測繪新技術在礦山測量中的應用分析

原紹波，陳其明

（1. 山東黃金礦業（玲瓏）有限公司靈山礦區，山東 招遠 265400 ；2. 福建省政和縣源鑫礦業有限公司，福建 南平 353600）

在礦山開采中，礦山測量工作是較為重要的工作環節，是由專業的測量人員使用相關設備和自身專業知識、經驗，對礦山山體結構、地質進行勘察、測量的過程，并對測量數據進一步的研究和處理，從而保障礦山開發工作的順利進行。而礦山測量水平的高低會對礦山開發質量產生一定程度上的影響。隨著科技的發展，測繪技術也在不斷優化和改進，現階段，3S 技術等測繪新技術與先進測量設備相結合，能有效提高礦山測量中效率和質量。測繪新技術在礦山測量的應用過程中，應根據不同礦區的不同需求和技術優勢合理選擇應用，達到提高礦山測量的質量和效率的目的[1]。

1 礦山測量工作的主要內容

1.1 礦山工程方案設計與放樣

以礦山測量數據為基礎，設計好礦山工程施工方案后，礦山測量人員應根據方案進行管線和機電設備的安置工作，以及礦山工程建設的挖掘與土建環節的測量工作。并根據礦產資源開發過程中的基建施工與金屬礦產資源生產現狀，對施工、生產過程依照方案與測量數據進行監督，也要積極參與到礦山開發中礦產資源的開發與利用管理工作中去，做好礦產資源開發與利用關節的監督工作，對礦山生產、開發過程進行指導性的監督與核查。從而保障礦山開發的綜合質量和效率。

1.2 建設礦區內部測量控制網絡

礦山工程施工中，礦山測量是首要環節，測量結果數據也將應用在礦山開發方案設計、礦山勘探、礦山開發以及礦山周圍環節的綜合治理等工作環節中。根據測繪數據在礦區內部建立基準網點，然后根據網點反饋數據建立礦區內部的全面勘測控制網絡，并與國家級的控制網絡進行連接與數據共享，通過國家級網點與礦區網點的對比，明確網點數據并對礦區內部的施工進度全面監控。另外，礦山測量數據也是礦區設計部門進行方案設計時的基礎資料，精確的測量數據有利于設計部門對礦區情況的掌握，從而提高設計方案的科學性。

1.3 設置地表檢測點

礦山測量數據應用貫穿礦山工程開發的整個環節，因此，在礦山工程建設、開發中為保障礦山開發質量， 加強礦山測量數據的準確性和有效性尤為重要。在進行礦山測量的過程中，礦山測量人員首先要在礦山區域地表合理位置設置長期監測點，通過對巖土層結構變化的檢測與研究，為金屬礦的勘探工作提供有效數據，從而提高設計與勘探工作的可行性。設置地表檢測點的測量目的是為了檢測因地表下結構的變動出現地表沉陷的問題，并根據檢測出的地表沉陷綜合信息的計算，預防施工過程中出現坍塌事故，有效保障礦山生產的安全性。

2 礦山測量中測繪新技術的應用優勢分析

測繪新技術是通過計算機技術、互聯網技術、大數據、空間科學、光電技術以及信息科學等科學技術的融合與應用，發展為以3S 測繪技術、全站儀、三維激光測繪等關鍵技術的現代化測繪新技術，通過科學的手段有效獲得礦山地形、環境信息，并進行礦山工程的合理規劃和科學開發[2]。

2.1 檢測數據數字化體現

計算機技術的發展使測繪工作質量變得越來越高，在兩者不斷以更先進的方式融合下，大量測繪軟件的出現使測繪工作的開展更有效率。在測繪工作中，測繪設備與測繪軟件能夠將測繪數據轉化為數字化的方式體現，在網絡技術的支持下，改變了測繪數據的存儲方式和查找方式，在金屬礦山工程方案設計或開發環節，對測繪數據的取用更加方便、快捷[3]。

