現代測繪技術在礦山測量中的應用研究

劉文明，宋林澎

（錫林郭勒盟山金阿爾哈達礦業有限公司，內蒙古 錫林郭勒 026300）

科學技術是第一生產力，隨著社會的發展，測繪技術水平不斷提高，這促進了礦山測量工作質量及效率的提升。礦山測量這項工作貫穿于礦山開發全生命周期，在礦山地質勘探、礦產開采、礦山建設、礦山運營、礦山報廢等各個階段，都需要工作人員應用現代化測繪技術，全面掌握礦山信息，發覺、控制危險因素，確保礦山開發運營的安全性與生態性[1]。在以往，礦山測量全部由技術人員手動測量，數據獲取、計算效率均較低，數據精度得不到保障，隨著RS技術、GPS技術、GIS技術、全站儀、無人機遙感技術等現代化測繪技術的引進，礦山測量工作模式發生變化，礦山測量工作的技術含量全面提升，推動著這項工作的自動化、高精度發展，為礦山開發建設提供了可靠的信息支持。由此可見，本文圍繞“現代測繪技術在礦山測量中的應用”進行分析研究價值意義顯著。

1 現代測繪技術在礦山測量中的應用優勢分析

現代測繪技術作為先進、科學的技術手段，在礦山測量工作中應用優勢顯著。總結起來，具體在以下方面。

1.1 功能全面化

在傳統的礦山測量工作模式中，由于技術手段落后，主要依靠人工測量，由技術人員手持水準儀、光學經緯儀等儀器，測量、讀取、記錄數據，再進行計算及繪圖工作。在這樣的工作模式下，人為主觀因素對于結果的影響極大，測量誤差大，觀測質量低，為了有效控制誤差，需應用測量平差知識來計算誤差，工序繁雜。礦區地形條件復雜，大型儀器設備難以運輸到目的地，而且測量工作量大，人工測量效率低，難以為礦山開發提供有效的數據支持。

現代測繪技術不僅配備了高科技測量儀器，而且集成了計算機技術、互聯網技術等現代化科技，集數據采集、輸入、成圖、輸出、管理功能于一體，測量精度高，工作高效便捷，所獲取的數據能夠直接輸入計算機軟件繪制成地形圖，甚至構建相應的三維立體模型[2]。

1.2 自動化水平高

傳統的礦山測量技術，耗時耗力，需要技術人員手持設備展開測量，數據讀取、記錄、計算、繪圖等工作，全部為手工作業，工作效率較低，人力成本高。引進現代測繪技術后，礦山測量工作面貌發生改變，在應用GPS技術、全站性電子測速儀、數字攝影測量儀、電子經緯儀等測量儀器時，技術人員只需將設備組裝安裝好，即可進行觀測，獲取目標數據，而且這些儀器均裝配了外界輸入、輸出設備，數據可以直接傳輸到基地的計算機中，自動進行數據處理、檢核，大大減少人工作業量，簡化工作流程，提升工作效率，降低了人工作業成本。現代化礦山測量自動化水平高，許多繁復的作業都無需人工完成，這大大減少了人為作業失誤的可能，保障了作業成效。

1.3 顯示方法多樣化

礦山測量的工作成果，是數字化圖像、礦山地形地貌圖等，在以往，測繪人員采集獲取相關數據后，需在白紙上，繪制出相關圖像，由于缺乏制圖標準及制圖過程中遺漏細節等因素，質量得不到保障，且制圖周期長，紙質地圖無法長期保存使用，數據無法及時更新，問題比較多。隨著現代測繪技術的發展與引進，測量儀器所獲取的數據能夠直接導入計算機中，由制圖軟件自動完成地形圖繪制工作，并且隨著觀測數據變化不斷更新圖紙，工作人員可以根據礦山開發需要調取數據和地形圖，作出科學決策，確保礦山開采安全。在現代測繪技術體系中，礦山測量成果顯示方法增加，逐步跳脫出二維圖像的框架。無人機可以攜帶彩色數字攝影機等高精密型數碼成像式器材，獲取目標區域清晰的全方位數字正攝像圖，近景航拍精度可達亞米級，且所獲取的影像可直接在系統中處理好，提取出詳細精準的DOM數據，應用Arcmap軟件，可直接進行平面測量，應用smart3D軟件，可構建測繪區域的三維地形地貌圖，直觀展示測區地形[3]。

2 現代測繪技術在礦山測量中的具體應用分析

如前所述，對現代測繪技術在礦山測量工作中的應用優勢有了一定程度的了解。而從礦山測量工作效率及質量提升角度考慮，還有必要掌握現代測繪技術的具體應用要點。總結起來，具體應用要點如下。

