數字化測量技術在礦山測量中的應用

周鵬

江西漂塘鎢業有限公司 江西 贛州 341500

引言

近年來，計算機技術穩步發展，在此條件下衍生了越來越多的新技術，特別是測繪領域，出現了很多數字化測量技術，形成了現代化測繪技術體系，對提高測繪效率、保障測繪精度具有重要的意義。現階段數字化測量技術逐步被應用到了更多領域，在礦山測量中對測量技術有嚴格規定，傳統的測量技術在當下暴露了諸多問題，為通過測量輔助生產作業，數字化測量技術必不可少。

1 數字化測量技術概述

近年來在許多行業與領域內都需應用測量技術，特別是礦山行業內，因為其資源分布復雜，作業環境決定了在開采作業中面臨諸多限制，為提高開采效率與作業水平，相關人員需結合實際情況，合理選擇測量技術，獲得完整且準確的測量數據。傳統的測量技術雖能獲取現場的諸多信息，但因為技術相對落后，效率偏低且常受現場地形地質的限制，在當下暴露了一系列問題。技術進步的過程中，數字化測量技術廣受人們的歡迎，其技術中融合了計算機、通信等多種現代技術，不僅能高效獲取相對完整和準確的數據，還能根據需求合理處理數據，從海量的數據中提取出更為有效的數據，發揮數據的價值。當下的行業發展中，數字化測量技術逐步取代了傳統測量技術，對保障礦山安全、高效作業具有重要意義。目前數字化測量技術具有多樣性，應用范圍廣、頻次高的技術有數字化繪圖、光電測量、全自動測量、空間信息技術等，利用這些技術時，需建立完善的測量系統，該系統內包含采集、調度、功能、包裝、核心子系統，每個子系統都有各自的功能，在相互配合下能實時采集數據，并同步完成相應的處理，動態監測測量全過程[1]。

2 數字化測量技術的優勢

礦產資源的種類繁多、開采難度大，作為不可再生資源，在目前行業穩步發展的過程中，相關企業在開發礦產資源時不僅需追求自身的經濟效益，同樣需關注環境的長遠可持續發展，同步做好資源保護、環境修復。為達到這一目標，企業在礦山資源開發中需立足現場情況，制定最優的開采計劃，合理安排作業進度。數字化測量技術能為礦山作業提供技術支持，如三維數字技術下相關人員能全方位把控礦山數據，通過分析數據來發現作業中的風險，及時預警并制定解決措施。另外，在礦山作業中的數字化測量技術，同樣能高效整合不同類型、來源的數據，借助計算機算法建立模型，在模型內集成數據并直觀還原礦山現場情況，清晰還原地形地貌、外部環境、資源分布情形，將這些結果作為礦山開采的參考。

3 數字化測量技術在礦山測量中的具體應用

3.1 RTK測量技術

RTK測量技術具有數字化特點，該技術是GPS技術的延伸，合理應用該技術能獲得高精度的測量結果，一般利用載波相位實時差分技術實現實時測量目標。近年來，伴隨著計算機技術的發展，RTK技術的應用范圍顯著擴大，如礦山作業、水利工程等。礦山測量中如采用RTK技術，相關人員需結合實際情況建立數據搜集基準站，將整理得到的數據以電磁信號的方式發送到移動站，移動站接收到數據后進行處理，再進一步傳輸數據到達數據處理系統，最后由專業軟件獲取最終結果[2]。我國當下的RTK技術，精度較高，為發揮此技術的優勢，相關人員需確保參照站及其匹配的流動接收站轉換器之間的數據符合高度一致性規定，為此，在前期的工作中相關人員應全面檢查流動站，及時處理流動站的問題，并完成數據收集和統一化處理。

