淺談新時(shí)期礦山測(cè)繪工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

李 寧

（龍口金豐有限公司，山東 龍口 265719）

礦山生產(chǎn)期間，測(cè)量工作覆蓋的范圍廣，既要在前期勘察選擇施工地點(diǎn)，又要在施工中指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，動(dòng)態(tài)調(diào)整施工技術(shù)方案[1]。實(shí)踐證實(shí)，選擇科學(xué)合理的測(cè)量技術(shù)，能為圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、礦山施工提供數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足進(jìn)度、質(zhì)量、成本等控制目標(biāo)。新形勢(shì)下，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，創(chuàng)新測(cè)量技術(shù)成為從業(yè)人員的關(guān)注要點(diǎn)。以下結(jié)合個(gè)人工作實(shí)踐，探討了新型測(cè)量技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用。

1 礦山測(cè)繪工程測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀

礦山測(cè)繪工程中，傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)包括：①三邊測(cè)量法，是在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置連續(xù)三角形，通過(guò)測(cè)量三角形的邊長(zhǎng)，來(lái)確定頂點(diǎn)的位置；②邊角測(cè)量法，測(cè)量三個(gè)邊長(zhǎng)、三個(gè)角度，確定頂點(diǎn)的位置；③三角測(cè)量法，先確定三角形的頂點(diǎn)和角度，再利用固定基準(zhǔn)線計(jì)算邊長(zhǎng)距離。總結(jié)來(lái)看，傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)均建立在測(cè)量控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，不僅操作復(fù)雜，而且準(zhǔn)確性低，受環(huán)境的影響明顯。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，將測(cè)量技術(shù)和信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了新型測(cè)量技術(shù)，典型代表是3S技術(shù)、攝影測(cè)量技術(shù)、無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)等。

2 新時(shí)期礦山測(cè)繪工程測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

2.1 GPS技術(shù)

GPS技術(shù)由通信衛(wèi)星、地面監(jiān)控、接收裝置組成，可以提供三維坐標(biāo)、導(dǎo)航信息，實(shí)現(xiàn)全天候、高精度監(jiān)測(cè)的目標(biāo)。在礦山測(cè)繪工程中，GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用主要有兩點(diǎn)：第一，監(jiān)測(cè)變形。礦山開(kāi)采施工期間，在環(huán)境、人為因素的影響下，礦床會(huì)發(fā)生沉降、變形。利用GPS技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理，可以對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行分析，將工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)相比較，判斷坑道有無(wú)發(fā)生變形，以便施工人員及時(shí)處理[2]。第二，測(cè)量精密工程。在部分高精度測(cè)量項(xiàng)目中，例如管道、隧道、機(jī)電安裝工程，利用GPS測(cè)量技術(shù)，可以明確位置、高程等信息，提高施工質(zhì)量。

2.2 GIS技術(shù)

GIS技術(shù)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、定位技術(shù)相結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)的處理。在礦山測(cè)繪中，利用GIS技術(shù)能分析勘測(cè)點(diǎn)的環(huán)境、地質(zhì)、水文等條件，為開(kāi)采方案的編制提供依據(jù)。結(jié)合實(shí)踐，利用GIS技術(shù)能在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找相關(guān)信息，縮短測(cè)量和施工時(shí)間，降低工程成本。此外，礦山開(kāi)采期間，GIS技術(shù)還具有災(zāi)害預(yù)警作用，能提高施工安全性。

2.3 RS技術(shù)

RS技術(shù)用于遠(yuǎn)距離測(cè)量，是利用衛(wèi)星收集目標(biāo)數(shù)據(jù)，輔助利用GIS技術(shù)處理數(shù)據(jù)、圖片等信息。RS技術(shù)和光譜技術(shù)相結(jié)合，能從不同高度、不同角度獲得影像資料；RS技術(shù)和GIS技術(shù)相結(jié)合，能發(fā)揮出RS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。具體到礦山測(cè)繪工程，RS技術(shù)可以獲得準(zhǔn)確的影像圖，及時(shí)補(bǔ)償遺漏數(shù)據(jù)，提前預(yù)知危險(xiǎn)，促使測(cè)量工作順利開(kāi)展[3]。

2.4 攝影測(cè)量技術(shù)

攝影測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，是不需要和物體進(jìn)行接觸，獲得物體的影像圖后，利用計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)。相比于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，攝影測(cè)量能獲得地物的三維空間信息，降低工作強(qiáng)度，因此在戶(hù)外測(cè)量、野外測(cè)量應(yīng)用廣泛。礦山測(cè)繪工程中，攝影測(cè)量技術(shù)效率高、質(zhì)量高，以無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量為代表，可以明確被測(cè)物體的大小、形狀、特性、相互關(guān)系，建立地形數(shù)據(jù)庫(kù)，完成地形圖的測(cè)制任務(wù)。

2.5 數(shù)字制圖技術(shù)

數(shù)字制圖技術(shù)是電子計(jì)算機(jī)生成的地圖，是一種可視化的實(shí)地圖，具有快速讀取、動(dòng)畫(huà)展示、虛擬、自動(dòng)測(cè)量的特點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，均需要工作人員參與，具有較大的工作量，不僅工作時(shí)間長(zhǎng)，而且效率低下。在礦山測(cè)繪工程中，數(shù)字制圖技術(shù)的應(yīng)用，整個(gè)過(guò)程不會(huì)帶有人員的主觀色彩，因此測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性更高；數(shù)據(jù)采集、圖紙繪制相互協(xié)調(diào)，可提高自動(dòng)化程度，降低誤差率。

