現代測繪技術在工程測量中的應用

劉宏遠 李軍

山東省公路工程技術研究中心有限公司 山東濟南 250200

社會經濟科技快速發展，各個行業依托現有的技術逐漸向現代化轉變，現代礦山建設不斷發展，基于當前的安全生產要求，深刻認識到礦山測量工作的實際價值，不斷提升礦山測量技術應用為實際采礦工作進行服務，利用現代信息技術提升測量質量，保證礦產開采的安全高效性，適應當前社會發展需要相關企業立足自身發展實際情況，實現礦山測量技術在應用中的發展，為未來發展打下基礎。

1 現代測繪技術概述

礦井測繪技術是一項包含勘探學、地質學、測量等學科的綜合性技術，礦井測繪工作是礦井煤炭資源開采的必備前提條件及重要環節，測繪結果為煤炭資源探測、礦井持續運營、采區及巷道布置等工作開展提供資料支撐。現階段礦井測繪工作主要對礦區地貌、采掘工作開展、井下采掘環境地質參數以及煤炭資源賦存規模等內容進行詳細測量，并根據測量結果繪制采掘工作平面圖、地形圖等圖件。測繪工作高效開展可提升礦井煤炭資源開采效率，并降低煤炭開采成本，對提升礦井經濟效益有顯著的促進作用。隨著礦井測繪技術不斷發展現階段已基本實現數據自動化采集，數據傳輸方式也向多樣化方向發展。現代測繪技術由于具備較強的抗干擾能力及適應性，在礦井中應用、推廣速度加快，從而大幅度提升礦井測繪精度及測繪效率。

2 現代測繪技術種類

2.1 全站儀測繪技術

該技術很適合應用在時間規定嚴格且緊迫的地下管線測量中，具有精度高、速度快的優點，且基本不會受到天氣的影響，保證測量工作的順利進行，甚至針對具有高大建筑物的測量區依舊可以進行快速作業，但是不適用于碎步測量和大范圍測量。

2.2 GPS技術

該技術運用定位系統獲取地下管線數據信息，進行布網和選點工作，構建數據網絡，保證測量中心點選擇的科學性和合理性。而RTK技術是GPS技術衍生而出的一種實時動態測量技術，主要利用基準站的載波相位獲取情況，通過和客戶接收端的合作，利用算法計算具體坐標情況，操作簡單，具有較高的精確度，適用于尚未進行回填的地下管線測量[1]。

2.3 RTK技術

這是GPS技術衍生而出的一種實時動態測量技術，主要利用基準站的載波相位獲取情況，通過和客戶接收端的合作，利用算法計算具體坐標情況，操作簡單，具有較高的精確度，適用于尚未進行回填的地下管線測量。該技術主要是利用數據庫和計算機技術，實現地理位置和相應地下管線的一一對應，降低數據漏洞和錯誤出現的概率，從空間層面上保證地下管線測量數據的管理質量。

2.4 地理信息技術

地理信息技術，也就是我們所說的“3S”技術，有時也被稱之為地學信息系統，它能夠全面地反映出地理分布數據以及地球的資源環境情況，結合計算機系統、數據庫系統，配合現代化處理技術實現數據標準化，具有運用方面廣、便于理解的特點[2]。

2.5 全球數字攝影測量技術

全球數字攝影技術是集上文提出的地理信息技術、全球定位技術、遙感技術為一體的綜合技術。該技術促進了測繪技術朝著數字化、自動化的方向發展，全球數字攝影技術將獲得的數碼照片，經過相關軟件的處理，可以得出三維空間模型，目前該項技術被廣泛地應用于房產規劃、水利發電、交通疏導、地質勘探、城鄉建設等多方面。

