數字化測量技術在礦山測量的應用

莊景遺

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.25.063

摘 要：礦山生產建設過程中離不開測量工作，通過數字化技術能夠有效地提高礦山測量的精度，降低測繪人員的勞動強度，對于保證礦山的安全生產有著重要的意義，文章就數字化測量技術在礦山測量中的具體應用情況進行簡單討論和分析。

關鍵詞：礦山測量 三維可視化技術 GPS技術 GIS技術 RS技術

中圖分類號：TD17 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（a）-0063-02

各種礦山企業對于國家經濟的發展有著重要的作用，隨著社會經濟的迅速發展，礦產需求明顯增加，對于礦山生產建設提出了更高的要求，要盡可能提高礦山生產的效率，同時保證生產人員的人身安全，數字化測量技術是近年來發展起來的一種比較精確的測量技術，在礦山測量中應用越來越多，研究數字化測量技術在礦山測量中的具體應用對于礦山測量工作的開展有著現實意義。

1 數字化測量技術概述

數字化測量技術能夠精確勘探礦山的礦產資源，實現數據的數字化管理，利用GPS技術、三維可視化技術、RS技術可以全方位的勘探礦山的礦產資源分布情況，測量礦山的開采環境，對于整個礦山生產有著重要的意義。礦山數字化測量技術的功能主要包括數據采集、調度、整合、數據分析決策幾方面。

數字化測量技術中利用計算機仿真技術，可以直觀地反映礦山的地形特點，為礦山的開采工作提供指導；數字化測量技術的測量效率非常高，在動態監測礦山生產中發揮了重要的作用，能夠迅速得到測繪圖紙，指導礦山生產工作；可以為礦山的生產決策以及應急預警提供參考。數字化測量技術應用時可以結合礦山的生產需求將測量結果的要素數據提取出來，獲取更多的數據資料或者圖紙信息。數字化測量技術的測量精度較高，測量范圍較廣，其中包含許多種不同的測繪技術，能夠有效減少礦山測量工作的勞動強度。

2 數字化測量技術在礦山測量中的具體應用

數字化測量技術是一門綜合性的技術，其中包括RS技術、GPS技術、三維可視化技術等多種，下文就這幾種常見的數字化測量技術在礦山測量中的應用情況進行分析概述。

2.1 空間信息技術在礦山測量中的應用

（1）GPS技術在礦山測量中的應用。GPS技術、RS技術等都屬于空間信息技術。GPS技術最開始是應用于軍用領域中，隨著科學技術的不斷發展，現階段GPS技術已經廣泛地應用于民用領域。GPS系統應用時移動站以及基站不需要通視，可以全天候作業，整個系統只依靠一個人就可以完成操作，能夠明顯減少作業量。利用GPS技術可以完成煤礦近井控制網布設、地面沉陷情況監測、煤礦的垂直形變監測等工作。煤礦生產中，煤炭資源經過煤礦井筒從礦井中運輸出來，煤礦井筒的貫通工程就十分重要，且精確度要求比較高，新建礦區時，為了保證主副斜井貫通的精準度，地面近井控制網的建設就十分有必要，利用GPS技術可以完成地面近井控制網布設工作；礦山開采過程中可能會出現地面沉陷的問題，加強地面沉陷檢測對于保證礦區安全有著重要的意義。利用GPS技術，可以實時檢測礦區地面沉陷情況，方便礦區工作人員掌握沉陷區域水平位移情況，進而分析整個礦區的可開采情況，保證礦區開采工作的安全性，盡可能消除安全隱患。實際的監測工作中，首先需要在地面沉陷范圍外安全區域設置對應的參考基準，然后布設沉陷區域監測點，該監測點可以參考滑坡變形監測方式進行布設，監測點的坐標系統必須是獨立的坐標，GPS接收機可以接收到監測信息，然后利用專用的計算機軟件完成數據信息的歸納處理，對比多期監測結果，可以得出礦區大地高變化情況，分析礦區地面沉陷速度，以此為基礎評估出礦區采空區的安全系數。利用GPS技術還可以監測煤礦的垂直形變情況，且監測精度高、工作強度低，可以連續監測。測量過程中，將GPS接收機作為觀測儀器，根據礦區的經緯度、大地高等數據信息編制衛星可見性預報表、衛星幾何圖形強度因子預報表等，GPS監測控制網通過邊連式連接方式布設，所有的GPS接收機需要保持對中整平，完成礦區靜態數據采集之后，對數據信息進行分析監測，得出礦區大地高以及沉降值曲線，就可以清晰地看出煤礦的垂直形變情況。