2.2 自動化水平較高

礦山測量工作較為繁雜，尤其是地形較為復雜的礦區，使用傳統的礦山測量方式會產生較大的人力、物力資源的消耗，增加礦山開發成本同時也降低了礦山開發的效率。而測繪新技術是通過對先進設備和現代化檢測技術的應用，自動化水平較高，在應用過程中會有效降低對礦區人力、物力資源的浪費。提高礦山開發效率的同時也降低了礦山開發成本。另外，測繪新技術也能夠實現對礦山測繪數據的自主運算，有效增加測繪數據的準確度。

2.3 測繪數據存儲、更新速度快

傳統測繪技術不能與計算機技術有效結合，在測繪數據的紀錄、存儲、查找等方面工作量較大，為提高測繪數據的準確性，需要對測繪區域反復測量，測繪人員工作量較大，工作效率也會受影響。測繪新技術能與網絡技術和計算機技術有效結合，做到對測繪區域地質、環境數據的實時紀錄與存儲。另外，當檢測到礦區地貌發生變化，測繪新技術下也能對測繪數據進行實時更新，提高了測繪數據的有效性和實用性[4]。

2.4 測繪數據運算精確度高

傳統的礦山測量方法更依賴與人工操作，因礦山地貌普遍較為復雜，在測量過程中不但工作量大，卻有一定的危險性，獲得測量數據后的計算與繪圖工作同樣更依賴人工，因人工操作具有不確定性因素，在測量、數據計算、制圖中容易出現誤差問題從而影響礦山測量工作的科學性，反復的進行人工計算也會增加工作量、影響工作效率。3S 、全站儀等測繪新技術的使用，結合了衛星探測技術與計算機技術，能大大提高礦山測繪數據的準確運算。

2.5 測繪結果顯示方法眾多

對測繪結果的顯示，傳統測繪工作是通過人工繪制圖像來完成，對測繪結果與數據的顯示方法較為單一，且在測繪數據信息傳遞、共享過程中效率較低。而測繪新技術在先進的技術支持下，顯示方式多種多樣，包括測繪結果的數字化顯示、二維圖像顯示、三維立體圖像顯示等方式，不斷測繪效率大大提升，也加強的測繪數據的準確性和精準性，方便測繪人員從各個角度更直觀的了解對礦山的整體地貌，在下一步工作開展中更加便利和精準。同時，也有利于提高礦區人員對礦區結構的了解，在施工中對方位的掌握更加精準，更提高了礦區人員施工過程中的安全性。

3 測繪新技術在礦山測量中的應用分析

在各項科技快速發展和被廣泛應用下，測繪新技術方法眾多，并具有不同的應用方式和各自的優勢，因根據不同礦山地貌的不同、礦山內部結構的差異性，對各類測繪新技術靈活搭配應用，才能最大程度發揮出測繪新技術的應用優勢。

3.1 無人機技術在礦山測量中的應用

隨著科技的進步，無人機技術也受到了建筑、攝影等多個行業的歡迎，并隨著此類技術在市場的發展態勢，在無人機技術的不斷提升下，成本卻有所降低，因此更促進了無人機技術的廣泛應用。在測繪工作中，無人機測繪技術也是目前的較為常用的測繪方式，通過紅外掃描儀、磁測儀以及輕型光學相機等航空高分辨率攝影設備，與遙感技術的結合，對測繪區域進行拍攝和紀錄，并將測繪數據共享到計算機設備中進行數據處理工作，無人機技術也同時具備測繪數據的預處理、加密等功能。無人機技術成本低、測繪精確度相對較高，且應用較為靈活，在礦山等較為復雜、惡劣的環境中尤其適用。

3.2 三維激光掃描技術在礦山測量中的應用

三維激光掃描技術是使用專業高精度掃描儀對測量物體掃描后獲得測量數據的技術，是通過激光對物體不同方位照射后對光束反射后行程條紋的計算，對反射距離感光處理行程三維立體景象的過程，從而形成物體的全息圖片，當激光再次對全息圖片進行照射，并通過對角度的調整，就可以對物體的全貌進行個觀察。對物體的紋理、反射率以及三維坐標進行觀測，并對目標物體快速復建。三維激光掃描技術通過在各個行業中的嘗試與探索，形成具有穩定性強、安全性高、遠程操控和測量數據精準等技術特點。三維激光掃描技術是目前較為先進的測繪技術之一，適合遠距離礦山測量工作，通過坐標為掃描控制點對礦山進行遠距離檢測。

