礦山測量中特殊地形的測繪技術方案分析

陳守訪

（福建海西通達測繪有限公司，福建 寧德 352100）

針對礦山測量中特殊地形的測繪長期以來一直是礦山測繪工作中的難點問題，不僅對施工條件有所限制，還會對測繪工作的進行產生阻礙[1]。傳統的測繪技術很難滿足特殊地形在礦山測量中實際需求，得出的測繪結果往往存在誤差大的弊病，對測繪工程的質量和效率均會產生消極影響。因此，本文提出一種新的礦山測量中特殊地形的測繪技術，通過對礦山測量中特殊地形進行測量，獲取、處理并分析相關的礦山地質信息，從而為提升工程質量提供技術支持。考慮到特殊地形的測繪具有獨特的工作性質，要求技術人員必須到現場進行實地測量，預先選取測量點。優先劃分好重點測繪的礦山區域，并結合當地礦山實際情況，通過采取有效的測繪技術保證特殊地形的測繪工作有序、高效的開展。

1 礦山測量中特殊地形的測繪技術

本文設計的礦山測量中特殊地形的測繪技術共分為三個步驟，礦山測量中特殊地形的測繪技術具體設計流程，如圖1所示。

結合圖1所示，下文將針對圖中三個步驟進行重點闡述，具體內容如下。

1.1 繪制特殊地形數據坐標格網

在繪制特殊地形數據坐標格網過程中，首先，繪制10cm×10cm的方格網；再根據礦山測量得到的特殊地形特征，選取一個由大小、形狀相同的黑色和白色方格拼接而成的棋盤狀模板作為坐標格網；最后，通過標定模板中的方格尺寸大小來標定出特殊地形數據的內部參數。設特殊地形數據坐標格網平面上的三維點記為P(X,Y,Z)，則其所對應的平面坐標系中二維點可記為v[x,y]，繪制特殊地形數據坐標格網的標定公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，ox指的是特殊地形數據坐標格網x軸的縮放系數；Ry指的是特殊地形數據坐標格網y軸的縮放系數；δ指的是旋轉矩陣；W指的是平面坐標系橫軸與縱軸的不垂直因子；a、b指的是主點在坐標格網中的坐標。利用公式（1）可將采集到的特殊地形數據繪制在特殊地形數據坐標格網中，以此得到特殊地形的數據坐標格網。

1.2 展繪控制點

在特殊地形數據坐標格網繪制結束后，對控制點進行展繪。具體步驟為：首先，用V8配套預處理軟件進行三維坐標文件生成，確定控制點所在特殊地形數據坐標格網的方格；然后，將圖像像素灰度值進行處理。圖像像素灰度值處理方程式，如公式（2）所示。

在公式（2）中，U(X，Y，Z)指的是經過圖像像素灰度值處理的特殊地形數據坐標格網平面上的三維點；T指的是對原圖像像素的一種操作，其定義在三維空間領域。通過公式（2）可以對原始圖像像素進行增強，從而改變圖像原有的灰度值，提高礦山測量中特殊地形圖像數據的清晰度。最后，計算圖上量取的相鄰控制點之間的距離與理論值的差值，并對其進行質量分析，統計各控制點、剖面及礦山特殊地形的觀測質量，剔除不合格圖像數據，按比例尺展出[2]。

1.3 獲取特殊地形測繪數字正射影像圖

根據按比例尺展出的控制點，依據礦山測量中具體特殊地形情況設定各項測繪參數，以高分辨率測繪遙感衛星、北斗衛星為主，結合相關無人機航測設備，利用專業軟件進行拼圖處理，生成點云數據以及特殊地形測繪數字正射影像圖。在獲取特殊地形測繪數字正射影像圖后，還需要對即將導入的特殊地形地質數據進行預處理，主要包括：利用收集到的監測井、水文地質圖、地形地貌圖以及地質成果報告等礦山測量數據進行初始化制作。具體方式為：在10cm×10cm的方格網上刻畫初始的水文、工程地質剖面圖，系統反應區域地表地信和地貌特征、地下地質和構造特征、地下水位變化特征、含水和隔水巖組分布特征，形成較為完整的礦山特殊地形測繪邊界線數據，形成以高分辨率為主的立體測繪能力，使高分辨率遙感影像自給率達到80%，從而提升礦山特殊地形測繪的效率。在此基礎上，利用圖像矢量化，將10cm×10cm的方格網上的水文和工程地質剖面經過掃描成圖，然后在MapGIS地圖編輯器中進行人工矢量化，對礦山特殊地形測繪邊界線進行拓撲查錯，再進行拓撲造區處理，形成矢量礦山特殊地形測繪數據[3]。礦山特殊地形測繪區賦參數屬性：結合航測得到的圖像，制定標準地層表，制作礦山特殊地形測繪參數屬性圖例版，最終制作出帶有標準化顏色、紋理和屬性的標準礦山特殊地形測繪圖像。

2 方案分析

2.1 實驗設計

表1 礦山測量中特殊地形測繪精度（Km）

實驗以某特殊地形的礦山為實驗對象，在礦山內布置了10個控制點，其中5個控制點作為測繪精度配準控制點，剩余的5個控制點作為測繪技術精度驗證點。根據礦山地質測繪方法規程GB46265-2012，礦山測量中特殊地形測繪精度具體信息，如表1所示。

結合表1所示，本次實驗內容為測試兩種測繪技術相鄰點之間的距離中誤差，相鄰點之間的距離中誤差越低證明該測繪技術的精度越高，證明該測繪技術的測繪效果越好。設相鄰點之間的距離中誤差為σ，則其計算公式，如公式（3）所示。

在公式（3）中，a指的是固定誤差，單位為mm；b指的是比例誤差，單位為ppm；D指的是相鄰點之間的距離，單位為Km。分別使用傳統的測繪技術以及本文設計的測繪技術進行對比實驗，設置傳統的測繪技術為實驗對照組，針對得出的實驗結果進行記錄，從而判斷測繪效果更好的測繪技術。

2.2 實驗結果

根據上述設計的實驗，將兩種測繪技術下得到的相鄰點之間的距離中誤差進行對比，整理實驗結果，如下表2所示。

表2 兩種測繪技術相鄰點之間的距離中誤差對比

通過表2可得出如下的結論：本文設計的測繪技術在相同的控制點中對特殊地形測繪相鄰點之間的距離中誤差明顯低于實驗對照組，相鄰點之間的距離中誤差更小，能夠實現礦山測量中特殊地形的精準測繪，從而說明所設計的測繪技術其各項功能可以滿足設計要求。

3 結束語

通過礦山測量中特殊地形的測繪技術方案分析，有理由加強特殊地形測繪能力建設，構建多比例尺、多類型、多型號的特殊地形測繪對地觀測體系。與此同時，還可以最大程度上推進測繪技術在礦山特殊地形測繪中的能力建設，致力于形成多分辨率、多比例尺的礦山特殊地形測繪信息，支撐新型礦山特殊地形基礎測繪的技術需求。在未來發展中，測繪技術有希望結合先進的科學技術，從根本上減少礦山測量中特殊地形測繪工作中不必要的流程，進而提升礦山測量中特殊地形測繪的效率。但本文唯一不足之處在于，沒有針對礦山測量中特殊地形的測繪技術具體檢驗方法進行深入研究，相信這一點，可以作為日后研究方向之一。