數字化測量技術在礦山測量中的應用

周 亮

（山西汾西礦業集團有限責任公司生活服務公司，山西 靈石 031300）

數字化測量技術在礦區相關工作中已經展開運用，并取得了良好的成果。一方面，測量數據的精確度得到提高，測量工作的質量和效率也隨之提升；另一方面，可以為采礦工作的安全性提供可靠的數據保障。現代數字化測量技術涉及RTK 技術、數字化繪圖技術、3S 技術、數字化處理技術以及三維可視化技術，這些技術的應用大大提高了礦區測量數據的準確性，已成為現代化礦山測量工作中重要的組成部分。

1 數字化測量技術應用的優勢

數字化測量技術有利于提高礦山測量工作的精度。隨著我國經濟和社會發展的不斷加快，對礦物能源的需要在不斷增加，這對礦山開采提出了新的要求，必須加大礦區測量的精確度。只有提高數據的精確度，公司才能更好地監管采礦作業，并為采礦工作提供充分的安全保障。采用數字化測量技術，礦區測量的精準程度能夠得到保證，可以繪制準確的礦圖。如果沒有關于地下條件和相關地質和環境準確、及時的信息，就不可能進行礦山生產的科學規劃，甚至會對生態環境造成不良影響。這不僅大大減少了工作人員的工作量，同時也提高了礦圖的精確度。此外，用于礦山測量的人力、物力和時間也可以減少。

數字化測量技術有助于提高礦山測量的工作效率。機器人測量儀器、三維激光掃描儀和便攜式雷達的不斷研發，數字化測量技術的不斷更新，這大大減少了工作人員的工作量，提高了礦山測量的工作效率[1]。基于數字化測量技術的應用，使能更快并更有效地勘探礦山的地形與地質，收集更精確的測量數據，通過使用計算機繪制礦圖，從很大程度上改善了礦山測量的工作成果。

2 數字化測量技術在礦山測量中的具體應用

2.1 RTK 技術

RTK 技術來自于全球定位系統技術，這是一種能夠實時得到厘米級定位精度的測量方法，主要依據是應用載波相位實時差分技術對測量點進行實時測量。近年來，RTK 技術的快速發展，已經被逐步應用于礦山測量領域。在礦山測量中使用RTK 技術時，應當指定一個數據收集基準站，并將整理得到的數據通過電磁信號發送到移動站。移動站接收數據進行整理和分類后，將相關信息數據傳送到數據處理系統，并采用專業軟件對數據進行進一步處理。目前，我國使用RTK 技術的測量精度是在厘米級以上的，遠遠高于傳統礦山測量技術，這也超出了傳統固態測量技術的范圍。因此，RTK 技術被廣泛應用于地質采礦調查和采礦測量。當使用RTK 技術時，要保證所應用的參照站與其相匹配的流動接收站轉換器之間的數據保持一致性。因此，在第一階段，有必要對流動站進行全面核查與檢驗，將在測量系統中獲得的數據統一化，并加強數據的收集工作。目前，我們必須分析這項技術的應用情況，確定中線坐標方位，通過RTK 接收器進行平均距離規定，并準確確定中線的位置。

2.2 數字化繪圖技術

礦山的地形、地質以及地貌等都具有不可預知的變動性，礦山測量相關技術人員主要的任務就是將抽象的礦山測量數據在圖紙上體現出來，并根據不同的地形繪制不同的地形圖，這也是礦山測量的根本內容。傳統的制圖方法需要大量的室內數據，以及具有專業的繪圖技能，繪圖的時間往往較長，還容易出現誤差，這些無法滿足對現代礦山建設和生產需求。在礦山資源開采階段，圖象信息往往是礦山生產規劃的重要基礎，如果沒有關于地下條件和相關地質環境準確、及時的信息，就不可能對礦山生產進行科學規劃，甚至會對生態環境造成不良影響。因為礦山地質數據具有一定的變動性，傳統圖紙不再能夠發揮其完整價值，應當通過數據化的三維成圖軟件進行分析，對礦山測量數據的匹配情況進行數字化處理，以準確地計量關于礦山生產的信息，從而使管理人員能夠完全掌握礦山情況，迅速、準確地提供決策[2]。一般而言，數字化繪圖具有下列技術優勢：具有高效性，可以構成具有實際地理信息的三維地圖和高精度平面地圖，不受圖紙變化的影響；便于圖紙的實時修改和更新，技術人員可以獲得不同比例的圖紙，方便使用者查找審閱，能夠做到一測多用；地圖可以以圖形文件的形式儲存，并使用外部內存，根據一定內容將其轉換為數字結構，建立采礦地圖數據庫，并向采礦信息管理系統提供數據支撐。

