測繪地理信息技術在地質勘查工作中的應用發展探討

郭君紅

（甘肅省地礦局第二地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730000）

當前，我國大量礦產開發、水文地質勘探、建設工程項目等都需要進行地質勘查，地質測繪是地質勘查工作的主要內容，測繪人員利用測繪工具和技術對不同類型地形的地理特點、土地現狀、地質分布情況等進行勘查。由于我國幅員遼闊，地質分布不均，特點各異，地質測繪工作難度大，如果測繪技術落后，很難對繁復的數據進行精準快速的測算。隨著大數據信息時代的不斷發展，測繪地理信息技術通過不同的地形測繪軟件和基礎應用軟件使地質測繪工作逐漸數字化、自動化，其高效精準的優勢在地質勘查工作中得到了廣泛應用并具有良好的發展前景[1]。

1 地質勘查的含義

地質勘查主要是指地質礦產、水文、建筑等相關部門或者企業在嚴格遵守國家相關法律、法規和條例的前提下，經國家指定部門批準，由專業技術人員組成的工作部門對被批準勘查區域開展相關地質調查研究工作?？辈榈木唧w目的一般是圍繞地質鉆探、礦產開發、地質災害治理、工程勘察等展開，主要是了解地質地貌、地層結構、巖石、地下水、礦產分布等地質方面的情況，為相關企業部門開展經濟或者其他方面建設提供有效參考依據[2]。

2 測繪地理信息技術主要原理

測繪地理信息技術是測繪“3S”[地理信息系統（Geographic Information System，GIS）、遙感（Remote Sensing，RS）、全球定位系統（Global Positioning System，GPS）]技術，通過將GIS、RS、GPS、數字攝影測量系統等與現代計算機技術有機結合，以數字形式對各種信息、數據進行數字化存儲，經數據庫和多種應用軟件處理后形成電子地圖，打破了傳統測繪信息傳送介質的模式，數據的傳送不再受時間、地域、地形圖分幅、使用者等常規因素的限制，測繪工作者通過測繪地理信息技術各種系統，如圖形、數學坐標系等，對相關信息進行數字化處理，得出全面、高清的測繪圖[3]，不僅使測繪工作變得更加簡便、快捷，還可以很快發現并及時修改測繪過程中出現的錯誤，極大地提高了地質測繪的工作效率和工作質量。

3 測繪地理信息技術在地質勘查工作中的優勢

3.1 精準度高

測繪地理信息技術在測量物數據信息采集、分析、處理上的精準度比傳統手工測繪具有更明顯的優勢。如測繪地理信息技術可以把300 m范圍內所有測量物點的誤差控制在3 mm內，在對地質地形進行測繪之前，會結合周圍的實際情況，通過全站儀對各個測量點進行三維坐標采集。通過充分的測量物信息采集，測繪地理信息技術使用計算機系統對信息進行存儲并進行數字化轉換，使測量誤差精確度保持在毫米范圍內。同時，測繪地理信息技術在方向性誤差的控制預防上比傳統測繪方式更有優勢，特別是在復雜多變的地形地貌、天氣條件惡劣的外業測量工作上，可以更有效地減少測量過程中出現的錯誤和誤差。

3.2 具有較強的可操作性

傳統測繪技術大多數依賴人工控制，容易出現誤差，如果不能及時發現和糾正，就容易造成誤差累積，一個環節的誤差不及時糾正就會影響整個測繪結果的精準度。測繪地理信息技術通過強大的內裝操作軟件和設備，如實時差分定位（Real-Time Kinematic，RTK）技術、RTK設備等開展地質測繪工作，整個測繪過程實現了計算機自動化、數字化和智能化，避免了人工操作失誤，使每一個系統中的測量值獨立存在，能快速生成坐標，避免了人工操作的煩瑣性，具有更強的操作性。

3.3 不受環境限制

地質勘查的作業條件往往較為惡劣，地形危險復雜，天氣、溫濕度、可見度等外界環境的變化，都會增加測繪工作人員工作的危險度，而測繪地理信息技術的使用受這方面的限制很少，大大提高了測繪工作人員的工作安全系數。傳統測繪技術需要設置很多布點，但測繪地理信息技術的設備相對簡單，沒那么煩瑣，通過在既定測量位置設計規范布點，可以完成大約4 km范圍內的有效測量。

