數字化測繪技術在礦山地質工程測量中的應用

摘 要：地質測量工作通過對地下礦產資源和空間分布的測量和檢測，為后續的礦山工程提供了必要的支撐，而數字化測繪技術在此過程中發揮著不可或缺的作用。通過應用激光掃描和全野外數字測圖技術，可使地形數據獲取和開挖量監測變得更迅速、精確。遙感技術的數字圖像制作為地質勘探和資源管理提供了新視角。這些技術的發展不僅提升了工程的質量和效率，也為礦產資源的可持續利用奠定了基礎。

關鍵詞：數字化測繪技術；礦山地質工程；數據安全

中圖分類號：P231" " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2024）11-0082-03

0 引言

在地理信息領域，數字化測繪技術如同礦山地質工程的一把利器，其重要性日益凸顯。隨著科技的不斷進步，數字化測繪技術應用也越來越廣泛，在礦山地質工程領域，其運用不僅大幅度提升了測量工作的精準度和效率，而且為礦山建設項目的規劃、設計階段以及施工過程中的數據需求提供了穩定的數據保障。通過測繪技術，礦山工程師可以對地質狀況進行更精確的把握，這不僅提升了他們對礦山開發的規劃策略能力，還促進了礦產資源的合理利用，從而達到礦山產業的可持續發展戰略。

1 數字化測繪技術概述

數字化測繪技術是協同測量儀器智能化發展的關鍵技術，在數字化城市和數字化工程的影響下，工程測量方式和技術得到了明顯提升，工程測量的內容也隨著技術的變化得到了明顯延伸。

在地理信息領域，數字化測繪技術融匯了計算機科學、電子工程和地圖學等多個學科的精華。它的核心任務是利用先進的測量儀器和設備對地球表面及地下物體進行準確測量、數據采集、處理和分析，以生成數字化地圖、立體模型或空間數據。在數字化測繪技術的應用中，地球表面或地下物體的形狀、位置、屬性等信息被轉換成數字形式，并通過計算機技術進行處理和管理，從而實現了地理空間信息的數字化表達[1]。

這項技術的誕生與進步，在地理資訊領域產生了巨大影響，也可為眾多行業提供助力，其在地質勘探、都市布局、資產管理、生態維護都扮演著重要的角色。通過數字化測繪技術，可以更精確地掌握地球表層及深層的詳細信息，這對地質勘查、災害防治、土地規劃等領域提供了關鍵的數據支撐。

隨著數字化測繪技術的進步，地理信息系統的打造得以牢固支撐。該系統采用計算機技術，專門用于地理信息數據的采集、儲存、操作、解析及呈現。而數字化測繪技術則是構建該系統時的關鍵環節之一。利用先進的數字化測量手段所獲取的信息，迅速被集成至系統并進行深入處理，從而為眾多行業提供了堅實的技術后盾。

2 數字化測繪技術在礦山地質工程測量中的應用現狀

2.1 激光掃描技術應用于地形測量中

在礦山地質工程領域，對地形進行精細測量是一關鍵步驟，這對于之后的規劃和設計工作起著決定性的作用。激光掃描作為精準度極高的測量工具，地形測繪領域對其依賴程度無可替代。借助先進的激光掃描技術，能夠迅速且精確地對地表形態進行刻畫，由此獲得包括地形高度、傾斜程度以及朝向等在內的重要數據。這些資料為礦山地質建設的方案制定、布局規劃以及施工操作提供了重要的參考依據。

與傳統測量方法相比，激光掃描技術具有測量速度快、精度高、非接觸式測量等優點。它能夠實現對地表地形的全面覆蓋，快速獲取大量的地形數據，極大地提高了測量效率和精度。激光掃描技術還可以實現對地表細微特征的捕捉，如巖石的凹凸不平、地表植被等，為地形分析和地質勘探提供了更為豐富的數據支持[2]。

除了在地形測量中的應用，激光掃描技術還可以用于地形變化的監測。通過對不同時期的地形數據進行比對分析，可以實現地表地形變化的監測，及時發現地質災害隱患，確保礦山生產安全。例如，在礦山周邊地區進行定期的激光掃描監測，可以及時發現地表塌陷、滑坡等地質災害隱患，為礦山安全生產提供重要的預警信息。

2.2 全野外數字測圖應用于開挖量測量

全野外數字測圖技術是一種先進的數字化測繪技術，在開挖量測量中發揮著關鍵作用。該技術結合了全球定位系統、慣性導航系統和激光測距儀等設備，能夠實現對礦山開挖區域的實時監測和精確計量。

在野外施工場合，借助安裝于挖掘機等設備上傳感設備，能夠實時獲取挖掘機的確切位置、狀態及其動態軌跡等數據。采用激光手段，能準確計算挖掘機和地面的距離，進而即時監控挖掘進程。通過進行實時監控，助力礦區管理部門掌握挖掘進度的即時情況，以便調整作業計劃以適應情況，確保挖掘作業連貫進行。

