3S技術在金屬礦山測量中的應用

滑 舸

（江西省自然資源廳國土資源交易中心技術部，江西 南昌 330025）

3S技術在金屬礦山測量中具有突出的高效、準確、快速、全天候、自動化、高效益的特點。其不僅可以分層、分類別收集、管理金屬礦山測量的各種信息，而且可以對其進行組合分析、再分析，為金屬礦山資源勘探、金屬礦山勘探規劃決策、動態監測提供充足地理信息支持。因此，對3S技術在金屬礦山測量中的應用進行適當分析具有非常重要的意義。

1 3S技術概述

3S技術是GIS（地理信息系統）、RS（遙感技術）、GPS（全球衛星定位系統）的簡稱，在實際應用過程中，3S技術需要將衛星定位、空間技術、計算機技術、傳感器技術、信息通信技術進行有效串聯，對空間信息進行采集、管理、闡述、處理、剖析、應用[1]。

2 3S技術在金屬礦山測量中的應用優勢

（1）高精度。在金屬礦山測量中合理利用3S技術，可以實現高精度測量，同步提高金屬礦山地表移動監測、地面控制測量精度[2]。特別是全球衛星定位系統實時動態載波相位差分技術，可以達到厘米級觀測精度，甚至毫米級觀測精度。在滿足金屬礦山不同比例尺圖像測量需求的同時，也可以為金屬礦山開采決策順利下達提供保障。

（2）自動化。傳統金屬礦山測量手段主要是利用布設礦區變形監測網的方式。即進行水平二維網、地表沉降變形一維網的恰當設置，并利用三角測量、水準測量的方式，對地表沉降進行監測。整個過程持續時間較長，且勞動強度較大。而在金屬礦山測量中利用3S技術，可以實現自動化監測，降低勞動強度。

3 3S技術在金屬礦山測量中的應用措施

（1）地理信息系統應用。地理信息系統在金屬礦山測量中主要應用于礦山管理信息系統建立、多源數據找礦模型構建、三維找礦。首先，基于地理信息系統的礦山管理信息系統主要包括沉降監測、巷道開挖、礦山設計開采、環境評估、土地復墾等多個環節。在基于地理信息系統的礦山管理信息系統構建過程中，可以集成礦山開采沉降可視化、礦區生態環境評價、煤礦瓦斯管理信息系統、煤礦安全管理系統等系統，為金屬礦山測量數據的實時分享提供依據。其次，基于地理信息系統的多源數據找礦模型主要是全面匯集地球物理信息、基礎地質資料及其他遙感信息。從不同來源數據空間屬性入手，進行信息處理，為金屬礦山開挖設計提供充足數據支持。最后，三維找礦主要是利用三維地學模擬技術，從客觀層面，對金屬礦山實體進行分析。同時直觀、精確的圈分金屬礦體邊界，為金屬礦山地下地質體解釋及深層找礦預測提供依據。

（2）遙感技術應用。遙感技術在金屬礦山測量中主要用于地表沉降監測、地形圖繪制。其中在金屬礦山地表沉降監測時，可以利用遙感合成孔徑雷達干涉測量，配合差分干涉測量，通過雷達信號行為信息，提取金屬礦山表面三維信息，精確測量金屬礦山地面點高程動態變化情況。在實際應用過程中，該項技術不僅可以準確檢測由自然因素引起的金屬礦山地表變化，而且可以觀測由人為因素導致的金屬礦石地表形狀變化；而遙感技術在金屬礦山地形圖繪制中的應用，可以獲得米級、甚至亞米級地面分辨率的遙感圖像，如1:5000、1:2500等大比例尺全色高分辨率影視圖，可以為金屬礦山生態環境調查、礦山生態環境修復、采礦塌陷區域數據提取等提供充足支持。

（3）全球衛星定位系統應用。全球衛星定位系統主要應用于金屬礦山地表移動監測、地面控制測量、地面碎部測量等模塊。

首先，在金屬礦山地表移動監測時，考慮到金屬礦山地表移動監測環境復雜程度較高，對技術具有較高的要求。因此，可以利用全球衛星定位系統，根據監測對象差異，進行動態測量、靜態測量、快速靜態測量手段的恰當選擇。同時為保證全球衛星定位系統測得高程精度，可以直接利用全球衛星定位系統高程變化數值作為測量區域垂直形狀變化觀測量。其次，在金屬礦山地面控制測量時，可以結合金屬礦山工程需要及一般選點基本要求，進行一定形狀控制網的設置。需要注意的是，在控制點選擇時，應優先選擇視野開闊區域、同一高程面洞口，保證常規儀器加密及坐標系轉換過程順利進行，最大限度降低垂線偏差。最后，在金屬礦山地面碎部測量時，可以利用全球衛星定位系統實時動態載波相位差分技術。在保證每一工作組采集碎部點在千個以上的情況下，進行兩個測站載波相位觀測值差分方式的實時觀測處理，實現一次測量多次應用。

4 3S集成技術應用

3S集成技術是當前金屬礦山空間信息測量技術體系核心，也是宏觀把控金屬礦山資源、生態環境情況的主要工具。因此，在3S集成技術應用于金屬礦山環境監測時，首先，需要明確金屬礦山測量內容。主要為土地利用現狀、地質災害（地面塌陷及滑坡等）、空氣狀況監測、地表及地下水體監測、植被覆蓋狀況監測等。其次，在監測內容確定后，可以利用全球衛星定位技術、遙感技術結合，獲得金屬礦山地表信息。必要情況下，還可以將上述技術與空間狀況監測等非空間技術手段結合，獲得全面金屬礦山資源環境監測信息。具體資源監測流程主要為前、后時相衛星影像及不同時間1/50000地形圖（或1/2000地形圖）糾正融合→疊置比較→變化信息識別→定位量測→資源環境變化比較及全球定位野外抽樣監測→精度評價及錯誤修正→土地利用及植被覆蓋變化數據統計分析等；而對于不同時間金屬礦區調查資源及影像判讀樣本庫，可以直接通過人機交互半自動化影像判讀，獲得金屬礦區土地利用及植被覆蓋情況柵格圖后，進行進一步統計剖析。最后，在金屬礦山檢測信息獲取后，可以依托地理信息系統，以全球定位衛星影像數據、遙感數據及水文統計數據等相關數據為主要數據源，在現有矢量數據的支持下，進行礦區資源環境時空數據庫的構建。基于3S集成技術的礦區資源環境時空數據庫主要包括多比例尺地形圖及DTM庫、土地利用及植被覆蓋狀況庫、空氣質量狀況信息庫、行政區劃庫及井田邊界庫、水體狀況信息庫、金屬資源賦存庫、礦區多時相高分辨率衛星影像庫、遙感信息庫等。

5 總結

綜上所述，3S技術是將全球衛星定位系統、地理信息系統、遙感技術緊密連接的信息化技術，其可以實現對金屬礦山測量中不同類型環境信息、空間信息的快速、準確、穩定處理、收集、輸出。因此，在金屬礦山測量過程中，相關人員應正確認識3S技術優勢。結合測量任務要求，進行3S技術應用方案的科學設置，保證金屬礦山測量效益、效率同步提升。