3.4 有效節約成本

一是人工成本的降低。傳統測繪技術需要大量人工和設備儀器，測繪地理信息技術所需設備精簡、搬運方便，節約了不少人工成本。同時，測繪地理信息技術通過全面精準的內部操作系統對龐大的測繪數據進行錄入、處理、傳輸，并實現與其他測量數據的有效互通，相比傳統測繪技術，減少了大量的后期技術工作量。二是時間成本的降低。測繪地理信息技術不需要傳統測繪技術那樣大量的輔助測量工作，大量的測繪信息通過實時動態觀測技術系統就可以進行自動化篩選、集成并自動繪制出測繪圖，大大縮減了工作時間成本，提高了測繪工作效率[4]。

3.5 存儲空間更大

測繪地理信息技術在測繪上可以多角度、多地形、多參數地展開，相比傳統測繪方式，在數據的記錄和存儲方面更方便、快捷，在繪圖過程中對誤差的控制也比傳統測繪技術精準、及時，極大地提高了測繪工作準確性和工作效率，降低了工作生產成本，有利于生產效益的提高。

4 測繪地理信息技術在地質勘查工作中的應用

4.1 在礦產開采領域中的應用

礦產開采用到的測繪地理信息技術一般有無人機低空遙感技術、數字化制圖技術等。

4.1.1 無人機低空遙感技術

礦產地形復雜，地質勘查工作難度大，需要用到無人機低空遙感技術執行礦山測量任務。無人機低空遙感是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱不載人飛機，裝有自動駕駛儀、程序控制裝置等設備，通過地面、艦艇上或母機遙控站人員利用雷達等設備，對其進行跟蹤、定位、遙控、遙測和數字傳輸。地面遙控站人員通過接收由無人機數據鏈系統處理的無人機拍攝畫面以及其他數據信息，通過配套的RTK設備和系統為礦山測繪提供參考依據。

4.1.2 數字化制圖技術

數字化制圖技術具體指的是綜合概括、分析與對比空間坐標、圖畫、性能、關系等情況，對相關地理信息進行及時整理和存儲，使數字化測繪制圖工作得以更好地完成。主要利用3個方面的輸入方法優勢來完成。

（1）數字化儀輸入法，主要用于數據采集階段，通過人工輔助操作，對相關數據信息以移動游標的方式進行動態跟蹤，將底圖數字數據信息轉化為有效圖形數據。雖然準確性和有效性有所保障，但耗費了大量資金在設備上且效率低，應用范圍有限。

（2）智能掃描矢量化輸入法，主要彌補了傳統地質測繪技術的不足。對普通圖形數據通過計算機技術進行矢量數據轉化，將所得數據與原始數據對比，就矢量數據開展編輯及分析，對矢量數據進行高層次誤差校正，因此，比傳統測繪技術得出的數據準確度更高。但智能掃描矢量輸入法涉及的數據量大，對圖像要素識別模塊工作要求高，后期編輯工作難度增加。

（3）人工跟蹤矢量化輸入法，是當前地質測繪工作應用最廣泛的技術，主要因為其實現了人工方法和圖像編輯方法的有效結合，繪圖效率高。通過人工操作，在數據編輯系統中運用鼠標跟蹤形式將柵格圖像有效轉化為矢量數據，對存在的誤差進行編輯和校正。這種高強的編輯功能和圖像編輯系統不僅操作簡單方便，獲得數據的準確度還很高，適應性和應用效益得到廣大地質測繪工作者的青睞。

4.2 在工程建設領域的應用

當前的工程建設項目繁多，大型城市建筑、市政工程建筑、國家大型基礎設施項目建筑、民用住房建筑等都需要用到地理地形測繪，由于地質勘查測繪工作受制約條件多，如果采取不當的測繪技術，容易造成工作效率低、工作誤差大。因此，測繪地理信息技術在工程建設領域的應用多種多樣。

