礦山測量在數字礦山建設中的作用研究

于林玉

摘要：近年來，礦山數字化越來越被人們重視，并得到了較好的發展。礦山數字化使得我們的礦山采掘更加方便快捷，礦山生產過程更加安全、科學，有利于我國礦山事業健康持續的發展。本文就數字礦山建設中的礦山測量進行了探討。

關鍵詞：數字；礦山；測量

一、數字礦山的特征和基本組成

基于DM 的定義，DM 應具有以下六大特征：以高速企業網為“路網”；以采礦CAD（MCAD）、虛擬現實（VR）、仿真（CS）、科學計算（SC）與可視化（VS）為“路網”；以礦業數據和礦業應用模型為“貨物”；以真三維地學模擬（3DGM）和數據挖掘為“包裝”；以多源異質礦業數據采集與更新系統為“保障”和以礦山G IS（MG IS）為“調度”。DM 的最終表現為礦山的高度信息化、自動化和高效率，以至到無人采礦和遙控采礦。DM 的基本組成可大致為采集系統、調度系統、功能系統、包裝系統和核心系統五部分。

1、采集系統

負責數據采集與處理，包括測量、勘探、傳感和文檔四類基礎數據采集子系統；其關鍵是所有數據的數字化。

2、調度系統

指MGIS，負責提供拓撲建立與維護、空間查詢與分析、制圖與輸出等GIS基本功能，并進行數據訪問控制、開放接口和生產調度與指揮管理等。

3、功能系統

負責提供各類專業模擬與分析功能，包括MCAD、VM、MS、SC、A I和SV 等。

4、包裝系統

負責提供3D 空間建模工具、多源異質礦山數據的空間融合環境和數據過濾、組合與封裝機制，包括3DGM和數據挖掘工具。

5、核心系統

負責統一管理數據和模型，決策分析與支持等。可以看出，數字礦山的核心是數據。與礦山相關的地理空間數據倉庫和屬性數據倉庫是DM 的基礎。地理空間數據倉庫用來管理海量的井上、下礦山地物的幾何信息、拓撲信息。屬性數據倉庫管理與之相關的礦山屬性信息，必須建立好礦山地理信息系統（MGIS）。在此基礎上再建立相關模型倉庫，管理各類為礦業工程、生產、安全、經營、管理、決策等服務的各類專業應用模型，如開采沉陷計算、開采沉陷預計、頂板垮落計算、圍巖運動模型、儲量計算、通風網絡解算、瓦斯聚集模型、涌水計算等。數據倉庫所管理的海量數據與模型倉庫所管理的礦業模型，就是可以被各類“車輛”在DM “路網”上運輸的數字“貨物”。因此，在數字礦山建設中，礦山測量的重要工作和作用就是建立全面的地理空間基礎信息系統及地理空間應用系統。做好基礎數據的采集、組織、管理和利用將會給其他設備和生產信息的加載與集成提供統一的地理空間位置平臺。

二、數字測量技術在礦山測量中的應用

數字測量技術不是指單一的某種測量技術，而是一種綜合性的技術。數字測量技術是通過運用全球衛星定位系統、RTK、全站儀以及CAD 等相關軟件繪制成圖的與數字測量相關的設備，在礦山中通過采集和儲存信息，達到對礦山測量的目的。在礦山中采用數字測量技術進行測量時，需要根據測量的地點，例如：地面、井下和測量的內容進行針對性的測量控制。對于數字測量技術在的應用中以礦山企業整體的測量技術水平為前提，需要測量人員掌握相關的技術操作，全面認識操作的重點，從而促進數字測量技術在礦山中的應用。

1、GPS 技術在礦山測量中的運用

對于GPS 技術在礦山測量時，由于GPS 接收機的最佳測程的原因，需要將測量的基線長度控制在30km 之內，并選擇測量地的一處為基點，對基點進行GPS 觀測，從而推算出GPS 點的坐標，以此為近似值計算GPS 三維無約束的平差，，求得基點的平差值。GPS 高程的控制，一般是利用兩點之間的高差，用平差的方法計算GPS 各點的高程。在進行外業前，需要選擇最佳的時間進行測量。每臺接收機要配置技術人員2名，對講機1 臺。在測量車上需要電臺1 部。在進行測量時，要保持兩臺接收機同時開機和關機。進行嚴格的調整，采用儀器所配置的天線高的丈量桿，進行丈量兩次，最后取測量的平均值作為天線的斜高。值得注意的是，采用GPS 技術進行的礦山測量對地形條件和氣候條件要求較高。一般地形地勢不能海拔太高，且天氣要晴朗，多霧，多云的天氣不適合采用GPS技術進行礦山測量。因此，在采用GPS 技術進行礦山測量的時候，需要考慮所測量地點的實際情況。

