礦山地質(zhì)測量中數(shù)字化制圖技術(shù)的運(yùn)用探索

安靈霞

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊，新疆 烏魯木齊 830011）

目前，針對礦山地質(zhì)測量研究中，普遍存在覆蓋范圍小、測量時間長、采樣點(diǎn)有限以及精準(zhǔn)度不足等問題，導(dǎo)致礦山地質(zhì)測量實(shí)際效果很難達(dá)到預(yù)期，無法實(shí)現(xiàn)高精度礦山地質(zhì)測量。數(shù)字化制圖技術(shù)作為測量技術(shù)中的一種，具有自動靈活、高效精準(zhǔn)、成本低廉的優(yōu)勢，通過結(jié)合信息技術(shù)和測繪技術(shù)的功能受到測量方面的重點(diǎn)關(guān)注[1]。在我國，針對礦山地質(zhì)測量方面的研究十分普遍，但大多數(shù)測量方法很難滿足礦山地質(zhì)大比例尺測量的精度要求。本文通過將數(shù)字化制圖技術(shù)應(yīng)用在礦山地質(zhì)測量中，通過計算機(jī)硬件技術(shù)和軟件技術(shù)，獲取地質(zhì)條件的空間信息，為礦山地質(zhì)測量提供一個嶄新發(fā)展方向。

結(jié)合焦云鵬提出的數(shù)字化制圖技術(shù)在煤礦地質(zhì)測量中的應(yīng)用探析中表明，礦山地質(zhì)測量中數(shù)字化制圖技術(shù)運(yùn)用的亮點(diǎn)之處在于通過數(shù)字化制圖技術(shù)能夠?qū)y量物體的基本空間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合整理，實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)測量。本文依次為研究依據(jù)，進(jìn)行礦山地質(zhì)測量中數(shù)字化制圖技術(shù)的運(yùn)用探索，通過設(shè)計基于數(shù)字化制圖技術(shù)的礦山地質(zhì)測量方法，致力于提高礦山地質(zhì)測量精度。

1 基于數(shù)字化制圖技術(shù)的礦山地質(zhì)測量方法

本文結(jié)合數(shù)字化制圖技術(shù)為礦山地質(zhì)測量提供的優(yōu)化方法，根據(jù)礦山地質(zhì)地形特點(diǎn)，設(shè)計基于數(shù)字化制圖技術(shù)的礦山地質(zhì)測量方法具體流程為：首先，以數(shù)字化的形式獲取礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)；而后，通過數(shù)字化制圖技術(shù)進(jìn)行抽象化制圖，獲取高精度的礦山地質(zhì)測量可視化圖像；再通過數(shù)字化圖像處理，提取礦山地質(zhì)可視化圖像中的特征參數(shù)；最后，對礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間顯示。上述為通過數(shù)字化制圖技術(shù)進(jìn)行礦山地質(zhì)測量信息提取的整體流程，以下將從數(shù)據(jù)獲取、信息處理以及礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)顯示4個方面，開展基于數(shù)字化制圖技術(shù)的礦山地質(zhì)測量方法的設(shè)計，結(jié)合數(shù)字化制圖技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度露礦山地質(zhì)測量信息的圖區(qū)。具體研究內(nèi)容，如下文所述。

1.1 獲取數(shù)字化礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)

為獲取數(shù)字化礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)，在測量開展區(qū)域設(shè)置測量點(diǎn)，并將其作為礦山地質(zhì)測量的結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)，再通過數(shù)字化制圖技術(shù)對該區(qū)域礦山地質(zhì)測量信息進(jìn)行數(shù)字化儀輸入[2]。通過數(shù)字化制圖技術(shù)對礦山地質(zhì)測量信息智能掃描矢量化輸入，利用數(shù)字化礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)中的特征點(diǎn)、線、面，確定測量參數(shù)結(jié)構(gòu)。利用CC（Smart 3D）軟件確定礦山地質(zhì)測量參數(shù)結(jié)構(gòu)的具體流程為：首先，加載礦山地質(zhì)測量信息，引入控制點(diǎn)以及相關(guān)參數(shù)；而后，采集pos數(shù)據(jù)，獲取pos數(shù)據(jù)原始坐標(biāo)；在此基礎(chǔ)上，通過空三對pos數(shù)據(jù)原始坐標(biāo)進(jìn)行加密處理；最后，提取密集點(diǎn)云，利用數(shù)字化制圖技術(shù)以游標(biāo)跟蹤和記錄相結(jié)合的方式對礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)采集。通過得到的礦山地質(zhì)測量參數(shù)結(jié)構(gòu)，為下文測量數(shù)據(jù)制圖處理提供基礎(chǔ)點(diǎn)位支持。

