井、智能选煤厂应用

基于工业地理信息系统的智能矿井、智能选煤厂应用，以及工业地理信息系统的建设思路及相关关键技术在A和B矿区或矿井等单位进行的初步实际应用。具体来说，A单位如何全面接入矿井综合自动化和智能化、监测监控、全业务流程管理等系统，构建了统一标准、全面感知、实时互联、高效集成、开放共享的矿井管控平台，并介绍了该系统在矿山调度指挥、安全管理和生产过程控制等方面的应用。同时，该章节还讨论了B单位智能化综采工作面管控平台如何基于工业地理信息系统框架，构建了基于精确大地坐标的智能综采工作面自适应割煤关键技术体系，并实现了包括三维地质模型的透明化工作面构建、开采设备综合精确定位及导航、工作面开采条件实时预测与处置、透明化工作面智能开采管控等应用。

5　结论

工业地理信息系统的设计，包括复合时空对象数据模型和平台五层技术框架。讨论了涉及的关键技术，如数据标准规范、时空数据协同处理、工业场景数字孪生、工业时空数据智能分析和组态控制等。该章节还介绍了工业地理信息系统的应用效果，包括在智能化矿山和智能化工厂建设中的应用，并强调了工业地理信息系统作为工业智能化的重要推手，在改善远程实时决策和可视化高效管控等方面的重要性。