測繪科技與礦山測量的新進展

■馮顯征 滕新剛 李立

（山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦山東萊州261441）

測繪科技與礦山測量的新進展

■馮顯征 滕新剛 李立

（山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦山東萊州261441）

近年來，高新技術在礦山測量中的應用比較活躍、成果甚多，日常礦山測繪生產實踐豐富多彩。限于篇幅，文中僅就有關情況做些簡要介紹。

測繪科技 礦山測量

1 前言

近幾年來，礦山測量科技工作者一方面將地面測量、空間大地測量、攝影測量與遙感、地圖學與地理信息系統等學科或專業方向的許多理論和技術加以引入、兼收并蓄；另一方面還把現代數學、系統工程、經濟學、法學農學、生態環境科學等引入自己的業務范疇。

2 “3S”技術在礦山的應用與研究

近年來，“3S”科技在礦山的應用與研究十分活躍并不斷向縱深發展，表現為密切結合礦山的特點和應用難點開展測試、研究。舉例如下:

2.1 GPS技術應用方面

（1）在礦山，建立GPS高程測量的工程坐標系統對實際應用具有諸多方便和優越性。研究表明，可利用GPS觀測一組聯結點，計算出WGS-84坐標系和北京54坐標系或西安80坐標系之間的轉換參數。基于WGS-84坐標系橢球面的區域似大地水準面可根據觀測數據通過多項式曲面擬合生成。

（2）GPSRTK技術用于礦區地表沉陷區的點、線、面及3維空間監測，以及建立動態變形區的高程變化模型。有學者建議，利用統計假設檢驗法進行數據的空間分析及空間內插處理。此外，GPS技術在露天礦邊坡移動監測及穩定性分析評價中也發揮了重要的作用。

（3）RBN/DGPS定位技術在我國近海油田生產建設中得到了成功的應用。我國己在近海區域建立了20個海洋無線電指向標(RBN)和差分GPS(DGPS)站，其信號能夠覆蓋從渤海到南海的近海岸帶整個水陸區域。每一個RBN/DGPS臺站包括兩個基準站，一個廣播站和一個監測站。RBN/DGPS定位技術己用于指導海上油井生產平臺的安裝建設、油管及水管線路的敷設定位。我國石油戰線的測量人員研究了這種定位技術及提高定位精度的方法、WGS-84坐標系與國家坐標系的轉換，使定位精度優于±3m，滿足工程要求。

（4）在西氣東輸的天然氣管線工程中，GPS測量技術在新疆等西北省區的油氣管定位、敷設中發揮了重要作用，并與傳統的測量方法相結合，提高了效率和精度。

2.2 數字攝影測量與遙感技術應用方面

（1）在礦區土地利用/土地覆蓋變化(LUCC)監測中，利用多時相LandsatTM、ETM等遙感圖像數據，經幾何糾正后空間分辨率可達0.5個象元，能滿足精度要求。

（2）在高速公路通過開采沉陷區的規劃設計工作中，為保證道路的的穩定性和安全運行，道路的正確選線非常重要。我國礦山測量科技工作者利用3個時相的沉陷區LandsatTM和ETM+遙感圖像數據，借助圖像處理軟件分別提取了三條初步選擇的高速路線的遙感信息，并在GIS軟件的幫助下對沉陷區的擴展方向和沉陷速度動態變化、道路基礎區的長度、穩定性進行了分析評價，最后選定了一條受開采沉陷影響最小的高速路方案。

（3）研究表明，利用QuickBird等高空間分辨率全色遙感圖像數據配合已有的大比例尺地圖，可用于更新城市或礦區1/2000的大比例尺地形圖。

（4）遙感圖像數據在GIS技術支持下能夠比較方便地生成4D產品(DEM、DOM、DRG和DLG)，能夠在礦區土地復墾過程中的各個階段得到應用，顯示其優越性。

（5）近年來，利用非量測數碼相機的數字近景攝影測量技術方法得到發展，并已在水電工程的地質結構特征調查，露天礦邊坡及塌陷區監測，以及數字城市建設中得到廣泛的應用。為此，研究了數碼相機的標定，數字近景立體攝影的影像匹配及三維坐標解算，正方形正射像片圖制作，圖像鑲嵌，三維表面模型的構建理論、算法等問題。

2.3 GIS及其集成應用方面

（1）GIS和WebGIS技術已在煤礦安全生產管理中得到有效應用。一些煤礦運用MapInfoJava4.5GIS技術實現了可視化生產調度、安全調度和安全監控。基于GIS的功能，對越層越界開采、貫通采空區、貫通含水層等可能發生重大事故或安全隱患問題設計了相應的應急預案。同時，將光纖通訊技術，Internet/Intranet技術與WebGIS技術相結合，在礦區建立了網絡數字煤礦安全網絡信息管理系統。

（2）基于GIS的沉陷區上方建筑物損害系統，礦山水資源管理系統以及礦山資源開發潛力分析評價系統等的研建取得進展和實際應用。礦山數據倉庫建設與應用方面，包括礦山數據倉庫構架及其應用領域，如礦山管理與決策，礦山合理開發與利用，各種機電設備的監管，環境監測及保護等的研究。

（3）一些科技人員在研發礦山GIS的基礎上，提出了灰色地理信息系統的概念、理論和算法，特別是，研發的礦山地測空間信息系統、礦山安全管理信息系統已在我國眾多礦山得到推廣應用。

3 礦產資源信息分析評價

（1）基于GIS的礦產資源評價。充分利用GIS對地質、地球物理、地球化學和遙感等大量礦山地學空間數據的綜合分析功能，以及空間數據挖掘方法，在礦體預測、礦產資源可采性的技術經濟評價，勘探目標優化等方面能發揮其優越性。

（2）裂隙儲油層石油物理參數的計算。裂隙儲油層孔隙結構和滲透性狀不僅可反映裂隙結構的影響，還能為計算油氣儲量提供重要的參數。評價裂隙系統的石油物理參數是礦產資源信息分析評價的一項重要任務。在對某一油田油氣層孔隙結構分析計算時，從宏觀結構和微觀裂隙度兩個方面開展研究，利用多種方法對巖芯數據、鉆孔記錄數據和鉆井測試數據進行分析，總結了不同分析方法的適用條件和影響因素，運用了GIS技術和多種分析模型。

（3）地層和礦體3維模型的生成與可視化。GIS技術中的規則格網法和TIN法能夠較好地描述地表形態和較規則的煤層，由于許多礦體(地質體)的形態變化十分復雜，上述兩種模擬方法不太適用。有的學者建議采用發散的3維米粒模型的連續分層模擬模型方法，來描述和顯示礦體或地質體的結構，并借助OpenGL進行開發。

4 結束語

綜上所述，我國礦山測繪界廣大同仁必須在充分利用和發揮3S技術優勢和信息技術優勢的同時，加快數字化礦山測繪標準建設和新型礦山測繪儀器的研制步伐，努力創新，再創礦山測繪的輝煌!

[1]李德仁，李清泉.論地球空間信息科學的形成 [J].地球科學進展，2014（4）：319-326.

[2]郭達志.空間信息技術的應用和現代礦山測量的現代任務 [J].礦山測量，2013(1)：3-6.

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-337-1