4.2.1 實時動態觀測技術

實時動態觀測技術，簡稱RTK，是GPS技術的一個衍生新型測量技術，是基于載波相位觀測值的一種能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法。RTK技術的基本原理是通過在流動站和基準站中單獨安置GPS-RTK接收機，基準站通過數據鏈將其觀測值和測站坐標信息等初始大范圍模糊數據一起傳送給流動站。流動站不僅通過數據鏈接收來自基準站的精準數據，還要采集GPS觀測數據，并在系統內組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結果，歷時不足1 s。與靜態GPS技術相比，擁有GPS接收設備、實時測量軟件系統、數據傳輸系統的RTK能更快捷、更及時地處理傳送回來的GPS信號，對工程放樣完成、地形測繪、測量控制數據都能快捷、精準地計算，憑借簡約、精準度高、節約成本等優點受到廣泛應用，具有廣闊的應用空間和較高的使用價值[5]。

4.2.2 無人機傾斜攝影測量技術

無人機傾斜攝影測量技術屬于一類使用計算機技術和傳感技術，在同一個無人機飛行平臺上搭載多臺傳感器（一般為5臺），從不同角度（1個垂直角度、4個傾斜角度）通過攝像機進行多角度拍攝，對目標物體進行全局測量、統計，主要由無人機飛行器、傳感器、傾斜相機、定位定姿系統（Position and Orientation System，POS）等組成。無人機飛行器是傾斜相機、傳感器和POS系統裝置的載體，傾斜相機則通過多鏡頭傳感器在飛行器的多方位靈活飛行下對地面建筑物進行多角度拍攝，POS系統與攝像機、傳感器等設備相互配合，奪取高精準度的方位信息并進行飛行狀態信息、空間坐標信息等測量信息的記錄、采集和統計，最終得出測繪的相關信息數據。無人機傾斜攝影測量技術突破了傳統正射影像垂直角度拍攝的局限，從5個角度采集高精準度空間數據、構建模型、獲取成果，讓測繪工作效率與質量均獲得了有效提升，并廣泛應用于民用建筑地質測繪、不動產測繪工作領域。

4.2.3 數字攝影技術

數字攝影技術具體是指運用空中數字攝影機來拍攝測量地區，然后使用各種計算機系統對測量數據進行建模，獲得相應的數字化測圖內容。數字攝影技術擺脫了傳統測繪技術受季節、氣候、地形等外界因素影響的弊端，使室外測繪工作大幅度回歸室內計算機操作即可完成。在大面積地區特別是城市土地測繪工作中，數字攝影技術具有明顯的優勢，不僅可以在工程項目建設領域中做好土地測繪工作，確保測繪數據的準確度和精準度，在工作效率、投入成本和時間成本上還有較大優勢，可以提升土地測繪的工作質量和工作效率。將地質地貌相關攝像信息數據經計算機系統進行數字化轉變，再在計算機上成圖，其高效快捷性使數字攝影技術在城鎮工程項目建設土地測繪工作中得到了推廣和應用，在充分發揮其技術優勢的同時，推動了地質測繪工作的健康發展。

5 測繪地理信息技術的發展趨勢分析

5.1 多平臺化信息數據收集將成為主流趨勢

隨著北斗導航衛星系統的不斷完善，我國導航技術已經占據國際領先地位。我國地理信息系統的建立所需要的不同類型發展平臺也不斷完善，可以為地理信息系統數據的收集和更新提供更加便利的條件。未來測繪地理信息技術多平臺化信息數據收集將成為主要趨勢，為地質勘查工作的健康可持續發展提供更強有力的技術支持。

5.2 測繪地理信息技術將實現網絡化數據共享

當前，地質勘查工作中部分地理信息數據由于尚未實現全覆蓋的網絡化數據共享，在某些情況下工作人員還需要通過實地勘查或者翻閱文獻來獲取相關數據和信息，這增加了地質勘查工作的時間和各項成本，影響了工作效率。因此，未來測繪地理信息技術將進一步實現網絡化數據共享全覆蓋，使地質勘查工作信息資源得到高效共享，促進我國地質勘查工作的良性發展。

6 結語

測繪地理信息技術包含的細分技術種類多樣，是當前被廣泛應用于地質勘查工作的先進測繪技術，在地質勘查工作中發揮著顯著的應用優勢。多種形式的技術在不同領域中的科學合理應用可以有效提高測繪工作人員在數據采集、處理和分析中的工作效率，使測繪更加精準。因此，相關部門和工作人員應加強測繪地理信息技術的研究創新，不斷擴大其在地質勘查工作中的應用范圍，使其更好地服務于我國地質勘查工作。