智能測繪技術在露天礦山開采測量中的應用

李培智

（內蒙古太平礦業有限公司，內蒙古 巴彥淖爾 015300）

露天礦山開采測量的主要工作是對露天礦山的礦采場、排土場、運輸線路以及開采設備的位置等及西寧側梁。露天礦開采需要大量的測量工作，傳統測量方法在實際開采時會受到測量人員、測量設備以及其它外部條件的影響，造成勞動強度大，作業效率低的問題。傳統的測繪設備可以滿足大部分的開采測量任務，在規模較小的測繪工程中被廣泛的應用[1]。但隨著礦山開采技術的不斷提高，人們對于露天礦山的資源需求高度逐漸增加，傳統測繪設備已經無法滿足露天礦山開采的預期要求。因此智能測繪技術從中產生，智能測繪技術是一種以地理信息技術為基礎的數字化測繪方法，涉及到光學科技領域、電子技術領域、生物技術領域以及人工智能領域等多方面的學科，智能測繪技術主要結合數據中心構建統一的地理信息系統，并在系統運行的過程中實現對礦山地理信息的有效測量。

1 露天礦山測量工作現狀

①野外實際測量與調查工作較少；②礦區地質測量工作程度較低，投入實物工作量少，尤其是測量、取樣化驗、物理測試等工作量；③各種圖件內容過于簡單，質量較低，有些大比例尺地形地質圖，地形地圖是由小比例尺地形圖進行掃描，然后將其放大。這樣的形成的圖紙作為地圖質量太低。地形地質圖地層劃分較為簡單，沒有產狀、圖例，出現圖文不符，張冠李戴的現象。

2 智能測繪技術在露天礦山開采測量中的應用

2.1 露天礦山開采影像數據獲取

作為露天礦山開采測量作業后期所有數據處理的基礎，影像數據的質量直接影響著后期數據及成果輸出的好壞。利用智能測繪技術，針對不同的露天礦山測區，首先應當利用無人機遙感技術對影像數據獲取進行規劃，針對不同形狀測區，進行航線敷設設計。無人機遙感對影響數據獲取的主要流程為：對獲取任務進行分析；對任務區域內的相關資料采集；對露天礦山實地情況調研，選擇事宜的飛行場地；對無人機飛行計劃以及相關參數進行設定；無人機起飛前與著陸后對儀器檢查；對無人機飛行質量及獲取數據質量檢查；待完成任務后對無人機飛行資料整理并進行統一存儲。對于不同測區的高度差距一般不能超過0.32倍的相對航高，假設無人機的攝影比例尺為1:6000，則相對航高應為1/4。圖1為某地區露天礦山測區近東西方向航線設計示意圖。

圖1 某地區露天礦山測區近東西方向航線設計示意圖

航線的敷設為無人機獲取影響數據的飛行方向，通常情況下，為東西走向，若有其他相應要求時可根據實際露天礦山的地形走向敷設。若在敷設的航線中存在水域，例如河流、池塘等應當避免航線主點位于水域當中。采用GPS技術進行導航時應當確定航線首末兩端的地理坐標。

在對露天礦山開采測量區域進行低空無人機遙感航拍后，還需要在影像重疊區域中設置已知的控制測量點，通過已知點對影像進行糾偏，并進行與地面坐標系的連接，獲取像控點數據[2]。

2.2 開采位置地理坐標定位

智能測繪技術的應用還可實現對露天礦山開采位置的地理坐標定位。智能測繪技術在露天礦山開采測量應用時，利用當前GPS衛星的全覆蓋優勢，可以有效提高測量結果的精準度。首先嚴格按照GPS技術的相關操作守則，利用全球定位的衛星系統對露天礦山的地質進行所需的測量，其中包括相關的地理數據信息以及地質圖像信息等，通過數據信息的測量幫助開采人員觀察和計算。再根據測量結果，開采人員對露天礦山的控制網結構建設進行設計，并將完善的方案設計投放到實際的開采測量作業當中。

在利用智能測繪技術對露天礦山開采影像數據獲取時，測量不可避免的會受到一定外界條件因素造成的干擾，因此測量結果會存在一定的誤差，造成GPS衛星測量出現畸變。通過下述公式可有效對GPS衛星測量產生的畸變進行調整，從而得到準確的露天礦山開采位置地理坐標。

