測繪新技術在礦山測量中的應用及發展研究

陳浩

（吉利百礦集團有限公司六龍煤礦，廣西 百色 553400）

0 引言

近年來，科技水平不斷提高，在技術應用方面有了更多的技術選擇和支持，促使礦山測量作業高效化開展。測量作業時會因為周圍的環境和特殊狀況，使得技術的應用受到影響。為保障測繪測量作業達到要求，需綜合應用各類技術手段，彌補單一測繪技術的不足。除此之外，積極推廣測繪新技術，利用技術的輔助功能，高效開展測量作業，獲得高質量的數據信息，為礦山建設和管理提供支持。

1 礦山測量的基本要求

礦山測量作業的基本要求如下：①質量。測量作業的開展，采用測繪技術手段，作業時需要做好嚴格控制，保障測量結果的準確性，為后續的建設和生產等工作提供高質量的數據信息。②效率。測量的時間有限，要求快速高效化完成測量作業。采用測繪新技術手段，借助輔助設備和裝置，實現對測區情況的有效測量，實現快速有效管理，進而保障測繪技術的應用價值實現。從測量測繪實踐分析，要求結合礦山測區的實際情況，優選適宜的技術手段，規范化開展測量作業，保障測量結果的準確性，為相關工作的開展提供支持。

2 礦山測量中的測繪新技術

2.1 全站儀

礦山測量實踐中全站儀的應用較為廣泛，能達到測繪作業的要求。從測繪實踐可以發現，礦山測量作業的難度很大，尤其是在測區環境的影響下，使用全站儀，即全全站型電子速測儀，采集完整的數據信息，為礦山建設提供支持。基于全站儀的測量作業，遇到測量問題的情況很少，儀器設備將測角和測距以及微處理器有效融合，可實現對礦山的自動化測量，并且能夠自動化存儲、記錄以及輸出數據。隨著產品的不斷升級，涌現出很多新儀器設備，帶來了新的測量理念。例如，徠卡TS60，采用了ATRplus 技術突破了自動化測量極限；1G 雙核A9 處理器增強了計算能力；分辨率為傳統全站儀的5 倍，為礦山測量作業的開展提供了更多的支持。

2.2 三維激光掃描技術

礦山測量作業貫穿礦山生產與建設的全生命周期，測量的任務包括地面測量與井下測量等。目前，測量作業中依舊以GNSS 與全站儀輔助為主，使用這些設備控制測量與放樣作業，不僅效率高，而且精度可靠。不過隨著精細化生產和數字化礦山的建設，傳統的測量手段的應用不足日益突出，比如可視化性能弱等，無法滿足生產建設的需求。除此之外，礦山測量作業的安全風險多，安全測量面臨很多挑戰。在此背景下三維激光掃描技術被廣泛應用，尤其是露天礦測量和地形測量以及井下測量領域。由于測量作業的需求很大，且環境條件相對惡劣，使得單一功能的掃描設備無法達到測量的需求，三維激光掃描設備被廣泛應用，可滿足測量作業的需求。例如，徠卡P50。實際應用中，100 萬點/s的掃描速度能夠快速獲取，同時可以節省時間，使場角達到360°×290°，可以實現全區掃描無死角，測量級精度很高，可以滿足測量作業的需求。儀器有針對地進行外業掃描多測程模式，最長可以達到1000m，可以減少外業掃描設站的數量，顯著提高外業作業的效率。在環境溫度為-20℃～50℃的條件下都可以設站定向測量，支持得到目標坐標系點云Cyclone 支持10 億級點云，點云承載力強，輕松完成各種測量工作Cyclone3DR 可以自動生成等高線、坡底線、坡頂線等一系列特征線，CAD 可直接調用。儀器的具體應用如下：①礦山地形測量。1000m 測量模式，可以快速高效化完成礦山地形測量。采用長距離測試模式，可以減少設站，全面提供測量作業的效率。使用的軟件系統，可以自動DEM 和等高線的生成，數據直觀，具有很強的精準度，可自動化提取坡頂和坡底線。②工作面收方計算。采用短測程模式，2min 就可以完成全景掃描。③采空區測量。對于礦場地下的復雜環境，使用三維掃描技術手段，能夠精準掌握分布情況，指導生產作業的開展，利用三維模型，可以精準計算采空區的方量。隨著設備的不斷升級，涌現出很多新測量版本，能夠為精準測量提供支持。例如，車載式設計與模塊化天線將IDS Stream T 采集速度提高至60km/h，與傳統作業方式相比提高近5 倍，可以快速完成測量作業。

