探究測繪技術(shù)在現(xiàn)代礦山工程測量中的應(yīng)用

［關(guān)鍵詞］測繪技術(shù)；礦產(chǎn)資源；工程測量

礦產(chǎn)資源作為推動我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要動力之一，開采和利用水平在一定程度上影響社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。作為資源開采類行業(yè)，礦山工程應(yīng)用的地質(zhì)探礦技術(shù)和測繪技術(shù)雖然近年來在現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展的支持下取得進(jìn)步，但基于礦山工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，若礦山工程測量中的測繪技術(shù)水平無法匹配礦產(chǎn)資源開采需要，會嚴(yán)重制約礦山工程運(yùn)行發(fā)展。因此，當(dāng)前重點(diǎn)關(guān)注礦山工程測量中的測繪技術(shù)應(yīng)用具有關(guān)鍵意義，需要積極應(yīng)用新興測繪技術(shù)提升礦山工程測繪的精確度，并在測繪技術(shù)的支持下完成礦產(chǎn)資源定位、礦山環(huán)境檢測以及地質(zhì)分析測量，以保證我國礦山工程能在現(xiàn)代化測量測繪技術(shù)的支持下安全高效開展。

1. 現(xiàn)代礦山工程測量概述

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的持續(xù)加快，對礦產(chǎn)資源的需求量持續(xù)上升，針對礦山的資源開采引起了關(guān)注。地質(zhì)探礦工作屬于新型勘探技術(shù)在礦山工程中應(yīng)用較為廣泛，利用地質(zhì)探礦技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)礦山地下不同深度巖層的樣本提取送檢，具有實(shí)用性和可操作性。地質(zhì)探礦技術(shù)需要結(jié)合坑探技術(shù)、鉆探技術(shù)并需要在機(jī)械設(shè)備的合理操作下完成，通過應(yīng)用各類技術(shù)和機(jī)械設(shè)備可以對礦山工程地下的礦產(chǎn)資源分布儲量以及地質(zhì)地形明確掌握，為礦產(chǎn)資源開采作業(yè)提供基礎(chǔ)。

在進(jìn)行礦產(chǎn)資源開采及地質(zhì)探礦技術(shù)應(yīng)用過程中，工程測量占據(jù)關(guān)鍵地位，會在一定程度上影響資源開采和利用的質(zhì)量安全及礦山工程的經(jīng)濟(jì)效益，因此，礦山工程測量工作是資源開采安全保障。通過確保礦山工程測量順利進(jìn)行，可以為礦山工程運(yùn)行和建設(shè)提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持，同時各類測量信息可以實(shí)現(xiàn)向工程參數(shù)的轉(zhuǎn)換，為礦產(chǎn)資源開采提供數(shù)據(jù)參考，同時對礦山的安全作業(yè)起到指導(dǎo)作用。除此之外，礦山工程測量工作本身包含地質(zhì)考察工作，需要應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)的測繪技術(shù)，同時加以宏觀角度的預(yù)見性規(guī)劃，以保證工程測量工作在較短的運(yùn)行周期中可以提升測量信息數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性，從而提升礦山工程作業(yè)安全性[1]。

2. 測繪技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 精確化

現(xiàn)代化新型測繪技術(shù)擁有精確度高的優(yōu)勢，在傳統(tǒng)模式下的礦山工程測量工作中，受到人為因素不確定性的限制部分誤差是無法避免的，因?yàn)閭鹘y(tǒng)礦山工程測量模式中大部分的數(shù)據(jù)信息需要通過人工操作的方式完成測量、讀取和記錄，極易受到人為因素的影響產(chǎn)生誤差。現(xiàn)代化新型測繪技術(shù)可以在極大程度上降低人為誤差產(chǎn)生的可能性，實(shí)現(xiàn)礦山工程測量數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性的提高。傳統(tǒng)礦山工程測量模式下，工程技術(shù)人員需要通過人工方式完成大量測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，并在計(jì)算完成后手繪工程測量圖紙，在一系列的人工操作中誤差會逐步放大并嚴(yán)重影響礦山工程測量質(zhì)量。現(xiàn)代化新型測繪技術(shù)在信息化建設(shè)的加持下可以有效避免測量數(shù)據(jù)計(jì)算和繪制中產(chǎn)生的誤差，通過提升數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)度為礦山工程作業(yè)提供數(shù)據(jù)保障[2]。

2.2 自動化

現(xiàn)代化新型測繪技術(shù)擁有自動化程度高的優(yōu)越性，相比傳統(tǒng)模式下的礦山工程測量工作，現(xiàn)代化新型測繪技術(shù)可以有效縮短工程測量及測繪工作的運(yùn)行周期，提升礦山工程測量的效率，實(shí)現(xiàn)礦山工程測量成本的控制優(yōu)化，同時為礦山工程測量質(zhì)量提供保障。自動化新型測繪技術(shù)的應(yīng)用可以完成礦山工程測量，在各類現(xiàn)代化測繪儀器設(shè)備的支持下使礦山工程測量工作簡化，分擔(dān)工作壓力，在降低勞動強(qiáng)度的同時提升工程測量工作的安全性，具有應(yīng)用價值[3]。

