數字化測繪技術在現代礦山工程測量中的應用探究

白 玉

（中國建筑材料工業地質勘查中心河北總隊，河北 保定 071000）

我國經濟的持續、穩定發展離不開科學、合理的經濟政策和礦產資源的支撐。相應行業對礦產資源的需求日益增長，要滿足我國經濟發展的要求，必須加大對礦山測量技術的研究力度。近年來，隨著科技水平的不斷提高，以數字建模為導向的新型數字測繪技術在實際工程中得到了廣泛的應用。利用數字測繪技術，可以輕易地解決許多傳統測繪技術難以解決的問題，大大降低工作的難度，而且它的精度非常高，可以幫助測量者避免許多潛在的危險，確保工作的安全。

1 數字化測繪技術的優勢

1.1 自動化程度高

數字化測繪技術可以與計算機技術相結合，利用CASS、AUTOCAD等測繪軟件，實現對各種信息的自動計算、分析和識別，最后能正確選取所需要的圖形，保證地圖的美感和準確性。

1.2 高精度測繪

數字化測繪技術在測量中的準確性和可靠性得到了充分的驗證。礦山地質工程測量工作離不開礦山地質資料的支持，所以如何確保資料資料的準確性是非常關鍵的。數字化測繪技術是把礦山地質簡化為坐標，利用坐標的位置來構建分析模型，從而加速了測繪項目的進度，有效地減小人工測量誤差所造成的負面影響，同時也可以有效地降低因數據不精確而造成的分析錯誤。

1.3 便利的資料儲存

利用數字測繪技術，通過對礦山地質工程的測量，可以方便地進行礦山數據的存儲。并且數字化測繪的安全性和保密性更高，可以避免許多不必要的數據保存、存放等環節，并在不影響數據準確性的基礎上，對數字化產品的操作、存儲進行了優化。

1.4 高度集成

在常規的礦山地質地形測量中，當測量對象數量多、程序復雜的時候，常常需要人工分段、分類管理，導致總體的工作效率和測量精度都不能得到保障。利用數字化技術可以對不同的山區和地形進行集中的地圖繪制，并對有關的資料進行集中采集和分析。該方法具有很高的數據完整性，可以降低手工測量的誤差，具有很好的精度。另一方面，由于一體化的測量方法簡單，不需要將測量對象的測量方式進行變換，從而簡化了參數設置和參數變更的過程。數字化測繪在時間和空間上都能充分發揮其優越性，而且可以替代人工進行24h不間斷的工作。

2 數字化測繪技術及其應用

2.1 數字化處理工程測繪圖像

在傳統的數據處理中，由于某些外部因素的干擾，導致對工程地圖的處理不夠精確，而數字化測繪技術可以有效地解決這一問題，提高原始地圖的處理精度。在對工程測繪圖像進行數字化處理時，采用了一種層次的數據存儲技術，最小化原始圖層的數據以分析圖層中的某些屬性，從而迅速地獲取相應的信息，并對其進行有效的處理，補充了某些不完全的信息，為以后的工程測量提供了方便。數字制圖技術目前有三種主要的方式：智能掃描矢量輸入、數字輸入和人工追蹤矢量輸入。智能掃描向量輸入技術要求有專門的掃描儀，對所存儲的地質資料、圖像資料進行匯總，并對影像資料的要素進行矢量加工。基礎信息是為了在數碼輸入技術中運用專門的數碼工具，并且需要后續的工作。手工追蹤向量輸入技術要求手工操作支持，并對圖形進行特別的編輯。在實際應用數字化測繪技術時，能在一定地區得到相應的地質資料，一般在150m～300m的標高范圍內，精度較高。數據信息量化的核心是獲取元數據、點地圖和直線地圖，以達到對地表實際狀況的仿真和評價。在實踐中，通過對地質點、線、面、角的詳細信息的分析，得到全面、全面的地質數據。在進行協調系統的安裝時，應遵循以下幾點：①建立可靠、準確的數據庫，從點、線、面、數據等方面盡量做到準確、完整；②對圖形進行科學的分析和處理；在建立協調體系的過程中，誤差確認是保證數據連續性、過濾和改進的關鍵因素。目前，我國的地質勘探工作主要是通過向量處理軟件來完成數據的采集。在建立測繪資料資料庫時，先將主參量與不同參量的關系進行比較，再經資料分析，找出各類資料載體，并剔除掛于地圖上的懸垂線，從而得到較為完整、精確的圖形。