2.3 空間信息技術

礦山測量作業中采用的空間信息技術主要是指3S技術，包括RS、GIS 以及GNSS 技術。經過不斷創新和優化，目前已經出現了很多新技術手段，為測量測繪作業的開展提供技術支持，如無人機航攝技術。目前，無人機航測技術的應用比較廣泛。礦山時刻生產，使得地形時刻變化，需采集完成的數據信息，并且進行海量數據信息的處理。礦山測量作業若結果不準確，那么會造成低效運營，甚至影響到工程的質量。傳統測量方法，需借助GPS 和全站儀等設備，需進行新廠測量作業，不僅安全性很低，而且測量周期比較長。除此之外，數據成果單一，難以實現可視化和三維化，無法達到數字化要求。采用無人機測量技術，具有機動速度快與測量效率高等優勢，可以生成正射影像與三維模型等可視化成果。航測作業的方法，能夠避免現場測量的安全性問題，僅需幾十分鐘或者幾個小時便可以完成測量作業，生產作業效率很高。以某礦山測量作業項目為例，使用mdLiDAR1000 無人機掛載激光雷達套裝輔助測量作業。而過去采用GNSSRTK 技術手段，不僅危險性很強，而且消耗的時間很多，需要配置3 人，連續7d 才能夠完成。采用無人機測量技術則只需花費1d 的時間。測區的海拔比較高，而且處于春季，風力風沙很大，面臨惡劣的測量環境，測量工作的難度很大。使用的雷達套裝構建的集成系統，基于md4-1000 飛行平臺，掛載SICKLD-MRS4 激光雷達傳感器和FLIR 5MP Global Shutter 相機，同時配備APX-15 UAV 慣導單元。作業前，根據作業的要求編制了測量測繪作業方案，組織開展高效化施工，測量的結果可達到精度10cm 的要求；DSM 網格每隔10cm 一個測量點。采用此技術手段全面提高了測量作業的效率水平，保障了測繪結果的真實性和可靠性。隨著無人機測量技術不斷創新，出現了很多測量性能更好的裝置，通過搭載高精度雷達測繪系統，可以姿態抗風飛行1h，雷達測程可以達到1850m，累計飛行2 架次，能夠快速完成礦區30km2測量任務。在實際應用中可以輔助礦區地形圖繪制和采剝工程平面圖繪制以及礦山實景三維模型的構建等工作，續寫了礦山測量系統的新篇章。

2.4 慣性測量技術

礦山測量技術的創新和發展，涌現出很多高性能技術，能夠為測量作業的開展提供技術支持和保障，助力測繪作業高效化開展。實踐中將慣性測量技術與全球定位技術深度融合，獲得測量數據信息，能夠提高作業的效率。以某礦區為例，引入了LASC 慣性導航系統。此系統使用的是軍用過精度光纖陀螺儀以及定制的定位導航算法，能夠實時化監測采煤機三維姿態，達到精準定位以及自動化調直作業面等效果。使用的系統為硬件裝置INS 系統，主要由加速計與光速陀螺儀組成，不僅體積小，而且功率大，能在無基站指引的情況下自行判別方向，達到精準定位的效果。在礦山測量作業中利用此技術手段可以滿足實時化測量作業的需求，全面提高測量作業的效率水平。

3 礦山測量中測繪新技術的發展分析

3.1 綜合化

礦山測量工作中采用單一的測繪技術手段，難以滿足測量工作的需求，而技術應用的適應場景不同，且技術具有的優勢和缺點。例如，采用的無人機測量技術手段，雖然能夠適應空中的測量工作，但對礦井之下的測量工作具有難度。再比如，使用的全站儀設備，雖然能夠有效把握測量的精度，保證數據信息的質量，不過會受到通視環境以及其他因素的影響。目前，很多礦山測量工作的開展都在探索多種技術聯合應用。根據測量工作的開展，合理選擇技術手段，并且編制完善的技術方案，充分發揮不同技術的應用價值和作用，實現高效化測量，進而保障測量數據的準確性。在測量作業技術需求綜合化的發展趨勢下，會有更多的多功能儀器設備被研發，為測量作業的開展提供更多的技術支持與保障，全面提高測量作業的水平。測量工作人員需要結合測量技術的應用要求，充分發揮技術應用的價值，有效地操作儀器設備，保證測量數據的準確性[1]。