1.2 基于數(shù)字化制圖技術(shù)的測量數(shù)據(jù)制圖

為滿足基于數(shù)字化制圖技術(shù)的測量數(shù)據(jù)制圖處理圖像數(shù)據(jù)高分辨率、清晰的要求，將像素大小設(shè)為最大值，為2560×1920。與此同時，在圖像編輯系統(tǒng)中，首先，基于數(shù)字化制圖技術(shù)將紙質(zhì)的圖像掃描成圖，導(dǎo)入MapGIS圖像編輯系統(tǒng)，點(diǎn)擊MapGIS圖像編輯系統(tǒng)菜單中的矢量化選項(xiàng)，自動進(jìn)行圖像矢量化處理；而后，通過MapGIS圖像編輯系統(tǒng)中的拓?fù)洳殄e功能，對礦山地質(zhì)測量邊界線進(jìn)行拓?fù)洳殄e；在此基礎(chǔ)上，根據(jù)測量區(qū)域地質(zhì)調(diào)查具體參數(shù)，對數(shù)字化圖像進(jìn)行賦值；最后，得到有顏色、紋理清晰的數(shù)字化圖像。為最大限度上降低數(shù)字化圖像的誤差，需要將數(shù)字化圖像涉及區(qū)域以1:50000的數(shù)字柵格地形圖按公里進(jìn)行網(wǎng)格校正，對不在網(wǎng)格內(nèi)的部分進(jìn)行剔除[3]。與此同時，還可以結(jié)合有經(jīng)驗(yàn)的測量專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)自身豐富的工作經(jīng)驗(yàn)對數(shù)字化圖像進(jìn)行特征提取，形成較為完整、清晰的礦山地質(zhì)測量邊界線?？紤]到在基于數(shù)字化制圖技術(shù)的測量數(shù)據(jù)制圖處理過程中，很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)的偏離性誤差?？梢砸么髷?shù)據(jù)處理技術(shù)，對數(shù)字化圖像進(jìn)行偏離精準(zhǔn)度調(diào)試，通過動態(tài)的調(diào)整，進(jìn)而滿足礦山地質(zhì)測量過程中對于數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度的需求。

1.3 數(shù)字化圖像處理

基于上述進(jìn)行的數(shù)字化制圖工作，進(jìn)行數(shù)字化圖像處理。首先，針對上述收集的數(shù)字化圖像進(jìn)行相機(jī)自校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對礦山地質(zhì)的區(qū)域性劃分。而后，可以通過二次整理剩余的數(shù)據(jù)，去除邊緣模糊的數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，通過人工解讀判斷礦山地質(zhì)測量信息的具體應(yīng)用，一方面為了提升數(shù)據(jù)在處理的準(zhǔn)確性，另一方面可為測量提供基本測量數(shù)據(jù)信息。最后，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的提煉，實(shí)現(xiàn)對數(shù)字化圖像測量數(shù)據(jù)的處理。根據(jù)上述數(shù)字化圖像快速處理流程，為剔除重投影誤差，計算重投影誤差。設(shè)重投影誤差的平方和的函數(shù)表達(dá)式為g，則其計算公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，m指的是場景稀疏點(diǎn)云；j指的是一個變量；v指的是最小化投影點(diǎn)；f指的是觀測圖像點(diǎn)；P指的是誤匹配點(diǎn)；C指的是待求相機(jī)參數(shù)；X指的是空間點(diǎn)坐標(biāo)；q指的是最佳相機(jī)位置。通過公式（1）可得出重投影誤差的平方和，滿足數(shù)字化圖像快速處理的高精度要求。