2.2 航空攝影技術

在目前的礦山地質工程建設和測量工作中，采用數碼攝影技術，可以對地表上的數字資料進行空中攝影，并運用電腦技術對地表資料進行處理，使之能有效地將地表資料綜合起來，形成有效的資料。將航空測繪數字化成圖技術用于礦山地質的數字化測繪，可以減少工程建設中的測量費用，提高測繪工作的效率和質量。

2.3 DRG技術

數字柵格測繪的基礎是對地圖的開發，是數字制圖技術的重要組成部分。利用計算機技術和相關的測繪手段，對礦區地質資源的工程測量資料進行統計，保證了地圖上的礦產資源分區的精確劃分，從而有效地促進了礦區地質資源的開發和利用。通過互聯網信息技術，相關礦山地質資源開發人員可以迅速、方便地獲得所需的資料、數據，而無須像以往一樣進行現場勘測，從而提高了數據的流通和使用效率。要在礦山地質勘察中推廣這項技術，各有關部門必須密切配合，共同努力，加強對礦山地質勘察的支持，確保測繪儀器的先進性。

2.4 GIS技術

GIS利用計算機技術的軟硬件技術，可以將空間中的地理信息資料進行整理、組合，從而解決了礦山地質工作中出現的各類問題。

在GIS技術的應用中，數字化測繪技術的優越性得到了充分的體現。GIS可以通過使用衛星和其他手段獲得更多的三維數據。通過對數據的整理、整合，可以對礦山地質資料進行全面的掌握。通過建立和完善礦山地質數據庫，為礦山工程測量工作提供更多的參考數據，從而使測量工作中的安全問題得到及時的解決，增強工程測繪工作的可靠性和安全感。雖然傳統的地形圖可以通過坐標來繪制，但無論是精度還是技術，都遠遠比不上GIS。GIS技術在當前的應用中最主要的作用就是將全部的數據和信息轉化成空間地圖。利用GIS技術進行礦地質勘查、傳統礦地質調查、礦傳統地質調查資料的處理，都以計算機輔助設計與計算機輔助設計為主導。

從這些技術的實際應用來看，在地圖和測量報表中，往往存在著圖形參考信息錯誤、輸入錯誤等問題，而GIS技術方案能夠有效地解決這些問題。

2.5 地理信息技術

數字化測繪技術是對數字技術的擴展，利用地理信息技術進行礦山地質調查，可以有效地提高測繪資料的可靠性。礦山地質工程測量必須編制完整的工程方案，以便為工程測量工作提供一個可行的方案。

在制定工程測量方案時，必須嚴格執行，既要對各項目的工作進行清楚的規劃，又要防止重復，這樣才不會造成資源的浪費。利用數字化測繪技術，可以對項目的實施狀況進行預報，并對未來礦山地質工程的可行性進行分析探討。同時，結合礦區的地質特點，對其進行了全面的分析，不能只考慮到礦產資源的大小而忽視周圍的環境，既要兼顧經濟發展，又要兼顧生態環境，不能因為這一點而影響到雙方的動態平衡。

2.6 礦山地質調查數據的軟件開發

采用數字測繪技術，對采集到的數據進行精確的測量、處理，以確保數據的高效、安全。采用數字化測繪技術，將內部數據庫與數據注冊軟件相結合，以達到數據共享、數據處理等目的。

利用SURPAC軟件對所測量的目標進行了掃描，并預先設定了目標的位置坐標，使目標的時間軸與位置的分布信息得到了準確的匹配，從而大大地提高了數據的采集和處理速度。

此系統還可以對各種測量方法進行有效的記錄，為今后的測繪工作提供了有力的借鑒。在礦山立體構圖中，要保證建筑的總體面積的精確計算，可以采用三維激光成形技術，對整個礦區進行了快速的計算。

2.7 破碎步測法

目前，RTX技術已經在礦山現場測量中得到了應用。在地形平坦、障礙物較少時，利用RTX技術進行合理的控制，并及時將有關數據反饋給相應的數據，以降低因地形復雜而造成的誤差，從而提高了測繪的安全性。在采集數據時，可以對這些數據進行最優化的方法，即對封閉區域進行測量，并將其與傳統的測量數據特性及模式相比較，從而得到相似的地形地貌。

