測繪新技術在露天開采金屬礦山測量中的應用與分析

王曉東

（中國黃金集團內蒙古礦業有限公司，內蒙古 滿洲里 021400）

對于露天金屬礦山來說，想要對其內部資源進行開采，無論是前期的設計過程，還是后期恢復該區域地質環境的環節，均需要采用新技術對金屬礦山進行測繪。但由于礦山開采過程的特殊性，危巖體在開采過程中大面積形成，使得較多的開采礦山區域難以深入進行實地測量。在這種情況下，應用傳統技術確定區域數據不僅難度較大，同時給測繪人員帶來了極大的安全風險，對應得出的數據也難以保證其準確性。因此，測繪人員應就當下的幾種測繪新技術的應用進行深入分析，在保證其工作效率的同時，最大程度的降低測繪人員的工作安全風險。

1 露天金屬礦山測量內容

對露天金屬礦山進行測量，不僅包括地形測量與礦山控制區域測量，同時應對邊坡穩定性以及開采儲量進行深入探究，從而保證礦山開采過程中人員的安全性以及數據的準確性[1]。對于露天金屬礦山開采過程來說，需要測量的數據內容非常多，其對應的內容與環境所需要的測量方法有著諸多不同，選擇合適的測量方法，才能保證各項數據的精準度與應用效果。

2 技術優勢

相較于傳統的礦山測繪技術，新的測繪技術在實際的測量過程中表現出了諸多的技術優勢。第一是測繪技術應用后得出的數據精準度較高。傳統技術下進行的礦山測繪想要得出不同區域的各類數據，大多以人工測量為主，但這種測繪方式不僅效率極低，且得出的數據誤差也較大[2]。當前的新型測繪技術以電子儀器的應用為主，測繪效率較高且得出的最終結果有著較高的準確度；第二是數字化。應用的新型測繪技術中由于融入了諸多的先進計算機技術，得出的不僅僅是地形數據，同時也將其對應的圖像以數字化的方式快速傳輸到各個基站；第三是自動化。新型的測繪技術的應用過程中，無論是測量還是最終的繪圖，由于融入了諸多的自動化設備，各個環節均具有自動化特征，測繪工作的效率極高；第四是多樣化。傳統測繪技術的應用主要以數據二維平面圖展現出來，但新型測繪技術卻可以在計算機的輔助下將金屬礦山的地形地貌等以三維立體化的方式展現出來。

3 幾種常見的測繪技術

（1）全站儀。作為一種將機械、電力等融為一體的高科技測量設備，全站儀一直以來都是各個行業領域中不可或缺的主要測量設備，其在金屬礦山開采過程中的應用不僅幫助工作人員對水平角以及斜距等數據進行準確測量，同時測繪人員的工作效率也被大大提升。使用全站儀進行測量作業時，應結合地面與井下的地形地貌特征，建立完整的測繪控制平臺，將全站儀與控制平臺結合使用能夠快速建立金屬礦山區域特征所對應的立體數據庫，從而實現礦山礦層以及地表等地形基本數據的快速收集，為后續的施工作業提供了有效的理論依據[3]。生產作業過程中，全站儀不僅可以快速處理與收集數據，同時也幫助工作人員在惡劣的環境下完成地面以及地勢的測繪過程，大大減少了人工工作成本，因此全站儀也成為了應用最為廣泛的幾種測繪技術之一。

（2）GPS。GPS技術在人們的日常生活中應用極為廣泛，由于我國的絕大部分礦山地勢環境具有復雜化的特征，利用傳統的測繪方法測繪礦山的地形地貌等數據十分困難，復雜的地形地貌使得人們在進行實地測量時有著較大的危險性。而工作人員在應用GPS技術時，通過選擇遠程定位點能夠快速對作業區域進行相關的數據監測，極大的提升了測繪安全性。另外由于GPS技術受到周圍環境因素的影響較小，不僅操作起來較為簡單，收集的數據精準度也較高，在地形監測以及環境數據收集環節，GPS技術發揮了十分重要的作用。

（3）ISS測繪。慣性測量技術也被稱之為ISS測繪技術，通過將計算機加速度計量器以及陀螺儀等機械設備的整合，能夠快速確定對處于運動狀態的物體的相對地面的加速度。這一測繪方式由于受周圍環境因素的影響較小，因此不受復雜環境條件的限制且自動化的測量程度較高。通常情況下，該技術與GPS技術聯合應用。首先利用GPS技術對井下施工作業的區域進行坐標點定位，對施工環境以及礦山的表面地形等數據進行全面測量，最后對這些數據進行整理分析，為后續的礦山開采工作提供基本的數據支持。

4 SDCORS在露天金屬礦山測量中的應用

（1）技術概述。SDCORS是數字通信技術、網絡技術以及氣象分析預報等先進技術的整合結果，這使得SDCORS有極大的技術應用優勢。其主要由數據處理中心、數據傳輸中心以及基礎站網等部分組成，并通過整合區域氣象環境數據使其具有空間信息采集系統的應用特征，具有不間斷的應用特性，現如今已經逐漸成為了區域坐標框架建設與功能維持的重要手段。