3.3 慣性測量技術在礦山測量中的應用

慣性測量技術是根據衛星定位技術對地面地貌、環境的測量與搜集而形成的地面是數據進行測量，能對礦山的管線、地質重力變化等進行有效檢測，慣性測量技術具有操作自主性強、方便、快捷等優勢。根據礦山內部結構的不同，與GPS、全站儀等測量技術結合應用，從而有效提高測量效果。慣性測量技術是利用三軸地磁解耦和陀螺儀加速計算，在慣性測量技術的發展中，使用三軸加速度計和三軸地磁解耦運行，速度受外界環境影響出現誤差較大，地磁傳感器以地磁線為參照，測繪范圍較大，但測繪強度較低，而融入陀螺儀后，加強了系統測繪數據的穩定性和精確性。

3.4 全站儀在礦山測量中的應用

全站儀是使用光學技術和機械技術相結合的測繪新技術，具有能應用于不同角度、距離、深度、坐標的測量優勢，是目前較為先進的測繪儀器，也在礦山測量中應用較為廣泛，全站儀在角度測量中，通過同軸化原理進行角度測量。即根據不同角度，調節調焦透鏡與望遠物鏡的設置數據，實現測量目標的準確瞄準；在進行距離測量時，首先進行目標瞄準，并選擇符合測量需求的測量模式，包括精測、粗測與跟蹤模式三種，測距完成后全站儀顯示目標物體平距、物體斜距與物體高差；在進行坐標測量時，首先要設置測繪站點的三維坐標，其次根據實際情況設定方位角和棱鏡常數，根據礦山區域的大氣實際情況設置改氣溫和氣壓值，測量高度并輸入全站儀，最后開始進行測距和坐標測量。

3.5 GPS 定位測繪技術

目前，GPS 定位技術正廣泛應用于軍事領域、科學領域、工業領域以及日常生活領域，GPS 靈活、便捷，在礦山測量工作中也起到極為重要的作用。GPS 定位技術引入礦山測量工作中，可通過設置多個定位點進而形成一張定位網，對礦山進行全方位的監測，測量多角度的數據。通過對井下情況的探測，了解井下情況，為井下作業人員提供安全保障。除此之外，在周圍環境發生變化或溫度、風向等天氣變化時，GPS 技術依舊不受干擾而正常運行。測量速度快、準確率高、易操作、抗干擾力強等優勢，使得GPS 定位測繪技術在礦山的前期測量后期開采工作中都發揮極為重要的作用。

3.6 3S 技術在礦山測量中的應用

3S 技術是將GPS、GIS 和RS 三大測繪新技術綜合發展形成的一體化測繪新技術，也被稱為空間信息技術。GPS 測繪技術是在全球定位系統的支持下，在礦區測量中建立全面控制網，并實現對礦山全區域、全天候的實時檢測，檢測過程不受氣候變化影響；GIS 測繪技術是在地理信息系統和計算機技術的支持下，通過對信息數據庫大量數據的參考分析，實現對礦山區域的高效、精確測量，并通過三維形象顯示出測繪區域的立體面貌；RS 測繪技術是在遙感技術的支持下，對礦區地面變化進行實時檢測，是測繪人員對礦區整體的規模和面積更加掌握。在三大技術的綜合應用下，對礦山地貌地形的測繪效率和精確度大幅度提升，同時在對礦山全區域的實時檢測下，能有效幫助治理礦區環境污染等問題。

4 結語

通過以上分析，礦產資源的開采促進了國家經濟的發展，礦山測量工作直接影響礦山開采的科學性與安全性，為提高礦山測量數據的精準度，采用遙感、地理信息系統、全站儀等測繪新技術進行礦區測繪，通過詳細、精準的測繪數據，提高礦區人員對礦山內部結構的應用和掌握，并為礦山施工方案設計提供有力的數據支持，同時提高礦山施工人員的施工安全，加強礦山環境的綜合治理。