2.3 數(shù)字化

現(xiàn)代化新型測繪技術(shù)擁有數(shù)字化程度高的優(yōu)勢，這也是其最為顯著的特點(diǎn)，通過利用信息化技術(shù)，借助專業(yè)測繪分析軟件可以實(shí)現(xiàn)礦山工程測量測繪結(jié)果的精準(zhǔn)反饋。在這一過程中工程技術(shù)人員只需將礦山工程測量數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，將測量數(shù)據(jù)通過測繪軟件將其面積、體積和距離完成數(shù)字化呈現(xiàn)，可以對其進(jìn)行分析，將數(shù)字化測量信息儲存至數(shù)據(jù)管理平臺，使礦產(chǎn)資源開采有據(jù)可循[4]。

3. 測繪技術(shù)在現(xiàn)代礦山工程測量中的應(yīng)用

3.1 GIS技術(shù)應(yīng)用

GIS技術(shù)即地理信息系統(tǒng)，是依托信息化技術(shù)對地理信息開展研究應(yīng)用，充分結(jié)合地理學(xué)、地圖學(xué)、環(huán)境學(xué)和空間科學(xué)等學(xué)科技術(shù)的一種綜合性測量應(yīng)用技術(shù)，又叫資源與環(huán)境信息系統(tǒng)。GIS在強(qiáng)大的信息技術(shù)支持下可以將全球范圍內(nèi)的事物進(jìn)行數(shù)字化解析形成信息圖像，通過各類數(shù)字?jǐn)z影和掃描測量技術(shù)將數(shù)字化信息數(shù)據(jù)收集整合，可充分體現(xiàn)出精確化、高效化和標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)勢。GIS技術(shù)依靠高效穩(wěn)定的圖像顯示功能和數(shù)據(jù)庫管理能力得到廣泛應(yīng)用，在礦山工程測量中更是具有實(shí)用價值，GIS技術(shù)可以在較短時間內(nèi)按照工程測量要求完成所需信息的調(diào)取和成圖，其超高的成像效率節(jié)約了工程設(shè)計(jì)規(guī)劃時間，并將所需信息圖像清晰呈現(xiàn)以便礦產(chǎn)工程管理部門識別和應(yīng)用。空間分析功能作為GIS技術(shù)重要組成部分，可以對現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行深度挖掘并對工程的決策規(guī)劃提供可靠參考。GIS在發(fā)展過程中與RS技術(shù)、GPS技術(shù)有效配合，逐步形成以GIS技術(shù)為核心的“3S”技術(shù)體系，為礦山工程測量提供了空間概念上的全新應(yīng)用模式。通過以GIS技術(shù)為依托的信息數(shù)據(jù)采集和處理功能，工程技術(shù)人員可以對礦山整體情況較為全面了解，并對工程測量人員的工作起到引導(dǎo)作用。

在礦山工程測量過程中，可以應(yīng)用無人機(jī)測繪，進(jìn)行低空航攝，將礦區(qū)大比例尺地形圖、DOM與DEM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集平臺融合，用于監(jiān)測礦山沉陷、繪制數(shù)字線劃圖和建設(shè)礦山數(shù)據(jù)庫，借助這一系統(tǒng)可以有效且準(zhǔn)確獲得數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)的技術(shù)作業(yè)流程圖見圖1。

在利用無人機(jī)進(jìn)行低空航攝礦山測量過程中，設(shè)置和測量像控點(diǎn)應(yīng)當(dāng)高度重視，無論是圖像的鑲嵌還是色彩的處理都要符合規(guī)范的要求，在點(diǎn)云數(shù)據(jù)的幫助下，生成高精度的礦山DOM正射影像圖。利用繪制平臺CASS10.1 ，依照數(shù)字化測圖要求，將礦山設(shè)備、礦區(qū)建筑物、水系和道路等所有的地形地物要素繪制在地形圖上，得出滿足礦山規(guī)劃指標(biāo)要求的平面精度和高程精度的數(shù)據(jù)。

此外，在某種程度上，GIS技術(shù)的應(yīng)用可以將礦山測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，以使精確度得以提高，同時，該技術(shù)可以數(shù)字化儲存和共享礦山工程的數(shù)據(jù)信息。未來在制圖和開采時，就有基礎(chǔ)依據(jù)。

利用地理信息系統(tǒng)，結(jié)合礦山線劃圖，有效收集和整理礦山的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，可以將礦山數(shù)據(jù)庫的模型構(gòu)建出來，有效避免了傳統(tǒng)人工處理方式需要處理大量數(shù)據(jù)和資料的弊病，實(shí)現(xiàn)完全自動化服務(wù)，進(jìn)一步利用礦山的各項(xiàng)資源，提高礦山開采效率和質(zhì)量。