2.3 數字化處理技術

在礦山測量中，對礦山地形圖以及相關信息進行數字化處理也時常被應用。數字化處理技術將傳統文字、圖片等以數字化形式轉化成實際數據信息，完善了礦山測量數據的更新、查詢及使用系統，同時也確保了礦山測量數據的精準性和整體性，在改善我國礦山測量工作的質量和水平方面具有重要作用。

2.4 空間信息技術

空間信息技術又稱“3S”技術，近年來礦山測量中廣泛使用的空間信息技術包括全球定位系統GPS、地理信息系統GIS 和遙感測量系統RS，這些技術可用來提高礦山測量的質量。

全球定位系統GPS 技術。全球定位系統GPS 技術主要由三個要素組成：用戶、地面部分和其他部分。雖然GPS 技術的最終分析是以衛星定位測量為基礎的，因此精確度很高，但在礦山測量使用這一技術時，需要調整基線長度，以確保測量精準度。使用GPS 技術需要選擇固定測量點，并計算出GPS 三維方差，獲得具體數值。應當注意，環境的變化可能影響全球定位系統技術使用的精確度，地勢和高度等因素也可能影響全球定位系統的使用效果。

遙感測量系統RS 技術。RS 技術是以電磁波技術為基礎的數字遙感，即通過遙感技術對信息進行轉讓和處理。目標信息性能測量來對礦山進行勘查和攝影的技術。RS 技術是一種遙遠的感知技術，它使用的是光線信息的特性，不用直接接觸物體，就能夠獲得物體有關的信息和特性。RS 技術的基礎是，光照射在物體上，并根據光譜信息的特點反映可見或不可見的光，這種光譜信息可以揭示物體的自然、物理和形態學特征，并最終得到物體的全部情況。例如，在全球定位系統信號不強的地區可以使用三維掃描儀和空載雷達。并通過設定目標將標靶之間連接起來，最終產生高精度三維模型的完整數據[3]。同時在露天礦區中，便攜式雷達可在無人駕駛飛行器上進行數據收集，最終通過確定各航帶之間的某些重疊率來實現合并。在礦山測量中，RS 技術得到廣泛使用，此項技術大大提高了礦山地形的空間與時間分辨率。

地理信息系統GIS 技術。GIS 技術主要以地理內容為根本，根據地理內容提供各種各樣的動態地理空間信息數據。將地理信息系統技術用于礦區測評，這一系統可以通過資源環境特點，利用數字技術采集、處理和使用數據，為礦區數據采集做準備工作。

2.5 三維可視化技術

三維可視化技術能夠通過三維數字技術對礦山地形地質等相關信息的測量數據以三維立體的方式展現出來，利用特定軟件對礦山測量數據進行數字建模及運動匹配。同時，通過三維可視化技術的使用可以將三維立體建模完整表現出來，對礦山測量的地點、地質特性等各項地理空間信息以更完整的形式體現。三維可視化技術主要是通過三維視圖的形式，提供采礦需要的相關內容，并提供空間、地形和礦物材料等基本數據信息。在礦山資源開采階段，圖象信息往往是礦山生產規劃的重要基礎，如果沒有關于地下條件和相關地質、環境準確及時的信息，就不可能進行礦山生產的科學規劃，甚至會對生態環境造成影響。三維成像技術可以提供采礦測量的適當數據。在數據收集方面，數據整理工作以三維激光掃描技術為支持，該工作能對礦區采取部分或全部評測，從而獲得關于礦山開采狀況的相關信息，并對采礦狀況、斜坡變化和礦山測量數據進行實時監測；在數據處理方面，一般來說，在利用三維可視化技術時，獲得的數據會導入到三維建模軟件，數據處理云可以進行數據過濾等工作，之后可以利用Maya、3DMax 等常用三維建模軟件，準確生成礦山以及相關開采設備的三維建模動態視圖，從而更好地了解礦山開采情況。

3 結論

采用數字化測量技術能夠有效提高礦山測量的工作效率與工作質量，讓采礦工作人員能夠感受到自身安全有了保障。因此，應當不斷強化數字化測量技術的應用。相關工作人員要定期對其開展研究，汲取以前礦山測量工作中應用數字化測量技術的經驗教訓，擴大數字測量技術在礦山測量中的應用工作范圍。充分利用數字化測量技術的優勢，不斷提高礦山測量的技術水平，為我國礦山開采行業的現代化發展提供可靠的參考依據，同時給礦山開采工作提供有效的安全保障。