2.1 GPS技術在礦山測量中的應用

全球定位系統（GPS技術）是一種可全天候測定距離的空間交會定點導航系統，由空間部分、地面控制部分和用戶設備三部分組成，可借助于空中衛星，來獲取地標物的精準三維定位數據，具有定位精度高、觀測時間短、自動化水平高、全球全天候觀測的優勢。GPS測繪技術的原理為距離交會法，在這項方法中，需知曉兩個已知點位，并將其作為中心點，分別以該點與目標點距離作為半徑畫圓，借助兩個圓的交點來測量目標點的三維坐標，測繪精度高。當前，隨著載波相位動態實時差分技術（Real-time kinematic,RTK）的研發應用，能夠自動生成差分觀測值，實現對于目標物的動態精準定位[4]。當前這項技術被應用于煤礦控制測量中，可實現全天候礦山監測，獲取即時、準確礦山信息，能夠為礦產開采提供決策支持；應用于采場日常驗收測量中，可獲取礦山開采面的相關信息，計算出各個時間段的煤礦開采量，繪制出工作掌子面平面圖；應用于礦區工程測量中，進行出入溝放樣、爆破孔標定、采礦技術界限標定和邊坡界限移動監測等工作，切實保障礦山生產安全。如下圖1所示，為礦山測繪工作中GPS-RTK技術應用流程圖。

圖1 GPS-RTK測繪技術應用流程圖

2.2 無人機遙感技術在礦山測量中的應用

無人機（unmanned aerial vehicle,UAV），即無人駕駛飛機，無人機遙感技術是利用無線電遙控設備及加載好的程序控制裝置獲取測繪信息的一項技術。從系統框架上來說，無人機遙感技術系統主要由無人機飛行平臺、飛行控制系統、攝影傳感器、數據通訊系統、汽車運輸設備及地面控制系統等部分組成。無人機靈活度高，飛行需求條件小，可控性強，自動化程度高，只需根據測繪要求，設計好飛行航線，遠程操控，設備便可隨時起飛降落，深入地形險峻地段測繪，工作效率高，每周可監測面積達到了2100平方公里，可從垂直及傾斜等多個角度采集遙感影像，近景航拍精度可達亞米級，數據的準確性及精準度較高。當前，這項技術被廣泛應用于礦山數字化建設、礦產資源保護與利用監測、礦山環境治理及恢復監測等工作中。

2.3 全站儀在礦山測量中的應用

全站儀全稱為全站型電子測距儀（Electronic Total Station），是一種融合應用機械技術、光學測繪技術、電子信息技術的測繪儀器系統，具備多種功能，應用這一技術，可測量獲取目標物的斜距、平距、高差、垂直角及水平角等數據。在以往，應用光學經緯儀展開礦山測量，需人工光學測微讀數，改用電子經緯儀之后，由于設備中采用了光電掃描度盤，能夠自動顯示讀數，記錄數據，自動化程度顯著提升，只需安置一次儀器，就能完成該測站中的所有測量工作。礦山地質情況復雜，應用全站儀，可實現高效化、精確化測量，大大提升礦山測量工作水平，當前，這項技術的應用項目主要有：①井上礦山工程測量，具體包括工程放樣測量、懸高測量、露天礦開采工程測量等方面，借助于全站儀的免棱鏡測量功能，能夠免除棱鏡對于作業環境的要求限制，適應于各類復雜環境，且數據精度有保障，工作效率高；②井下礦山工程測量，具體包括豎井定向、工程放樣測量、斜井及中段平巷施工控制測量等項目，能夠全面獲取井下工程建設參考數據，制定科學作業方案，為礦產開采人員創設安全作業環境。

2.4 三維激光技術在礦山測量中的應用

三維激光技術是一種基于光學原理測量目標物三維空間信息的技術，其技術設備主要為三維激光掃描儀、電源供應系統、支架、計算機及系統配套軟件，可根據測繪需求，掃描獲取目標物表面的三維點云數據，測繪效率高，操作簡便，測量范圍廣，數據精度高，可迅速、大量采集空間點位信息，被廣泛應用于土木工程、歷史文物保護、建筑監測、災害評估及礦山測量等多個領域。礦山測量易受環境限制，而三維激光技術適用范圍廣，常用于工作環境受限的區域，比如說井筒、煤礦井架等區域。當前，常應用三維激光技術，檢測礦區地質環境，獲取該區域的三維空間信息，以及地質剖面的測繪信息，實現礦區地表移動及變形情況的全方位動態監測，或者應用于煤礦巷道測繪中，獲取煤礦井架、井筒等區域的信息，為巷道掘進、煤礦開采提供準確可靠的信息依據，或者應用于露天礦測量中，三維激光技術的測量精確度極高，完全能夠達到礦山測量中，定位中誤差需小于0.10m，高程中誤差需小于0.07m的要求，能夠準確獲取露天礦邊坡移動信息，評估邊坡穩定性[5]。

3 結語

我國國土廣闊，擁有眾多自然資源，但由于人口數量也比較多，人均占有資源有限，遠低于世界平均水平，為了滿足社會需求，我國礦產開采量在不斷擴大，礦山開采工作范圍及效率不斷提升，為了全面開發出礦山中的資源，同時保護礦區生態環境，相關單位必須做好礦山測量工作，掌握礦產分布情況，明確影響到礦產開采的環境因素，制定科學合理策略，確保礦產開采的安全性與高效性。在礦產開采過程中，會破壞礦區地質結構，導致該區域出現大面積沉降，周邊建筑物及基礎設施被破壞，威脅周邊居民人身財產安全，風險極高。在礦山測量中應用現代測繪技術，構建起一個覆蓋礦區的地質監測網，能夠動態監測礦產開采及周邊地形地貌變化，作出合理應對，采取支護、保護措施，確保礦區地質安全，實現安全、高效作業。