3 地形測量技術的發展現狀與特點分析

有了信息化、數字化以及各類測繪軟件作為基礎，近幾年來地形測量技術的發展速度越來越快。同時，隨著國內城市建設工作的有序推進，我國建設部門、土地管理部門對于地形圖的精度要求越來越高。通過開展地形測量工作，加強地形測量技術的應用，能夠有效獲取精度較高的地面數字測圖。目前，地形測量技術的發展速度逐步加快，在工程地形測量、工程驗收、地籍測繪以及違法建筑查處等方面有著廣泛的應用。地形測量技術應用期間，對于數字化技術、信息技術以及測繪軟件有著較大的依賴性。對于現階段所用的地形測量技術，主要以數字化測量技術為主，該技術所用的測量儀器操作相對簡單，測量精度較高，成圖效果相對較好。尤其是“GPS+全站儀+成圖軟件”模式的應用，能夠有效提高測量工作的精度與效率。總體而言，地形測量中數字化測繪技術的優勢如下：①相比于人工制圖而言，數字化測繪技術在數據精度方面更高[3]。在利用數字化測量技術開展數據采集工作期間，可以自動生成測量點位的三維坐標，并實現測量數據與信息的自動化保存。同時，數字化測繪技術的應用，還能實現數據的高效傳輸、存儲與處理等，進而能夠減少人為因素造成的誤差；②數字化測量技術的自動化、智能化水平更高，對測量過程中的各類數據能夠實現自動采集、屬性識別以及數據計算等流程；③數字化測量技術的應用，還能降低人力、物力、財力資源的浪費，提高測量作業效率，降低測圖、成圖時間。一般來說，一個標準作業組每天能夠采集的地形點超過200個，大大提高了地形測量的效率。

4 現代測繪技術在礦井的應用

4.1 全站儀在礦井測繪中應用

4.1.1 全站儀測繪技術概述

全站儀集電學技術以及光學技術，是現階段礦井測量工作中應用最為廣泛的測繪設備。全站儀主要通過光電掃描度盤自動對記錄、存儲、顯示測繪結果，整個測量工作較為簡單、測量精度高。在全站儀內部嵌入有測量軟件，通過簡化測量程序即可有效提升測量效率及精度。在礦井實際測量過程中通過布置全站儀即可獲取垂直角、水平角、高差、距離（平距、斜距）等參數。

4.1.2 全站儀在礦井應用情況

通過布置全站儀即可獲取眾多測量參數且可將測量結果直接以數字形式顯示，通過內部嵌入的軟件即可分析、處理測量獲取到的參數，具有操作簡便、測量結果穩定以及適應性強等優點。在礦井測繪中通過全站儀可構建覆蓋全礦的數據采集、傳輸以及處理系統[4]。全站儀不僅可適應井下煤巖采掘測量工作而且可對礦區采空區地表變形、地形進行測量。礦井通過采用全站儀可大幅降低測量人員勞動強度及數據處理工作量，在礦井測量工作中具有顯著優勢。例如，中國礦業大學賀清清、張杰等對礦井連續搬運條件下全站儀誤差產生原因進行分析，為了提高全站儀測量精度建立井下陀螺定向中誤差與搬運距離高相關性擬合方程，預測該陀螺全站儀連續搬運距離限制，研究成果可在一定程度上豐富全站儀在礦井中應用。

4.2 慣性測量技術

慣性測量技術是采用導向定位技術獲取礦井測量數據，該技術具有多樣性、自主性等特點，為礦井測量工作開展提供全性能、自動化技術支撐。礦井采用的慣性測量技術涉及到的系統主要有便捷式系統以及平臺式系統，將慣性測量技術與GPS技術相結合可形成新的測量系統，充分發揮兩種技術優勢，實現高度精度測繪以及定位，高效對獲取到的礦井測量數據進行處理。慣性測量技術在礦井實際測量應用中主要用以井下測量工作。例如，山東科技大學提出綜合使用慣性測量和三維激光技術對深部開采礦井井筒變形情況進行測定、評價;山東理工大學王瑋等獎慣性測量技術應用到煤礦井下移動車輛定位中并進行現場試驗，結果表明，利用慣性測量技術能夠對移動車輛姿態進行有效跟蹤，在運動狀態估計輔助下能有效降低煤礦移動車輛累計位置誤差[5]。上述應用實例為其他礦井慣性測量技術推廣應用提供了經驗借鑒，并在一定程度上豐富了慣性測量技術應用范圍。