公式中，k1、k2、k3分別表示為徑向畸變差系數，在實際露天礦山開采過程中只考慮徑向畸變系數k1即可；（x，y）表示為對應像點坐標；r表示為像點向徑；x-x0表示為以影響數據主點為原點并經過各項誤差改正的像點坐標；（Δx，Δy）表示為相機畸變差在（x，y）方向上的改正數，通過上述公式，完成對開采位置地理坐標的定位。

2.3 規劃開采路線

針對露天礦山開采測量的特點，結合智能測繪技術中的車載移動測量技術，可制定出一套以移動掃描為主體，少量運用地理信息技術補充測量的作業方案。通過車載移動測量技術行車掃描、采集數據、數據處理以及后去補充測量實現該技術對露天礦山開采路線的規劃作業。前期掃描時需要注重露天礦區的交通管制，并嚴格按照行車避讓規則執行，制定出更加合理的行車掃描方案及掃描時間。在測量過程中應當采用引導車在前方按照相應的行車路線，測量車緊隨引導車后進行移動式掃描，以此保障設備行車的安全，實現更加有效、精準的激光點云數據采集。當進行外業數據采集時，首先要在已知、可控的測量點上建立GPS基準站，再選擇在露天礦山空曠的區域打開GPS和IMU并進行靜止對準以及機動對準操作。待完成操作后，根據數據采集得到的結果規劃礦山的開采路線，并結束對GPS的靜止對準操作。上述過程是為了讓智能測繪技術更加精準的確定開始及結束時的姿態及路線。

車載移動測量是智能測繪技術中一項全新的地理信息數據采集手段，其應用可為露天礦山開采測量提供更多類型的數據，在一定程度上豐富了露天礦山開采測量的內容同時也為數據的快速更新提供了全新的有效途徑。車載移動測量技術在外業數據采集時應當選擇三人為一個作業小組，其中一人主要負責對車輛的控制，一人負責對測量設備的操作，一人負責對車輛行駛的導航。與傳統的野外測量相比，車載移動測量有效降低了測量人員外業勞動的強度。

2.4 空間信息技術及其在露天礦測量中的應用

空間信息技術的主體核心是“3S”技術，即是遙感、全球定位系統、和地理信息系統。包括衛星遙感、航空遙感等，作為地形圖測繪的重要手段，并且得到廣泛的應用，使用衛星遙感地圖也是研究取得了一些有意義的結果，基于遙感數據建立數字地形模型，并應用于測繪工作得到了更多的應用程序。GPS作為一項引起傳統測繪觀念重大變革的技術，已經成為大地淵量的主要技術手段，也是最具潛力的全能型技術，在礦山測量、控制測量、工程測量、環境監測、防災減災以及交通運輸工具的導航發揮著重要的應用。傳統的映射的概念。地理信息系統是一個收集、處理、管理和分析與空間地理分布有關的數據的計算機技術系統。

2.5 智能測繪技術的應用舉例

①建立露天礦測量信息系統，由于以3s”技術為代表的現代測繪技術和以全站儀、GPS接收機等為代表的現代測繪儀器已具備了對礦山三維數據進行獲取、處理、存儲、分析的功能，因而以現代測繪技術為基礎，在計算機軟硬件及相關科學技術的支持下，完全可以建立集成化，自動化智能化的露天礦測量信息系統，該系統可以s軟件系統為基礎建立，并作為進一步建立礦區資源環境信息的基礎。②GPS技術在邊坡監測中的應用。通過GPS技術用于某露天礦區邊坡變形監測的研究，指出GPS技術用于邊坡監測具有以下優點：第一，在遠離變形區的穩定基點上進行觀測，克服了傳統技術在觀測距離上的局限性。第二，它可以保證測量的準確性，并且可以同時測量大量的監測點。第三，不需要點與點之間的觀測，靈活選擇監測點。第四，獲取點位置的三維變化信息，實現平面與高程的同步監測。五是領域簡單，自動化程度高；GPS與全站儀、光電測距儀有機結合，效率更高。因此，GPS技術用于邊坡監測具有多方面的優越性，完全可以滿足生產的要求。

3 結語

在當前經濟新常態下，社會對于露天礦山礦產資源的需求量呈現出不斷上升的趨勢，因此對于露天礦山開采測量工作提出了更加嚴格的要求。在這樣的時代背景下，露天礦山開采測量人員需要及時將傳統的作業觀念轉變，更新認識，將智能測繪技術充分應用到露天礦山開采測量當中，實現對露天礦山的數字化、系統化測量，并不斷提高對礦山開采環節地址信息數據的高效整合，從而推動礦山開采企業的健康發展。