1.4 礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)空間顯示

完成數(shù)字化圖像處理后，下述將結(jié)合數(shù)字化制圖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)空間顯示。礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)空間顯示的具體流程為：首先，重復(fù)校正測量數(shù)字化圖像的比例尺，形成對應(yīng)的DEM、熱紅外線等數(shù)據(jù)，為礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)空間顯示提供多元化的數(shù)據(jù)源。再通過全色數(shù)據(jù)的正射校正，對礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)。而后，將數(shù)字化圖像的分辨率融合，實(shí)現(xiàn)對數(shù)字化圖像的增強(qiáng)以及調(diào)色。最后，通過多景影像的鑲嵌，對附加信息進(jìn)行裝飾，完成礦山地質(zhì)測量數(shù)據(jù)空間顯示。至此，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字化制圖技術(shù)的礦山地質(zhì)測量，通過數(shù)字化制圖技術(shù)為礦山地質(zhì)測量工作的順利進(jìn)行提供技術(shù)化指導(dǎo)。

2 實(shí)例分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本文設(shè)計了如下的對比實(shí)驗(yàn)，整體實(shí)驗(yàn)均在同一礦山相同環(huán)境下進(jìn)行，針對礦山地質(zhì)開展相應(yīng)的測量工作。在礦山內(nèi)布置了8個控制點(diǎn)，其中4個控制點(diǎn)作為測量精度配準(zhǔn)控制點(diǎn)，剩余的4個控制點(diǎn)作為方法精度驗(yàn)證點(diǎn)。礦山地質(zhì)測量標(biāo)準(zhǔn)精度，如表1所示。

表1 礦山地質(zhì)測量精度（mm）

結(jié)合表1所示，本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為對礦山地質(zhì)測量相鄰點(diǎn)之間的距離中誤差進(jìn)行對比，設(shè)置本文基于數(shù)字化制圖技術(shù)設(shè)計方法為實(shí)驗(yàn)組，傳統(tǒng)方法為對照組，并采集8組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，測量相鄰點(diǎn)之間的距離中誤差越低證明該測量方法的測量精度也就越高。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

結(jié)合上述對實(shí)驗(yàn)的設(shè)計，將實(shí)驗(yàn)后收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。兩種方法下測量相鄰點(diǎn)之間的距離中誤差具體對比數(shù)值，如下圖1所示。

圖1 測量距離中誤差對比結(jié)果圖

通過圖1可以得出結(jié)論：在地質(zhì)條件及外界因素相同的條件下，文章設(shè)計的方法測量距離中誤差明顯低于實(shí)驗(yàn)對照組，其測量精度更高，可以實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)測量中的精準(zhǔn)測量。因此，可以證明文章設(shè)計的方法能夠滿足礦山地質(zhì)測量的精度要求，有理由加大數(shù)字化制圖技術(shù)在礦山地質(zhì)測量中的應(yīng)用，提升礦山地質(zhì)測量工作的精準(zhǔn)程度。

3 結(jié)語

本文通過對礦山地質(zhì)測量中數(shù)字化制圖技術(shù)的運(yùn)用探索，以實(shí)驗(yàn)的方式證明了數(shù)字化制圖技術(shù)在礦山地質(zhì)測量中的實(shí)用性。由于運(yùn)用數(shù)字化制圖技術(shù)在礦山地質(zhì)測量的過程中，即便遭受到外界環(huán)境的干擾，但外界干擾對礦山地質(zhì)測量結(jié)果產(chǎn)生的具體影響較小，因此，本文不作多余贅述。通過以上研究，希望能夠?yàn)榈V山地質(zhì)測量提供一定程度上的參考與借鑒，并且加大數(shù)字化制圖技術(shù)的研究力度。在未來礦山地質(zhì)測量方面的研究中，更好的應(yīng)用數(shù)字化制圖技術(shù)，促進(jìn)礦山地質(zhì)測量的可持續(xù)信息化發(fā)展。