5 礦山測繪技術質量控制措施

5.1 完善測繪設備使用制度

目前測繪設備在不斷的發展更新，信息化已經代替了傳統部分測繪設備，測繪設備功能加軟件配置齊全，測量人員的專業素質要提高，對新型設備要科學的管理，同時要制定設備維護管理制度。在礦山原有的測繪設備管理制度的基礎上，應針對管理設備制度進行有效的分析審視存在的弊端，對設備管理制度進行完善。對新型測繪設備要熟練掌握操作方法，保養維護等管理制度，并依據測繪設備的使用頻率和其他因素等要求，測繪人員對設備使用制度進行優化。制定設備使用管理臺賬，在設備使用前對使用人員進行信息登記，以便設備出現故障問題，對使用人員的追責；確保測繪設備能正常有效的使用，要及時了解測繪設備的使用參數設置功能，滿足礦山的正常生產需求，提高測量精度。

5.2 對數據質量進行嚴格審核

在測量中所得到的數據成果，測量成果數據準確性在礦山開采生產過程中起到極其重要的作用，直接影響著安全生產工作，測量人員要對測量成果的準確性要嚴格控制，確保數據的可靠性。測繪人員在數據采集過程中，必須要嚴格實行數據質量審核程序，明確數據真實可靠性后方可投入在后期施工基礎建設工作中來。若是數據存在問題，測繪人員必須現場重新采集數據計算，對數據計算結果要進行一一核實，反復確認數據真實可靠性。測繪人員要養成良好的數據復核習慣，在開展測繪工作中要有豐富的測繪工作經驗，專業測繪素養，能夠結合測繪儀器、測繪數據采集和環境工作中三個方面進行有效的相結合，滿足礦山生產開采過程中數據的可靠性。

5.3 科學應用全站儀傳統測量儀器

經緯儀在數據采集時，主要采用手工記錄和人工計算的方式，并且會出現人為的失誤相對較大，導致測繪數據出現誤差，對測繪工作人員來說，測繪工作量較大，無形中增大工作負擔量，在數據錄入進行應用過程中，也存在較多不方便之處。全站儀進行應用過程中，能夠彌補傳統測繪工作中的不足之處，有效的提高工作效率，如：針對礦山開采過程中地表塌陷出現的裂縫，人員不能到達危險作業區域內，使用全站儀能夠數據采集，可以精確的進行測量檢測工作，由此目前全站儀的類型較多，廣泛的應用到當前測繪工作中。所謂“全站儀”，也就是“電子全站經緯儀”，能夠快速的解算測量坐標、高程、自動化處理，數據將測角、距離、高差一體化處理，施工放樣一鍵施工放樣，角度、方位角、距離，能精確結算放樣數據，自動保存測量記錄數據，操作極其方便，適用于礦山測量工作之中。目前全站儀內置設備中軟件較多，應用程序便捷，使測量效率和精度都有效的提高，減少了人力消耗，并且配有完整的數據傳輸工具和繪圖軟件，在數據處理方面具有較高的優勢。

5.4 提升礦山測量人員的專業能力和素質

在礦山測量工作中，礦山測量人員在生產建設中起到重要的作用。在實際的生產開采礦山，測量人員的專業素質專業技能直接影響著礦山的生產安全和企業的利益。因此，相關企業或單位一定要重視礦山測量人員的專業培訓，制定專業技術人員考核制度，提升專業技術人員的綜合能力水平，更好的服務企業的發展。

6 結語

隨著礦井自動化以及智能化建設的不斷推進，傳統的礦井測繪技術已經不能滿足煤炭資源探測、礦井建設以及煤炭回采需要。將現代化測繪技術應用到礦井生產中，為礦井生產提供可靠、便捷的測繪成果，可在一定程度上提升礦井現代化建設水平以及礦井生產效率。在礦井測繪中通過采用空間信息技術可實現對測繪獲取到的空間地質信息進行更為便捷的處理、分析，有助于促進礦井測繪工作效率；依據全站儀工作特點，并結合空間信息技術構建礦井三維地質模型，且能夠實現對測繪數據自動采集、傳輸以及分析，為構建新型的礦井測繪系統提供支撐。將三維激光掃描技術應用到礦井測繪中，可實現遠程遙控測量，大幅降低測繪人員勞動強度、測繪成本以及顯著提升礦井測繪效率。