3.2 CORS技術(shù)應(yīng)用

CORS技術(shù)是在礦山工程較大區(qū)域范圍內(nèi)設(shè)置多個具有永久性連續(xù)運(yùn)行特征的參考站，并在此基礎(chǔ)上建設(shè)參考站網(wǎng)，不同參考站在設(shè)定采樣率的規(guī)范基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)時連續(xù)性觀測。CORS技術(shù)在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的支持下可以將實(shí)時觀測到的數(shù)據(jù)信息迅速輸送至系統(tǒng)控制終端，終端通過實(shí)現(xiàn)各參考站傳回數(shù)據(jù)的預(yù)處理完成質(zhì)量分析和數(shù)據(jù)解算，并實(shí)時估算參考站網(wǎng)的系統(tǒng)誤差修正，其次獲取礦山工程區(qū)域誤差的修正模型，礦山工程測量人員通過GPS系統(tǒng)即可獲取高精準(zhǔn)度數(shù)據(jù)[5]。

CORS技術(shù)應(yīng)用于礦山工程測量表現(xiàn)為兩方面，一方面是完成礦區(qū)控制測量，傳統(tǒng)模式下的礦山區(qū)域控制測量工作應(yīng)用導(dǎo)線測量法或三角測量法，不僅消耗大量的時間和精力，而且精確度得不到保障。應(yīng)用CORS技術(shù)可以在與RTK技術(shù)的有效結(jié)合中完成工程測量，并實(shí)現(xiàn)定位范圍和定位精準(zhǔn)度的有效控制，實(shí)現(xiàn)礦山工程測量效率的提升；另一方面可以進(jìn)行井田地圖補(bǔ)測工作，礦井井田區(qū)域易受到自然條件和人為因素的影響并進(jìn)一步導(dǎo)致控制點(diǎn)損壞，在CORS技術(shù)的應(yīng)用中可以確保礦井工程測量的精確度和穩(wěn)定性[6]。

3.3 三維激光掃描測繪技術(shù)應(yīng)用

三維激光掃描測繪技術(shù)作為一種新型的測繪技術(shù)目前普及程度較低，但在礦山工程測量中的應(yīng)用價值不容忽視，當(dāng)前被逐步重視和推廣。具體來說這種技術(shù)的應(yīng)用就是通過三維激光掃描測繪技術(shù)對礦山的實(shí)體進(jìn)行三維立體復(fù)刻，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中將礦山工程的三維立體結(jié)構(gòu)清晰呈現(xiàn)，以便工程測量人員和測繪人員可以全面直觀地對礦山情況進(jìn)行分析。三維激光技術(shù)觀測的原理為：假設(shè)B點(diǎn)是儀器架設(shè)的位置，利用三維激光波束就可以直接測得找準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，公式為：

S是測站與目標(biāo)點(diǎn)間斜距，α為縱向掃描角，θ為橫向掃描角。

當(dāng)前三維激光掃描測繪技術(shù)的測量精確度提升，呈現(xiàn)的礦產(chǎn)資源三維立體結(jié)構(gòu)可以對工程測量人員解決部分技術(shù)性難題起到輔助作用，尤其是體現(xiàn)在空間測量和地域測量中的工作難點(diǎn)，三維激光掃描測繪技術(shù)可以使工程測量人員對礦山工程有更明確的了解。三維激光掃描測繪技術(shù)具有應(yīng)用成本低、安全系數(shù)高的優(yōu)勢，目前在不斷推廣過程中，具有較大的發(fā)展升級空間[7]。

3.4 高分辨率攝影測繪技術(shù)應(yīng)用

高分辨率攝影測繪技術(shù)在礦山工程測量中的應(yīng)用頻率相對較高，作為現(xiàn)代化新型測繪技術(shù)高分辨率攝影測繪技術(shù)可以高效完成礦山工程的圖像采集，并在信息技術(shù)的支持下實(shí)時傳輸圖像信息數(shù)據(jù)。礦山工程測量工作應(yīng)用的攝影測繪技術(shù)從單一高分辨率攝影測繪技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化攝影測繪技術(shù)，具有極高的應(yīng)用價值。除此之外，當(dāng)?shù)V山工程測量工作有礦產(chǎn)資源開采區(qū)域擴(kuò)大的要求時，高分辨率攝影測繪技術(shù)可以幫助工程測量技術(shù)人員快速大規(guī)模成圖，為工程測繪人員提供礦產(chǎn)資源分布示意圖，并為礦產(chǎn)施工開采提供有效保證。高分辨率攝影測繪技術(shù)同樣具有效率高、成本低的優(yōu)勢，可以助力礦山工程實(shí)現(xiàn)成本的控制優(yōu)化，當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛[8]。

現(xiàn)代化新型測繪技術(shù)助力礦山工程測量實(shí)現(xiàn)優(yōu)化升級，同時在礦產(chǎn)開發(fā)行業(yè)的其他領(lǐng)域得到推廣。在應(yīng)用現(xiàn)代化新型測繪技術(shù)的過程中重點(diǎn)是要與礦山工程的實(shí)際情況緊密結(jié)合，推動礦產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益提升。未來礦山工程測量中應(yīng)用的測繪技術(shù)必然會向智能化和動態(tài)化轉(zhuǎn)型升級，為礦山工程的高效生產(chǎn)和安全生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的保障。