3.2 高效化

近年來，礦山測量需求不斷增加，對于測繪技術應用的需求很大。由于礦山的測繪環境比較復雜，給測量工作帶來諸多挑戰，采用傳統的測量技術手段面臨很多技術風險和難題，使得測量的工作難以達到高效率、準確性的要求。為了能夠提高測量工作的效率和質量，很多企業都在加大儀器設備和系統的研究，通過提升測量儀器設備的軟硬件系統來適應測量工作的苛刻要求。隨著技術的不斷創新和優化，使得更多的新儀器設備和技術被應用，滿足了礦山測量作業的需求。未來的發展中需要結合測量的高標準，繼續優化和完善測繪技術。通過提高測繪作業的智能化和自動化水平，促使技術應用價值得以實現。目前采用的測繪新技術在實際應用中也面臨著諸多技術難題和挑戰，需要工作人員不斷加大測繪技術的研究力度，針對當前測量作業所面臨的挑戰以及多樣化需求，做好技術應用的分析，了解技術的重難點，加強技術創新，提出優化技術的方法。通過不斷突破，促使技術水平得到提高[2]。

3.3 高水平

礦山測量工作中測繪技術應用價值的有效發揮，需要圍繞基礎設施的投入和隊伍建設做好相應的工作。組織開展測量作業，需要積極轉變測量管理的理念，通過推廣應用新技術，不斷提高測繪工作的效率和質量，達到當前的作業要求。根據測繪技術應用的需求，加大基礎設施的建設力度，引入新裝置、新裝備和新技術手段，輔助測繪工作高效化開展，提高測繪測量工作的信息化和自動化水平。日常的管理工作中，還需要注重測繪儀器設備的維護，保證設備的性能達到要求，進而發揮出測繪技術的應用價值。根據測繪技術應用的需求，加大對人才隊伍的建設，不斷提高人員的操作水平，保障技術應用的效果[3]。礦山測量中采用的新測繪技術手段不同于以往的技術操作流程和方法，為了能夠保障測量技術應用的效果，需要對工作人員展開技術培訓。作為測繪工作人員，需要積極學習新理論、新知識和新技能，適應礦山測量的新形勢變化，不斷提高測繪工作的水平。在測量工作中，要嚴格按照測繪技術應用的要求和標準，做好細節控制，保障測量數據信息的準確性，為礦山建設工作開展提供支持。除此之外，還需要積極地構建完善的測量信息系統。結合礦山測量的發展變化，構建測量信息化管理系統，充分挖掘信息技術和數據分析技術的優勢，提高測繪測量的水平[4]。通過構建數據庫，可以實現對測量數據信息的實時采集和整理，為相關工作的開展提供支持，同時能夠避免測量作業重復開展。無論采取何種測繪技術，都必須要做好測量作業全過程的控制，以最大程度上保證數據的完整性和準確性，為后續工作的開展提供支持。組織測量作業時需要根據測量的任務，做好方案的編制工作[5]。組織測繪作業時，要嚴格按照方案的要求和標準落實各項質控措施，保障測量數據的準確性。測量管理人員還需要做好數據信息質量的檢測，保證采集的數據完整且真實，為后續工作的開展提供有力支持與保障。同時合理推廣應用新技術，做好技術應用管理，促使測繪新技術的應用價值得到發揮，為創造更多的技術應用效益，促進礦山測量目標的實現提供助力[6]。

4 結語

綜上所述，礦山測量中測繪新技術，例如三維掃描技術和無人機航測技術等，為測量測繪作業的開展提供了支持與保障，促使測量作業高質量完成，獲得精準的數據信息。從測量作業的角度分析，為保障測量結果的真實性，必須要做好嚴格控制，切實保證測繪技術的應用價值實現。未來，測繪技術的自動化和智能化水平將會不斷提高，可為測量作業的開展提供更多的支持與保障，創造更多的效益。