就目前來說，在煤礦測量工作中，基本已經全面普及GPS技術，但由于GPS技術對于信號接收要求較高，因此實際的礦山測量工作中，還需要將GPS技術與其他的測繪技術結合起來使用。

（2）RS技術（遙感技術）在礦山測量中的應用。遙感技術是基于電磁波理論產生的一種探測技術，隨著科學技術的迅速發展，遙感技術發展的更加完善，傳感器的頻譜范圍、分辨率都明顯提升。遙感技術主要利用紅外光、紅光以及綠光三種光譜波段探測，在礦產資源探測中主要依靠紅外光完成探測工作，可以說遙感技術在地質礦產調查中發揮了重要的作用，利用不同波段的紅外光可以識別各種礦物巖石，比如可見-近紅外段可以識別硫酸鹽、氫氧化物、赤鐵礦物、鐵氧化物等，端紅外波段可以識別黃鉀鐵礬、白云母等，熱紅外段可以識別石英、綠泥石等。地質礦產調查過程中，遙感信息主要通過GIS技術進行傳送。遙感技術應用過程中離不開信息傳輸設備、遙感平臺、遙感器、圖像處理設備、接收裝置等設備，實際的工作過程中，首先由遙感器完成資料信息的收集工作，經過信息傳輸設備將數據信息傳送到接收裝置中，由接收裝置進行歸納整理后發送到圖像處理設備中，得出三維影像飛行圖或者多光譜彩色合成圖，與地形圖、地質圖相比，精度更高，在礦產資源勘探中發揮重要作用。

（3）GIS技術在礦山測量中的應用。GIS技術也就是地理信息系統，利用GIS技術可以完成礦山資源信息的展示、表達、統計、查詢等工作，為礦山地質管理工作奠定良好的基礎，促進了礦山地質信息圖形標識的電子化，為礦山的地質空間分布地圖的測繪、礦山決策工作提供支持。用GIS技術進行礦山測量時，首先需要建立一個礦山地理信息系統，該系統中包括礦山的地質地形圖、礦山的基本測量資料等信息，應具有礦山地質數據編輯、空間分析、綜合管理等功能，能夠對礦山資源的開采工作奠定良好的基礎。endprint

2.2 三維可視化技術在礦山測量中的應用

礦山地質對象本身具備復雜多變性、隱蔽性等特點，為了保證礦山生產建設工作順利進行，必須要做好礦山測量工作，利用三維可視化技術，能夠將礦山測量工作中得出的各種數字信息、平面圖形以更加直觀的方式展現出來，有效地增強地質數據的表現力以及直觀性，為礦山地質工作者的地質現象以及空間分布分析提供技術支持。利用三維可視化技術可以完成礦山地質體的三維模擬工作，一般情況下，礦山的地質體形態十分復雜，空間范圍大，變化較大，地質資料信息來源較多、類型也較多，包括水文地質信息、巖土特性等多種，比較復雜，因此地質體三維模擬過程中的原始數據大多是離散的，三維地質建模的關鍵就是處理這些不規則的數據信息。三維空間建模過程中首先需要收集地表、斷層以及礦體三部分的原始數據，地表樣本數據通過測量就可以獲得，斷層數據采集時首先需要根據勘探線剖面圖將斷層投影到地形平面圖之上，之后可以得到斷層地表露頭數據以及斷層面數據。礦體數據采集的方式與斷層數據采集方式比較類似，最終獲得的數據形式均為離散點三維坐標。露天采場空間范圍較大，人工取樣工作量大，比較麻煩，精確度也難以保證，因此需要利用空間插值技術完成數據的處理。工程地表面上的點及線的特征表達可以依靠不規則多邊形網格模型完成，形成不規則邊界多邊形之后，需要將其剖分成TIN模式，地表斷層、礦帶邊界的TIN剖分結果各不相同，如圖1、圖2分別為同一個礦山地表、礦帶邊界TIN剖分模型。圖形繪制時，首先將地表、斷層、礦帶邊界繪制出來，然后進行地質界面的求交裁剪，最終可以得到完整的三維地質模型。三維可視化技術的應用，使得礦山地質體空間形態表達更加的直觀，對于工程技術人員的工作有著重要的意義。

3 結語

當前階段礦山測量過程中數字化技術已經被廣泛推廣開來，可以明顯提高礦山的生產效率，保證礦山生產的安全性，礦山生產工作中，相關工作人員要對各種數字化技術的功能以及實際的使用方法有充分的認識，了解數字化技術在礦山生產中的重要意義，結合自身的實際情況合理選擇數字化技術，保證礦山生產工作順利高效開展。

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