3.2 三維可視化技術

礦山測量中的三維可視化技術，實際上是一種數據表示技術，該技術下可將礦山現場情況以三維方式呈現出來。礦山勘查期間，合理應用三維可視化技術能構建三維空間，模擬與礦山地面、地下相關的地質情況，使測量人員以此為基準，制定開采作業方案。礦山測量中利用三維可視化技術時需著重關注以下方面：采集數據信息，為獲得完整且準確的數據，相關人員需開展一系列輔助工作，掃描礦山地質，選定作業位置和入口點；綜合處理各類數據，當采集到完整且準確的數據后，有關人員需利用專業軟件或工具編輯、拼接數據，再由軟件消除掃描時獲取的無效圖像噪聲，剔除無用數據；建立完善的礦山測量管理平臺，在該平臺內包含多個模塊，集成全部數據并實時檢查現場情況、查看作業過程。

3.2.1 數據全方位采集。礦山測量中應用三維可視化技術時，數據采集為首要任務，具體的工作中需配備特定的三維激光掃描設備，由該設備掃描礦山作業現場的全貌，獲取當下礦產資源分布、開采、邊坡等數據。

3.2.2 數據快速處理。前期采集到礦山數據后，各類數據直接被上傳到專有軟件，在該軟件內集成和處理這些數據，最后利用這些數據完成三維建模。建模過程中對數據精度有嚴格要求，為此，在處理數據時需合理利用軟件的篩選功能，過濾其中的無效數據，之后采用Maya、3DMax等常用軟件進行建模，生成礦山作業中井巷、機械設備的三維圖像，方便相關人員掌握礦山作業的完整情況[3]。

3.2.3 構建三維系統平臺。利用三維可視化技術時有關人員也需借助現代技術構建三維系統平臺，該平臺能為數據的集成、傳輸提供便捷，數據共享速率高，能發揮計算機技術、網絡技術的優勢，減小地形地質等的干擾，幫助相關人員從更為專業、全面的角度把握地質狀況，完成前期的調查、規劃任務。三維系統平臺中能自動建立地質模型，主要指的是：①開放的數字地形模型，很多情況下被稱為表面模型，集成各種信息后所建立的此模型，相當于不封閉、類似層狀的表面實體，以地表、斷層建模為典型代表；②線框實體模型，為封閉的空間實體或者空心體，比較典型的是礦體和巖體的建模。對絕大多數的建模軟件而言，實體模型與表面模型的建模原理和過程高度一致，具體的建模過程中需合理引入可視化技術。三維實體模型的復雜性更高，因為其更為接近事物原貌，在建模時可視化技術還需與其他技術相融合，以提高建模質量。表面模型由若干不封閉曲線或直線構成，僅為一個表面；實體模型為多條封閉曲線構成，封閉性為其主要特點。礦山測量中的一大任務就是要利用數字化技術建立地質模型，在該模型中呈現礦山真實情況，以這些為基準制定開采方案。

3.3 空間信息技術

礦山測量中的數字化測量技術，也包含空間信息技術，其技術類型相對多樣，每種空間信息技術既可單獨使用，也能與其他技術相結合。

3.3.1 全球定位技術。全球定位技術在我國乃至世界都有相對突出的應用，其應用范圍廣且效果理想，通過建立全球定位系統，能自動采集用戶、地面和空間的位置信息，并實時監控。依據全球定位的定位原理，衛星有不可替代的作用，借助衛星能保障定位精度[4]。礦山測量中應用全球定位技術時，為獲取相對可用的結果，相關人員需合理控制基線長度，并依據礦山現場的情況，選定固定測量基點，依據相應公式計算三維無約數平差，得到平差值。

3.3.2 數字遙感技術。數字遙感技術也屬于數字化測量技術，利用該技術獲取測量數據時，采用的是電磁波原理，在掃描與攝影下能獲取被測區域內完整且清晰的圖像，再經由信息傳輸與處理過程，借助傳感器技術等得到處理后的圖像，此測量圖形的分辨率較高。另外，測量過程中所獲得的結果能直接被上傳到礦山測量中心，再由遙感技術自動識別地表地物，完成監測。