除了實時監測，全野外數字測圖技術還可以實現對開挖量的精確計量。通過對挖掘機的位置和姿態數據進行分析，結合激光測距儀測量的地面距離，可以精確計算出開挖區域的體積。

2.3 遙感測圖制作數字圖像

遙感測圖制作數字圖像是礦山地質工程中的關鍵環節之一，其在地質勘探、資源管理和環境監測等方面發揮著重要作用。通過遙感技術獲取的衛星影像、航空影像等數據，經過數字圖像處理和制作，可以生成高分辨率、準確性高的數字地圖和遙感圖像，為礦山地質工程提供重要的信息支持。

整個流程涵蓋了預備工作、圖像修正、圖像排列以及關鍵特征提取等多個環節。對圖像數據實施初步處理，涵蓋調色、校形等，旨在提高圖像質量和準確度。執行圖像校準流程，用于將來自不同時刻、不同解析度的圖像數據進行精確拼接和合成，以此保證圖像的一致性和連續性。在完成圖像校準的基本任務后，采用高級圖像處理方法，提取地表各類地形特征以及地下物體的關鍵數據，為地質勘查和資源規劃提供了關鍵性的數據支持。

借助遙感測圖制作數字圖像，礦業地質開發得以獲取精確度且詳細的地理坐標數據，這有利于形成基于科學依據的采礦方案和資源管理策略。利用數字化地圖和衛星圖像技術，能夠對礦業區域環境進行有效監察，快速識別可能存在的潛在危險與環境問題，這為礦業的長期發展提供了堅實的技術支持。

2.4 數據處理與分析的自動化與集成

數據處理與分析的自動化與集成在礦山地質工程中起著至關重要的作用。利用先進的數據處理算法和軟件，可以對大量的地質數據進行精密處理和分析，從而提高數據的準確性和可靠性。這些工具不僅可以有效地處理地形、地質構造、開挖量等數據，還能夠提高處理的效率和準確性。

先進的數據處理算法和軟件具有快速、自動化的特點，能夠減少人為因素對數據處理過程的干擾。通過這些工具，測量數據可以在短時間內得到處理，避免了傳統處理方法中可能出現的耗時和誤差。這樣的自動化處理不僅提高了數據處理的效率，還提高了數據處理的準確性[3]。

舉例來說，全野外數字測圖技術結合全球定位系統可以實時監測挖掘機的位置和開挖量。通過自動化軟件進行數據集成和分析，礦山管理人員可以及時了解開采情況并調整生產計劃，確保開采工作的順利進行。這種實時監測和調整能夠大大提高開采效率和安全性。

數據處理與分析的自動化與集成為礦山地質工程提供了強大的支持，不僅提高了工作效率，還增強了數據處理的準確性和可靠性，為礦山開采過程帶來了更高的智能化和可持續化水平。

3 數字化測繪技術在礦山地質工程測量中的優勢

3.1 高精度和高效率

數字化測繪技術在傳統測繪基礎上，結合現代計算機網絡技術、遙感、全球定位及測量儀器的智能化技術等，極大地簡化了整個地質工程的測量流程，提高了工程測量效率，并且測量中所取得的數據比以前更精確、真實、有效，在很大程度上確保了礦山地質工程測量工作的順利進行。借助激光掃描技術和全野外數字測圖等先進技術，能夠迅速、精確地獲取大量的地形數據，為礦山規劃、設計和施工提供至關重要的參考依據。這種高精度的測量不僅有助于提升礦山地質工程的質量，還能夠減少由于地形測量誤差而帶來的風險和成本。

數字化測繪技術通過激光掃描等高精度測量手段，能夠實現對地表地形的精確測量。激光掃描技術可以快速獲取地形的高程、坡度、坡向等關鍵數據，而且具有非接觸式測量的優勢，能夠避免地形測量中常見的觸碰誤差。這種高精度的地形數據為礦山地質工程的規劃和設計提供了重要的基礎，有助于準確評估地形特征和地質構造，優化工程設計方案。

借助激光掃描技術和全野外數字測圖等先進手段，能夠快速獲取大量地形數據，遠遠超過傳統測量方法的速度。數字化測繪技術在礦山地質工程中的應用已經成為一種趨勢。它不僅大幅提高了測量效率，節約了時間和人力成本，提高了準確性和企業經濟效益，降低了成本和人工失誤率。

3.2 實時監測和數據集成

在礦山地質測量工作開展中，受到區域地形地貌惡劣、自然氣候條件復雜等因素的影響，使得測量工作開展難度較大，尤其是數據采集涉及到的信息量龐大、類型繁瑣，造成數據采集工作壓力巨大，嚴重影響到地質測量工作的進行。