3 礦山測(cè)繪工程新型測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

3.1 高精度

新形勢(shì)下，礦山測(cè)繪工程的質(zhì)量要求提高，必須進(jìn)一步控制測(cè)量精準(zhǔn)度。新型測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，普遍將數(shù)字化技術(shù)、信息技術(shù)融入其中，采集外業(yè)數(shù)據(jù)時(shí)能自主選擇三維坐標(biāo)，數(shù)據(jù)處理時(shí)能根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行分析，從而提高測(cè)量精度，為后續(xù)制圖、開(kāi)采等作業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.2 自動(dòng)化

新型測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，基于自動(dòng)化功能下明顯提高了測(cè)量效率，且能減少人工手動(dòng)作業(yè)帶來(lái)的誤差。在礦山測(cè)繪期間，測(cè)量作業(yè)的自動(dòng)化，可以利用計(jì)算機(jī)勘察地質(zhì)情況，并使用專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。既能節(jié)省人力、物力，又能避免人為因素造成的隨機(jī)性。

3.3 全面性

新型測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，可以反映出地質(zhì)、地形的實(shí)際情況，相比于傳統(tǒng)測(cè)量結(jié)果更全面。而且，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)下，可以隨時(shí)進(jìn)行搜索和查詢(xún)，為測(cè)量工作提供支持，不斷積累測(cè)量工作經(jīng)驗(yàn)。

3.4 數(shù)字化

新型測(cè)量技術(shù)的一個(gè)共同點(diǎn)，就是采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行圖形編輯，既能提高編輯準(zhǔn)確性，又能根據(jù)實(shí)際需求改變圖形比例。不論圖像的比例尺大小，都能反映出被測(cè)地形地質(zhì)的信息，實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。

4 工程案例分析

4.1 工程概況

以某礦山為例，位于山體盆地區(qū)，本次測(cè)繪工程是礦山的西北方向，長(zhǎng)度約為4200m，寬度約為3700m，測(cè)量面積為15.5km2。整個(gè)測(cè)區(qū)地勢(shì)中間高、周?chē)停渲凶罡唿c(diǎn)、最低點(diǎn)的海拔分別為1232m、912m；且測(cè)區(qū)內(nèi)交通不便，植被覆蓋率高，人工測(cè)量作業(yè)難度大，最終決定采用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)。

4.2 測(cè)量任務(wù)

本次無(wú)人機(jī)航測(cè)作業(yè)，目的是加強(qiáng)礦區(qū)安全生產(chǎn)，提高規(guī)劃管理力度，滿(mǎn)足新形勢(shì)下的礦山企業(yè)發(fā)展需求。測(cè)量?jī)?nèi)容包括：①1∶2000和1∶5000數(shù)字線劃圖采集；②數(shù)字正射影像圖；③礦區(qū)地質(zhì)地形圖。執(zhí)行航測(cè)任務(wù)的無(wú)人機(jī)是快眼II型，，搭載非量測(cè)型數(shù)碼相機(jī)，并在地面布置大量控制點(diǎn)。獲得航飛數(shù)據(jù)后，采用三角測(cè)量自檢法對(duì)像點(diǎn)位置的坐標(biāo)進(jìn)行糾正，確定光學(xué)畸變值，最終實(shí)現(xiàn)高精度定位。利用測(cè)量結(jié)果，形成測(cè)繪產(chǎn)品，并對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)的精度進(jìn)行評(píng)估。

4.3 作業(yè)過(guò)程

第一，設(shè)計(jì)航線。結(jié)合礦區(qū)地形條件，參照成圖比例，共設(shè)計(jì)航線9條，均為東西方向飛行。主要參數(shù)如下：航行高度為1060m，分辨率為18cm，旁向和航向重疊度為35%-65%，每條航線得到影像圖16張，利用GPS飛控管理系統(tǒng)控制定點(diǎn)曝光。第二，地面控制。內(nèi)業(yè)人員布點(diǎn)，外業(yè)人員野外刺點(diǎn)，布設(shè)地面控制點(diǎn)時(shí)，按照《航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范》執(zhí)行。其中，像片控制點(diǎn)設(shè)置在航向、旁向3-4片重疊的范圍內(nèi)，共計(jì)平高點(diǎn)39個(gè)，且控制點(diǎn)可以公用。第三，數(shù)據(jù)計(jì)算。基于GPSCORS網(wǎng)下，提供載波相位差分修正信息，并解算出流動(dòng)站的精確點(diǎn)位。第四，精度分析。利用Inpho軟件進(jìn)行空三加密，具有粗差檢測(cè)、平差計(jì)算功能，以加密點(diǎn)的坐標(biāo)為準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)地面控制目標(biāo)。

4.4 成果分析

依據(jù)《低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》，平差結(jié)果顯示：對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)加密糾正后，獲得的地形圖可以滿(mǎn)足1∶2000的精度要求，說(shuō)明無(wú)人機(jī)航測(cè)獲得的影像數(shù)據(jù)分辨率高；在小區(qū)域大比例尺地形圖的繪制中，具有較高的可行性。測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)，各項(xiàng)限差均滿(mǎn)足要求，判別誤差只會(huì)影響平面精度，但不會(huì)影響高程精度。適當(dāng)放寬地面分辨率、增加航行高度，無(wú)人機(jī)航測(cè)還可用于測(cè)繪小比例尺地形圖，采用全野外布點(diǎn)、區(qū)域網(wǎng)空三加密即可實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，礦山測(cè)繪工程必須創(chuàng)新測(cè)量技術(shù)，提高測(cè)量效率和精準(zhǔn)度。文中以GPS技術(shù)、GIS技術(shù)、RS技術(shù)、攝影測(cè)量技術(shù)、數(shù)字制圖技術(shù)為例，介紹了新型測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，并結(jié)合工程案例進(jìn)行分析。希望為類(lèi)似工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒，促進(jìn)礦山測(cè)繪作業(yè)順利完成。