2.8 RTK技術

結合礦山地質勘探實踐，采用RTK技術，取得了較好的效果。在具體的測試階段，采用動態差分法對載波進行實時測量，對技術人員及參考站進行標識。通過使用電磁波，可以將基準站所測得的數據進行顯示，并將數據傳送給移動基站。

在特定的工作中，移動基站主要接收來自基站的消息。在現有的技術條件下，該技術可以大大地提高數據的獲取速度，同時節約了大量的時間。

尤其是礦山現場勘探，其技術精確度可以達到毫米級，這是常規的測量手段所不能比擬的。礦山所面對的各類測量項目類型都有很大差異，在進行地質勘探時，會遇到各種各樣的問題。

3 數字化測繪技術在現代礦山工程測量中的具體應用

利用數字化測繪技術進行礦山工程測量工作，可以讓工作人員對礦山的環境有一個直觀的認識。利用資料信息儲存方式，對有關資料進行管理，使人員能很容易地利用資料，為礦山作業及建筑提供科學的規劃及指引。

3.1 基礎控制測量

首先，選擇測量點。在基礎穩定、便于長期保存的位置上，合理布置工程控制點，使點位符合航空測量的需要。

其次，埋石，然后是編號。項目的控制點是按規范及技術要求設計的澆筑混凝土電桿。操縱桿是平面樁和高程樁的組合。總共6個檢查站，分別用LB01-LB06來表示。LB01為了達到技術規范中的技術要求，并結合工程的實際需求，選用了四等GPS觀測方式。

最后是資料的加工。采用四等GPS靜止觀測聯測CORS基站，以GDCORS參考站為出發點，采用武漢大學的Power Net軟件對其進行3-D坐標系統的平差，在似大地水準面模型中進行插值，獲得相應的控制點。

3.2 DEM制造

根據不規則三角網格的基本思想，采用Terra Solid軟件對地面和非地面點云數據進行分割，并采用不規則三角網格或格網構造DEM。

其生產工藝為：①格網化。在對點云數據進行修正時，按節點間距將點云坐標插入到標準網中，點云數據按一定的尺寸進行分割。②將小縫隙填滿。在對網格點滑塊進行填充和處理的基礎上，采用周邊點的灰度來填補小裂縫和小黑洞，從而確保了不會出現黑洞。③將粗差點刪除。在點云填充后，去除了點數據中的突出部分，并著重于對地面與地表之間的粗差進行處理。④產生浮雕圖像。對點云進行填充和粗差處理后，得到了浮雕圖像，點云數據產生了立體模型，以直觀的方式顯示了真實的地面狀況。⑤對點云進行填充、去除粗差點后，要對地面上的建筑物、植被等進行過濾處理，以方便建立模型。在過濾時，要進行過濾參數的測試，以改善資料的質量，并將其用于過濾指令。⑥在經過過濾之后，會有一個黑洞圖像，這個圖像主要是用來過濾物體，這個時候要用人工的方法來清除。⑦內插。人工編輯之后，影像中會有更多的黑洞，技術人員會利用黑洞周圍的高度點，將黑洞填滿，這樣地面就會變得平坦。⑧對交疊區域進行切割。通過對DEM圖像進行插值處理，將每個圖像的邊緣交疊區域進行剪裁，得到DEM模型。

3.3 DOM處理

數字正射影像DOM的處理過程和關鍵點：①影像校正的具體過程是：在軌道文件的生成過程中，采用每張照片的外方位元素、影像的相對方位和影像控制點的絕對方位。②圖像的調色。調整圖像的顏色、亮度和顏色的對比，減少圖像的色調差別，確保顏色的真實感，不會有均勻的處理痕跡，如果圖像有污點、錯誤、扭曲、劃痕等情況，要及時發現并處理。③拼圖。鑲嵌線要盡量走直線，采用接近直線的光滑曲線效果最好，盡量不要選擇小角度的折線；充分保證諸如住宅密集區域等關鍵部位的完整性。

4 結語

總之，礦山工程測量是一項浩大而又繁雜的工作，既要保證測量結果的準確性，又要便于以后的管理和科研工作，使其具有較高的技術水平，以適應礦山地質工作的要求。科學技術的發展促進了工程測量的發展，將多種先進技術相結合的數字化測繪技術為工程測量注入了新的活力，越來越受到人們的重視，并已廣泛應用于各類工程測量領域。