淺論煤礦測量發展與3S技術

摘 要：3S技術對于煤礦測量工作，其重要性不言而喻。GIS技術在多源數據找礦模型與三維煤礦模型建設方面，GPS技術在礦區地面控制測量、碎部測量方面以及RS在煤礦生態環境監測方面等無不發揮著十分重要的作用。而3S集成技術則實現了這三種技術的兩兩兼容，其在煤礦測量中的應用前景必將更加廣闊。

關鍵詞：煤礦測量 3S技術 信息系統

中圖分類號：TD67 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0088-01

1 煤礦測量工作與3S技術簡介

作為煤礦開采過程的重要環節，測量工作與煤礦安全生產、經濟效益等息息相關，并且其貫穿煤礦從基建到服務期限結束的整個過程之中。煤礦測量一方面要為煤礦生產提供服務，另一方面為煤礦重大決策與安全管理提供信息，所以準確、熟練使用煤礦測量技術，提高與保證測量準確性至關重要[1]。在新時期，測繪新技術為煤礦測量技術的發展進步提供了強大的助力，尤其是3S技術的發展創新成為了煤礦測量取得新突破、新發展的關鍵。3S技術是地理信息系統（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統（GPS）的統稱，其在煤礦測量發展中的應用如下所述。

2 3S技術在煤礦測量發展中的具體應用

2.1 GIS技術在煤礦測量中的具體應用

（1）以GIS技術為基礎建立的多源數據找礦模型。基礎地質資料、地球化學、地球物理以及遙感等信息從各自的角度反映出地質現象和地質體的一些特征，這些信息之間也存在既相互聯系又彼此獨立的關系。眾所周知，信息源如果比較單一，我們所獲得信息就比較片面，不能對具體事物有一個本質、全面、綜合的認識，因此需要多方面的異源數據來認識事物本質。而GIS多源數據的綜合分析以及管理能力給可以將具有空間屬性的眾多異源數據進行良好融合平，有助于我們對這些互相關聯的復雜內容進行深入、貼切的分析。

（2）GIS技術建設三維煤礦。三維煤礦是對煤礦客觀實體的模型描述，是一個三維地學模擬理念的具體體現。礦業、地質界人士通過三維煤礦可以更精確、直觀的掌握各種礦體分布的三維形態、圈定礦體邊界，對地下地質體圈定的解釋更具準確性，更好的指導深部找礦預測與礦業開發工作。最近的十年里，隨著地質信息科學可視化技術、GIS與計算機模擬技術的不斷發展，三維煤礦正逐漸變為信息科學和地學交叉技術的熱點和前沿[2]。

另外，GIS在涉及煤礦設計、礦產開采、巷道開挖、土地復墾、環境評價、沉降監測等一系列煤礦管理信息系統方面，也發揮著十分重要的作用。

2.2 GPS技術在煤礦測量中的具體應用

煤礦測量中使用GPS技術，可以充分發揮其簡便靈活全時段、智能化、高精度的優勢，無疑具有革命性進步。其在在煤礦測量中的主要應用有地面控制測量和地面碎部測量等，而且由于煤礦巖層對衛星信號的影響，其在露天煤礦的應用效果要遠好于井工開采煤礦。

（1）GPS技術在礦區地面控制測量方面的應用。礦區地面控制測量指的是，在地面上以煤礦工程的需要與特點為依據布設具有一定形狀的控制網，并對其地面位置進行精密測定，以作為煤礦地下工程測量基礎。平面控制網的一般傳統布設方式為將其布設成三角網或者導線網（閉合、符合導線）。GPS測量的優點在于：忽略兩點間通視、所測點位精度均勻，較之于常規點位有明顯的靈活性與優越性，特別適合平面控制測量。具體而言，GPS技術在新的礦區控制網建設、已有控制網的完善與檢核、控制點設立、舊網加密等方面都優勢顯著[3]。

（2）GPS技術在礦區地面碎部測量方面的應用。實時載波相位差分技術（簡稱GPS-RTK技術）是對兩個觀測站的載波相位測量進行實時處理的差分方法[4]。相比于傳統地形測圖，RTK技術的優點為：觀測值精度能達到厘米級，滿足不同比例尺的測圖要求；測量工作靈活、無需加密控制網與測站間通視；測量誤差不傳遞、不積累、互相獨立、測量精度高；測量數據便于存儲、共享和管理。RTK技術正是憑借以上優勢，廣泛應用于地形、線路、地籍與圖根控制的測量工作以及工程放樣和大面積地面的沉降監測等方面。

2.3 RS技術在煤礦測量中的具體應用

近年來，RS技術已逐漸成為礦區重要的生態環境調查、監測與分析手段[5]。在煤礦測量中使用RS技術，對礦區周圍植被和土壤的光譜情況進行分析，探究進行煤礦地下開采時對開采區域生態環境造成的影響。RS技術在煤礦中還有其它方面的應用，主要有監測地表沉陷程度與范圍、監測煤矸石污染程度與范圍、地下水監測等其它方面。

3 煤礦測量領域3S技術的未來發展趨勢—3S集成技術

當前，3S集成技術的應用是煤礦測量發展的必然趨勢。具體而言，使用遙感傳感器通過RS技術取得地表數據并進行處理分析之后得到地物信息；GIS的優勢在于數據分析方面。將RS與GIS兩者集成，則可將兩者的優勢共同發揮來：借助遙感影像資料，對礦區土地的變化利用進行解譯分類，同時與GIS技術相結合，動態監測土地利用狀況，達到系統、全面反映土地分布規律及其利用狀態的目的[6]。組合GIS技術與GPS技術，并將其應用于煤礦安全監測方面，則可實現GIS數據管理與GPS數據采集同時進行實時分析的功能。同時，因為RS和GIS的處理對象都為坐標數據，而GPS能夠在快速獲取坐標的同時，保證越來越高的精度。因此憑借GPS本身的實時定位這一優勢，實現GPS和遙感圖像處理系統二者之的自然集成。將3S技術進行兩兩結合，其組合的核心為GIS和RS結合，其組合方式主要有3種方式，分別為整體結合、表面無縫結合、平行與分開結合。

4 結語

科學技術的快速發展，必將使3S技術愈發完善，3S集成技術也將更加強大，從而可以提供更加精確的煤礦測量結果，為建設高產、高效、安全型煤礦提供可靠保障。以日新月異的煤炭工業為前提，現代化、標準化煤礦不斷涌現，隨著測量儀器的更新換代與測量技術和理論的完善、深化，我們有充足的理由相信礦山測量會取得更好發展的同時，為煤礦提供更好的服務，為煤礦可持續發展保駕護航。

參考文獻

[1]汪云甲，郭達志，鄧喀中.我國煤礦測量學科的發展與創新[J]，測繪通報，2005（2）：60-61.

[2]姜在炳，張庭林.煤礦地質測量信息系統（MSG IS215）[J].煤田地質與勘探，2003，31（5）：4-5.

[3]程廣博.GPS-RTK在煤礦測量中的應用[J].山東煤炭科技，2009（1）：21-23.

[4]孫麗軍，許夢國.地理信息系統在煤礦的應用研究現狀及發展趨勢[J].黃金，2006，27（2）：26-28.

[5]楊運良，王振江，程磊.基GIS的礦井通風信息系統開發研究[J].礦業安全與環保，2007，34（4）：35-361.

[6]趙奎，王曉軍.基于組件式GIS技術的煤礦井下可視化管理信息系統[J].有色金屬：煤礦部分，2005，57（4）：44-46.