數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

劉永富，皮廷亮，張朝軍

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

傳統(tǒng)礦山測量技術(shù)成圖速度慢、繪圖效率低，通常需要消耗大量的人力和精力，究其根本還是在于傳統(tǒng)測量采用的控制點(diǎn)加密測量法，需要先根據(jù)控制點(diǎn)布設(shè)圖根，然后再在圖根上放置儀器進(jìn)行測量，最后根據(jù)測量信息按照一定比例繪制成圖。而隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，有效解決了傳統(tǒng)制圖的弊端，通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用和數(shù)據(jù)輸入，工作人員就能快捷獲取礦山信息，并隨時(shí)開展查詢、監(jiān)管工作，與此同時(shí)制圖效率也得到大幅度提升。在露天礦測量中，運(yùn)用數(shù)字化測量技術(shù)，能有效提高制圖效率，提高數(shù)據(jù)采集精確度，值得推廣。

1 露天礦數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用

1.1 礦山外部定位

露天礦具有較強(qiáng)的季節(jié)性、變動性和開放性，在實(shí)地測量過程中受外部環(huán)境因素較大，為保證測量精確度，首要任務(wù)就是做好外部定位，而GPS作為全球定位系統(tǒng)的空間部分，是建立礦區(qū)控制測量網(wǎng)的首選技術(shù)。值得注意的是，GPS選點(diǎn)應(yīng)避開大面積水域區(qū)域，視野開闊，且與無線電發(fā)射臺、高壓輸電線之間的數(shù)據(jù)必須大于200m，還需通過外業(yè)數(shù)據(jù)采集，獲取最佳觀測時(shí)段[1]。在測量前，可使用無人機(jī)攝影技術(shù)獲取礦山數(shù)字正射影像圖，該影像圖能夠直觀、全面、多維度反映礦山區(qū)域的地形、自然環(huán)境、資源空間分布等數(shù)據(jù)，通過GPS參數(shù)設(shè)定，借助其定位功能獲取礦山數(shù)據(jù)，得到露天礦的測量的三維坐標(biāo)，最后將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，自動進(jìn)行繪圖處理，完成露天礦定位工作。

1.2 地表測圖

首先，確定坐標(biāo)。借助RTK技術(shù)確立信息接收的基準(zhǔn)站，采用迅速靜態(tài)相對定位方式進(jìn)行測量，并采用雙頰GPS接收裝置進(jìn)行信號接收，經(jīng)過計(jì)算得出定位坐標(biāo)。其次，圖根點(diǎn)測量。借助RTK定位信息傳輸功能，聯(lián)合GPS接收機(jī)對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，以此來確定RTK技術(shù)的基準(zhǔn)點(diǎn)，并在測量范圍內(nèi)準(zhǔn)確測量圖根點(diǎn)[2]。再者，碎部點(diǎn)測量。對于露天礦地形相對復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行測量時(shí)，可以借助全站儀，利用后視定向?qū)ΡO(jiān)測站的精準(zhǔn)度進(jìn)行檢測，所檢測結(jié)果符合測量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，方可進(jìn)行碎部點(diǎn)測量。若地勢平坦區(qū)域，則直接利用RTK技術(shù)測量圖根點(diǎn)，并基于測量數(shù)據(jù)繪制草圖。最后，數(shù)字化成圖。當(dāng)信息傳輸至觀測站后，工作人員應(yīng)及時(shí)對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為繪圖系統(tǒng)所要求的格式，結(jié)合外部作業(yè)人員草圖進(jìn)行修改、調(diào)整，使得所繪制的圖像更加精準(zhǔn)。

1.3 礦山測量數(shù)據(jù)數(shù)字化建模

為實(shí)現(xiàn)露天礦建設(shè)工程，提高測量結(jié)果精確度，加強(qiáng)數(shù)字化建模就顯得尤為重要。對此，就需要在獲取精準(zhǔn)、豐富的礦山信息的基礎(chǔ)上，建立三維礦山模型。借助三維激光掃描技術(shù)能夠掃描到礦山地形情況、建筑物、采場情況、采礦巷道以及相關(guān)管線、設(shè)備使用、尾礦庫等信息[3]。將所收集的信息直接輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)化，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行礦山分析和管理。利用三維激光掃描技術(shù)可以獲取三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從而為三維模型的建立提供詳實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)支持，形成虛擬露天礦，并通過該模型建立露天礦實(shí)體信息和巷道三維模型，從而獲取直觀的三維立體設(shè)計(jì)效果，實(shí)現(xiàn)空區(qū)數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)，同時(shí)也為單個(gè)空區(qū)三維形態(tài)的獲取提供了便捷。

1.4 數(shù)據(jù)取樣處理

完成露天礦測量工作后，可借助多媒體、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)對所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。因在礦山測量過程中，由于設(shè)備型號不同，所輸出的數(shù)據(jù)格式存在差異，因此在后期進(jìn)行數(shù)據(jù)整合、分析時(shí)，須統(tǒng)一對數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用格式進(jìn)行處理[4]。為確保后期數(shù)據(jù)分析更加全面、有效，一般將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)為為SAS標(biāo)準(zhǔn)格式，完成數(shù)據(jù)信息處理后再進(jìn)行圖像繪制。此外，經(jīng)處理后得到的圖像還可直接在客戶端進(jìn)行交互操作，提高了測量結(jié)果的實(shí)用性。

2 論證分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證數(shù)字化測量技術(shù)的優(yōu)勢，選用相同礦層的露天礦進(jìn)行測量驗(yàn)證，對照組選用傳統(tǒng)測量方式，觀察組則采用本文所設(shè)計(jì)的數(shù)字化測量方式，對兩種方式測量結(jié)果誤差值和耗時(shí)成本進(jìn)行對比，結(jié)果顯示隨著礦山測量深度的增加，數(shù)字化測量結(jié)果更加精確，尤其是當(dāng)深度達(dá)到120m后，兩組誤差結(jié)果值達(dá)到最大。實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線如圖1所示。

3 結(jié)語

總而言之，在露天礦測量中采用數(shù)字化測量技術(shù)，是對傳統(tǒng)測量技術(shù)的革新，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化，能夠提高測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，減少測量誤差，降低測量成本，對礦山探測和分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。