2、RTK 技術在礦山測量中的運用

RTK是以載波相位觀測量為根據的實時差分的GPS測量技術。采用RTK 技術進行礦山測量的時候，需要注意參考站的接收機和流動站的接收機的轉換參數要相同。在測量前，流動站需要進行檢核，測量出來的數據需要采用統一的格式進行整理。在測量中，中線的位置需要測量確定，中折線的坐標確定后，通過RTK 測量技術能夠自動地顯示出接收機和中線之間的距離。以此確定出中線的位置。從而可以確定中線的位置。由于礦山所處的地形地勢的不同，尤其處于一些高山中，采用RTK 技術能夠提高測量的準確度。值得注意的是，在礦山測量中，采用RTK 技術發展控制點，原控制網轉換參數和坐標的轉換參數需要保持一致。測量時，對控制點發展 2 次，且2 次的互差不能大于以下的限差：△ X ≤ 0.05 m，△ H ≤ 0.05m。進而將發展點作為控制點使用。在礦山測量中，一般采用RTK 技術測量出的數據需要采用不同的數據輸出格式，需要對測量出的數據進行轉換。以轉換出的數據的平均精度來作為測量中的誤差。在 RTK 完成作業后，需要上交檢核點的坐標的成果，并且檢核點數不能少于總點數的 1%。因此，在礦山測量中采用RTK 技術進行測量需要技術人員熟練的操作技能，以及高水平的技術知識，在測量中需要對礦山地形地質多方面的了解，才能應用好RTK 技術，保證礦山的測量工作提供高效率和高精確度。

3、全面推動數字測量技術在礦山生產中應用

基于數字測量技術測量的高效性和精確性，礦山生產應大力推廣數字測量技術。從而礦山以自動化、信息化和智能化帶動整個礦山產業的發展。通過科學的發展數字測量技術，促進整個礦山行業的優化升級。推動數字測量技術有助于礦業企業的新興路線實施。有助于引進高技術的測量人才和先進的測量設備，促進礦山產業的發展。在礦山生產中通過應用數字測量技術能夠促進礦產資源的綜合開發，為礦山生產提供安全性的保障。因此，基于數字測量的種種優勢，礦產企業需要全面的推動數字測量技術在礦山生產中的應用，提高整個產業的核心競爭力，促進礦山產業的長遠發展。

三、數字礦山的前景與展望

隨著測繪科學技術的不斷發展，測量儀器設備越來越先進，建立系統的、全面的數字礦山是未來的趨勢。未來的采礦業發展方向及發展狀態將會有很大一部分依賴于數字礦山，這也將成為衡量一個礦山是否會健康持續發展的關鍵指標。然而，數字礦山的建設是一項長期、復雜并且龐大的系統工程。通過對數據采集和高速網絡傳輸技術、分布式空間數據庫和網絡GIS技術、空間數據倉庫和空間數據挖掘技術、三維可視化和虛擬現實技術、動態模擬和人工智能技術等的進一步研究改善實時性、交互性等方面，最終將會實現礦山的高度信息化、自動化和高效率，從而達到無人采礦和遙控采礦，從根源上解決礦井事故的發生。

結論

目前，礦山生產技術和礦山生產都進行很大的科學技術的進步，礦山測量的重要性越來越凸顯出來。本文首先對數字礦山的含義和礦山測量的任務進行了相應的分析，其次對礦山測量的研究內容與目標進行了探討，最后對礦山測量的工程化進行了相應的系統研究。相信本文的研究一定能為礦山測量技術在礦山建設中的發展起到非常重要的作用。

參考文獻

[1] 王偉.數字礦山系統分析與建模，山東煤炭科技，2017（02）.

[2] 曹菲，數字礦山及其關鍵技術探討[J].工程技術，2015（06）.

（作者身份證號：211282198710182438）