實時監測和數據集成是數字化測繪技術的重要優勢。通過實時監測技術，如激光掃描等高精度測量手段，能夠持續獲取礦山地形變化的數據，并及時發現地質災害隱患，確保礦山生產的安全和穩定。建立統一的地理信息系統（GIS）能夠將地形、地質、水文等多種數據集成到一個平臺上，實現數據的共享和交互，為地質勘探、資源評價、環境保護等提供全面的數據支持。這兩項技術的結合，為礦山地質工程提供了科學、可靠的數據基礎，有助于實現礦山生產的安全可持續發展。

3.3 精密計量和智能分析

數字化測繪技術在礦山地質工程測量中的又一大優勢是精密計量和智能分析。通過這項技術，能夠實現對開挖量的精確計量，幫助礦山管理部門準確評估開挖量，優化生產計劃和資源管理。利用先進的數據處理算法和軟件，對測量數據進行智能分析和處理，提高數據的準確性和可靠性，為地質勘探和資源評價提供科學依據。

數字化測繪技術實現了對開挖量的精確計量。通過全野外數字測圖技術等先進技術，可以實時監測挖掘機的位置、姿態和運動軌跡等數據，并結合激光測距儀測量的地面距離，精確計算出開挖區域的體積。這種精確計量能夠幫助礦山管理部門準確評估開挖量，為生產計劃的制定提供科學依據。

利用先進的數據處理算法和軟件，對測量數據進行智能分析和處理，也是數字化測繪技術的一大優勢。通過這些工具，可以快速、自動地處理大量的地質數據，包括地形、地質構造、開挖量等。例如，利用濾波算法可以有效消除數據中的噪聲和干擾，使得地形數據更加清晰和準確。差分定位技術可以提高GPS數據的精度和穩定性，確保開挖量數據的準確性。這種智能分析和處理能夠提高數據的準確性和可靠性，為地質勘探和資源評價提供科學依據，為礦山地質工程的規劃和設計提供重要支持。

4 數字化測繪技術在礦山地質工程測量中存在的問題

4.1 成本高昂

數字化測繪技術在礦山地質工程中的應用帶來了巨大的效益，但與之相伴的是高昂的成本問題。先進的數字化測繪設備和軟件往往價格昂貴，這包括高精度的測量儀器以及專業的數據處理軟件。除了購買成本外，還需要專業人員進行操作、維護和數據處理，這進一步增加了企業的運營成本。

對于小型或資金有限的礦山企業而言，這種成本壓力尤為明顯。他們可能無法承擔購買先進設備所需的資金投入，也難以承擔雇傭專業人員所需的高額費用。因此，這些企業可能被迫使用較為簡陋或過時的設備，導致測繪效率和準確性受到限制，進而影響了礦山的開采和管理效率。

解決這一問題的途徑之一是尋求更加經濟實惠的數字化測繪解決方案。這可能包括尋找價格相對較低的替代設備或軟件，或者與技術供應商協商制定靈活的付款計劃。此外，還可以考慮與其他企業合作共享數字化測繪設備和人員資源，以降低成本并提高資源利用效率。

4.2 技術挑戰

數字化測繪技術在實際應用中面臨一系列技術挑戰。盡管在理論上已相對成熟，但在地質工程測量中，普通的工程測量系統往往難以滿足數據采樣偏差降低的要求，導致測量結果準確性受到影響。

特別是在復雜地形環境下，數據的采集和處理更加復雜，需要采用更精密和復雜的技術手段來確保數據的準確性和可靠性。此外，設備的精確校準和維護也是一大挑戰。數字化測繪設備需要定期校準和維護，以確保其測量精度和穩定性。

在實際應用中，由于環境因素和操作不當等原因，設備的性能可能會出現偏差或不穩定，這會對測量結果的準確性造成影響。數據的準確性和可靠性同樣面臨挑戰。在數據采集、處理和分析過程中，可能會出現誤差和偏差。這需要相關從業人員具備專業的技術知識和操作技能，以有效解決各種復雜情況，并確保數據的準確性和可靠性。

5 結束語

數字化測繪技術在礦山地質工程中的應用呈現出顯著優勢，但也面臨成本高昂和技術挑戰。為了充分發揮其作用，需降低成本、提升設備穩定性與精確性，加強專業人員培訓與技術支持。隨著技術進步和經驗積累，數字化測繪技術將在礦山地質工程中發揮更重要作用，為礦山產業的可持續發展貢獻更大力量。

參考文獻

[1] 普正雪.數字化測繪技術在工程測量中的應用研究[J].科技資訊，2023，21（13）：113-116.

[2] 冉光有.數字化測繪技術在工程測量中的應用[J].產品可靠性報告，2023（3）：76-77.

[3] 周昌富.礦山地質工程測量中新型數字化測繪技術的實踐分析[J].世界有色金屬，2023（7）：25-27.

收稿日期：2024-05-10

作者簡介：郭圓（1982—），女，遼寧蓋州人，副教授，碩士，研究方向：工程測量等相關工程建設領域。