數字化測圖在礦山生態修復中的應用與實踐

龔建萍

（江西省德興市自然資源局，江西 德興 334200）

1 引言

礦山地形圖測量是礦山找礦勘查、礦山建設及探礦工程的基本依據，也是礦山生態修復和礦山地質災害隱患排查的重要數據支撐。江西某礦山持續保持穩定生產60 余年，產生待修復區域面積約70萬m2，需要大量的測繪數據為礦山修復提供支持。傳統的測繪工作方式，基本上采用水準儀、全站儀和經緯儀等作業方式，不僅會產生較大的系統偏差，而且在人力成本上投入更高，耗時更長，實際出圖速度也較慢。當前，許多礦山經過多年的開發利用，產生了大量堆積區域，甚至部分區域已經形成火山口式的堆高，所以傳統的測繪方式已無法滿足當前礦山測量的需求。數字信息化地形測繪采用高精度全球定位系統（GNSS）技術，具有高精度、高效率等特點，本文通過數字信息化地形測繪的全新測繪方式，建立了物景的實體三維模型，實現了快速取點和出圖，滿足了當前礦山的測量要求。

2 數字化地形測繪的特點及應用

2.1 采用數字化地形測繪的必要性

傳統的三角網、邊角網、光電測距已無法滿足當前地形測繪需要，其測量數據受人為因素的影響較大，特別是那些折線較多或者呈弧形的地形，每次測量結果均不相同，容易引起糾紛和爭議。數字信息化測繪工作具有自動尋找目標和連續屏幕顯示功能［1］，且無需棱鏡測距儀支持，可在難以到達的地點或復雜的測量工作點實現客觀、真實、精準測繪；同時，數字信息化測繪的應用可替代傳統的基線丈量，可大幅減少測量人員現場作業時間，使得測繪工作更加高效。

2.2 礦山大比例尺測圖實例分析

2.2.1 平面精度及高程精度

平面精度方面。在作業圖上地面標識物點相對于附近平面控制點的點位中的誤差（城市建筑群體和平地、山丘陵地上≤0.6 mm）［2］，在山地形、高陡等線地區和設站開展測繪困難的主要建筑物內部上≤0.85 mm；圖上實物點相對于鄰近地物點間距中誤差≤0.5 mm；在光線不充足地段、林草茂密區、隱蔽地段等特殊難點地區，應適當放寬值。

高程精度方面。本次礦山主要生態修復區域與城市、周邊主要建筑區域的數據選取不同，城市主要建筑區域基本等高距為0.3 m～0.6 m 之間的平坦地區，高程標識注數記測點與附近圖根點使用高程中誤差＞±0.16 m［3］。在上述以外區域數字線繪圖高程精度應以現有的等高線插點的高程中誤差比來參考，所以在本次礦山測繪中，采用等高線插點類似于臨近圖根點的高程中誤差，按地形類別做如下要求：平地為小于等于3/4 基本等高距，山體地形、丘陵地帶為小于等于1/3 基本等高距，山地為小于或者等于1/3 基本等高距進行調整。

2.2.2 測繪效果檢查核對方法

當采用移動RTK 設備開展圖根點及像控點控制勘測時，應對RTK 儀器控制測量精度開展有效檢查、校驗、核對［4］，采取的方法主要有以下兩種：第一，每個控制點、相控點均開展來回兩次的獨立觀測，兩次結果平面坐標較差不大于±0.03 m，高程較差不大于±0.05 m，在限制差內讀取平均值，作為控制點的平面坐標和高程點；第二，采用手持全站儀對附近RTK 設備相對控制點進行邊長檢查，其校驗、檢測的邊長水平距離的相對誤差＞1/3000。

圖根控制點及控制點測量采用GNSS-RTK 方法開展工作，測量作業區域轉換按七參數計算［5］，即采用江西省CORS 網（江西省連續運行衛星定位服務綜合系統），開展聯測至少3 個及以上項目區附近收集的起算控制點。采集的起算點原始數據、參數，利用儀器手簿自帶相關軟件的參數計算功能開始計算，求解得出測區合格且能夠滿足的坐標轉換7參數。觀測前要對架設三角支架進行校準、整平，使用RTK 控制點測量模式進行作業，儀器高點往不同方向丈量3 次取中數（差值大于或等于5 mm 重量），工作開始時平面殘差值控制在2 cm 以內、垂直殘差值控制在3 cm 以內。每個測點進行兩次測量或采取巡回回測方式測量，在每次觀測之前需要對儀器進行初始化，在得到固定支點的狀態下進行觀測，每次觀測歷元數為不小于22 個，采樣間隔3-6秒，巡回兩次測數的高差應不大于5 cm［6］。

2.3 數字信息化地形測繪技術的實踐與應用

為了更好地應用和管理測繪數據，提升測繪水平與效率，更好地服務礦山建設，本次利用C2S技術建立數據庫和數據模型、建設信息系統等數字信息化地形測繪技術，達到了江西某礦山排土場的測繪快速成圖效果（如圖1 所示）。

圖1 江西某礦區排土場地形測繪數據化成圖

主要投影方式采用高斯-克呂格投影為基準，從而建成集野外數據采集庫、數據處理系統、圖形編輯和快速繪圖等為一體的自動覽圖系統，圖件形成后操作人員可在圖中任意拾取目標點，得出相應的數據結構，達到減少操作人員投入、節省工作時間，提升繪圖效率的目的［7］。

3 物體實際三維模型

首先將DOM 和OSGB 格式傾斜模型直接導入cass9.1 軟件，內業數據采用CASS_3D 基礎版V2.0.2 進行采集，一是利用屏幕分顯方式加載物體實景三維模型數據，二是建立數據采集系統并使其同步，具體流程見圖2，當數據庫全部導入后，可在二維形體或三維形體狀態下的地形圖進行測繪，如圖3 所示［8］。可在二維形體或三維形體狀態下采集各種地面物體、標識物類型的特性或特征線，并借助地面物體本身和地面物體標識之間的幾何空間關系，自動繪制好相應的實體物體特征。對地形、地貌、地理信息的取值、估算，可在實景實物模型建立后，直接在模型表面、拾取高程點完成，實現更加精準地拾取點線面的數據［9］。當三維模型建立后便可提交礦山生態修復部門，由該部門根據三維模型來更加精準、高效地規劃整體的修復方案。

圖2 實物模型生產流程圖

圖3 物體實際三維模型

4 總結

數字信息化地形測繪和物體實際三維模型的建立具有三維可視化、地形準確、高精度、動態更新等特點，不僅能滿足和適應當今礦山地形測繪和數據管理的需要，更是未來測繪現代化的基準體系組成和建設的重要組成部分［10］。此外，有利于在自然資源信息管理與應用中保持信息的完整性和一致性，促進地理信息資源共享，進一步提高信息保障能力和服務水平。