（2）控制測量。想要對礦區各區域進行測量控制，控制技術的測量結果準確性環節是保證數據精準性以及技術應用優勢充分發揮的重要基礎。金屬礦山露天開采由于施工的特殊性，有高等級特征的周邊控制點被開采過程破壞的極其嚴重，需要對控制點的可用性以及兼容性進行深入分析。但由于其中的大部分均已無法在正常條件下進行使用，因此一般進行平面控制測量時均以基準站為起算點，利用靜態測量方法對區域的各類數據進行監測。基準站長期觀測以及高等級控制點聯合監測的方式，使得得出的區域數據具有精準度高的特性。在應用該種測量方式時，不需要設置大量的信息接收機，利用固定的基礎站即可進行數據監測與測量，大大減少了測量成本。為保證數據的測量精度，應根據周圍的環境情況適當對靜態觀測時段的長度進行延長，時間通常在120分鐘以上。

（3）地形測量。這種技術在對地形數據進行采集與分析時通常與全站儀相結合，應根據區域環境的具體特征選擇合適的數據測量分析方式。若是沒有較為明顯的遮擋物，且信號較好，那么可以直接采用此種技術對零散數據進行采集；若不能獲得固定點，那么對該區域進行數據采集時應首先使用RTK技術設置圖根控制點，隨后在其基礎上結合應用全站儀進行零散數據的采集與分析。

部分礦區面積較小使得其可以在已經確定的礦區控制點基礎上，對區域坐標進行轉換，轉換完成后即可按照相關的工程測量規范，對區域數據進行采集與分析。測繪過程中應注意首先確定各類儀器的測量交界區域，從而避免重復測量現象出現。使用此種技術進行圖根點測量時，無論哪一個圖根點通常都需要觀測兩次，對得出的數據進行驗證時若是數據滿足平面位置較差小于三厘米、高程較差小于五厘米的數據標準，那么就可以取數據的平均值作為本次觀測的最終數據。測量完成后，需要將得出的數據延伸至圖形編輯軟件中，結合礦山的環境條件將地形地貌繪制成圖，并對有疑問的區域進行重點標注以便后期進行現場的數據核實。地形圖繪制完成后，應對數據進行抽樣檢測，根據數據檢測過程編制技術總結報告，經二次檢驗合格后方可正常使用。

5 無人機航空攝影測量

（1）技術概述。無人機是一種無人駕駛航空器，其由于具備無線遙控設備，以一對應程序能夠實現數字遙感設備的自動化拍攝，從而對區域的數據進行調查與監測。這種新型的數據采集方式具有成本低以及工作效率高的特征，也操作起來較為靈活，尤其是在具有特殊地形特征的金屬礦山數據監測中，更是充分發揮了其應用優勢。

（2）針對露天金屬礦山的測量流程。無人機對金屬礦山區域數據進行采集時，主要包括平差處理、賣藝航空攝影以及數據輸出的，低空攝影的方式使得其能夠對指定區域的數據進行完成采集，同時實現采集數據的快速輸出，遠程控制的特點大大提升了工作人員數據采集過程的安全性。

6 地面三維激光掃描

（1）技術概述。地面三維激光掃描是一種新型的空間信息數據獲取手段，通常由軟件控制系統、掃描儀旋轉平臺以及數據處理系統等部件組成，由于其具有快速收集復雜環境地形數據的應用特性，對復雜區域數據進行采集時具有天然的應用優勢，能夠實現對區域目標三維模型的快速構建。

該技術的工作原理是首先發射激光脈沖，用反光鏡的快速旋轉過程將激光脈沖定位到目標區域，反復掃描幫助儀器快速確定距離，并根據角度的變化得到區域地形控制點的三維坐標，經過軟件處理后最終形成區域地形的三維圖。

對目標區域進行掃描前，應首先利用全站儀與GPS技術在目標區域內布設一些掃描控制點，將這些控制點的數據統一上傳后，能夠將其坐標系數據轉化為絕對大地坐標系，為后續數據分析提供基礎內容。

（2）工作流程。利用地面三維激光掃描技術進行金屬礦山的區域數據采集與分析，可以將其分為外業數據采集、內業數據采集以及前期規劃設計等操作步驟。通過對場地的勘探以及掃描站點的布置，能夠幫助進行后期的數據整合并重建該區域的地形模型，最終完成模型可視化以及數據整理的過程，為模型的應用服務提供數據基礎。相較于傳統的人工測繪方式，地面三維激光掃描技術能夠對人員暫時無法到達的特殊區域進行數據采集。這種信息采集方式相較于傳統的單點采集模式，獲取較為簡單，數據量獲取甚至能夠達到30萬點每秒，外業工作的時間被大大縮短使得工作效率有了大幅度的提升，在獲得具有高精度特性的三維數據后能夠快速根據數據進行三維模型的構建。

7 結語

綜上所述，利用新型的測繪技術不僅能夠有效提升測繪結果的準確性，同時由于新技術的應用能夠避免人們進入到特殊的地形環境，從而降低安全事故的發生風險。希望未來這些新型技術能夠在實踐過程中不斷得到更新與發展，為智能化數據測量工作提供更為完善的技術支持。