3.3.3 地理信息技術。地理信息技術在地理空間測量方面具有不可替代的作用，具體應用該技術時相關人員需分析現有的地理模型，并篩選已有的各種數據，通過模型與數據來獲取礦山被測區域內在一段時間內的動態變化。為在礦山測量中發揮地理信息技術的優勢，相關人員需建立礦區地理信息系統，構成礦山資源環境信息平臺，建立系統和平臺之間的聯系，促進數據傳輸與共享。

4 礦山測量中數字化測量技術應用途徑

4.1 應用于礦山開發與布局規劃

礦山測量的復雜性高、專業性強，為有效保障相關工作的高效開展，有關人員在前期需利用既有數據完成規劃工作。具體的工作中有關人員需合理應用數字化測量技術，獲取礦區內的各類數據并從專業化角度處理數據，掌握礦山中每一重點區域的坐標信息，構建三維立體化模型，在該模型中清晰還原礦山現場的各種情況。礦山企業在布局與規劃工作中，數字化測量技術能提供技術保障與數據支持，有關人員能根據礦區環境特點，在數字化測量下獲取測區的氣候環境、通視信息，整合全部數據評估礦區周邊環境，在這些基礎上制定最佳的開發與布局規劃方案。

4.2 應用于礦山地形測量與控制測量

現階段的礦山測量工作中，對數字化測量技術的依賴性顯著增大，通過合理應用該項技術，能大大提高測量效率，獲得更為完整的測繪數據。由于礦山現場環境的復雜性，為便于相關工作的開展，有關人員需利用可視化技術采集特定點位空間的三維坐標，在獲取了空間坐標后再進入建模階段，通過模型效果分析礦山的地形地貌、水文情況。目前的技術條件下，礦山測量中可采用的現代化技術越發多樣，為構建數字化測量體系，有關人員需結合現場情況合理配備專業化儀器與設備，如全站儀，測量工作中能發揮儀器和設備的功能優勢。近年來我國邁入了信息時代，在該時代下的有關測量技術能完成實時動態測量，如將GPS與RTK相結合，可提升測量效率，保障測量便捷性，獲取的測量數據可用于礦山日常測繪，輔助相關人員制定礦山開采方案。

礦山工作中往往需進行各種測量任務，如高程與平面控制測量，在這些測量工作中為獲取完整和準確的結果，也必須合理利用數字化測量技術。比如，以高程控制測量為例，為克服不利因素的干擾，有關人員需配備數字水準儀，不僅能采集現場的測量數據，還能自動記錄和存儲處理后的結果，最后通過固定公式可得到高程平差，整個過程中的操作簡單，能減少人工工作量[5]。另外，在礦山作業現場還需引入靜態GPS技術測量平面控制情形，再由專業解算軟件完成數據分析與計算，構建與礦山情況相符合的平差模型。

4.3 應用于礦山生產管理與安全管理

礦產資源的賦存條件決定了在礦山作業中常常面臨諸多的安全風險。為減少安全事故，相關人員在礦山作業中也需合理利用數字化測量技術，采集和整合各類數據，幫助相關人員及時發現礦山區域或者作業過程中的安全隱患，提前制定最佳的工作策略。另外，在礦山企業的常態化安全工作中，也需要利用數字化測量技術，因為在該技術下能動態監控開采作業的全過程，再經由數字化共享平臺向有關崗位人員展示采集的信息，幫助相關人員全面把握各項參數，進而發現在安全管理中存在的漏洞，及時調整工作方向，并制定防護策略，為礦山作業人員提供安全環境。

5 結束語

礦山企業生產規模持續擴大的過程中，為促進開采工作的高效開展，相關人員必須結合實際情況合理完成礦山測量任務，并規范使用數字化測量技術，發揮此技術的優勢，獲取高質量的測量結果，以測量數據為前提組織礦山作業。未來有關人員需持續研究數字化測量技術，保持技術的多樣性和先進性。