數字化測繪技術在礦山地質測量中的有效應用

劉金芳

（廣東省有色地質測繪院，廣州510000）

1 數字化測繪技術的特點

1.1 自動化程度高

數字化測繪技術可以和計算機技術融合，在測繪過程中，通過應用CASS、AUTO CAD 等繪圖軟件，可以自動計算、分析、識別各項信息，最終準確選擇所需的圖示符號，確保地形圖的美觀與規范性，同時，可以將數字化測繪技術得到的測量成果作為底圖進行規劃和設計，滿足各類項目的需求，大大提高了測繪生產作業的自動化程度。

1.2 測繪準確度高

在數字化測繪技術工作流程中，可采用自動采集的方式采集數據，還可以利用先進的三維坐標定位技術及時儲存信息，使人工計算和控制誤差得到了明顯的降低[1]。

1.3 圖形屬性信息豐富

通過計算機的模擬，數字化測繪技術可以在屏幕上直觀、生動地反映地形、地貌特征，準確、快速獲取地物符號，提升制圖的整體速度，完美呈現復雜的地圖，有效整合地物之間的關系、具體位置等屬性，豐富地形圖的內容，保障地形圖的規范性。

1.4 信息存儲便捷

數字化測繪技術能夠自動存儲信息，省去了很多不必要的環節，如數字化產品保存、存放等，針對數字化產品操作、存放進行了優化，但不會影響信息的準確性。

2 數字化測繪技術在礦山地質測量中的作用

2.1 數字化處理工程測繪圖像

數字化處理工程測繪圖像的工作原理則是利用一些分層數據存儲的方法實現圖像處理，將一些矢量化處理原圖的數據最小化，然后可以對圖層中的一些屬性展開分析，快速得到圖形中的信息，同時能夠有效處理信息，對一些不完善的信息進行補充，對后續工程的測量提供了很多便利條件。傳統的礦山地質測繪圖像數據處理的過程中，很容易受到一些外界因素的影響，使工程測繪圖像處理不精準，數字化測繪技術則有效地避免了這一情況的發生，提升了原圖數據處理的準確性。

2.2 航測數字成圖技術

在當前礦山地質工程施工與測量的過程中，利用數字測繪技術可以通過航空拍攝的形式進行地面數字信息的采集，然后利用計算機技術進行信息處理，有效整合地面信息，從而形成礦山地質數據圖形的有效信息。在數字化測繪技術中應用航天測繪數字成圖技術進行礦山地質的測繪，將工程施工測量環節的成本最小化，極大地提升了測繪效率和質量。

3 數字化測繪技術在礦山地質測量中的應用

某礦山地質測繪項目的主要內容是測區范圍內1∶2 000 地形圖成果生成。該項目使用機載LIDAR 航攝方式，獲取激光點云數據、影像數據，對各項數據進行處理，提交過程成果，最終成果為1∶2000 比例尺的帶狀地形圖。

3.1 基礎控制測量

首先，選點。合理布設項目控制點，將點位選擇在基礎穩定、便于長時間保存的位置，以滿足航測要求。其次，埋石與編號。項目控制點是現澆混凝土樁，根據規范和技術要求的規格完成埋設工作，控制樁是平面樁和高程樁組合形式，共布設6 個控制點，編號形式是字母+數字，如LB01。再次，外業觀測。項目根據實際需求選擇四等GPS 觀測方式，以滿足規范、技術要求。最后，數據處理。采用四等GPS 靜態觀測聯測CORS 基站，選擇周邊覆蓋測區的GDCORS 基準站作為起點，平差處理方式是利用武漢大學Power Net 軟件在三維坐標系下進行處理，控制點正常高在似大地水準面模型中內插獲取。

3.2 航空攝影及LIDAR 數據處理

該項目使用機載雷達掃描技術（LIDAR），使用的設備是ZT-R250 系統、無人機是大疆創新M600PRO 型旋翼無人機，飛行模式是先使用雷達掃描模式采集點云數據，隨后采集正射影像數據。首先，導航文件制作，實行POS 姿態數據、地面GPS 基站數據整合處理方式，獲取導航數據文件，輸出結果是HHMMSS 航次導航文件（sbet*.out 和vnav*.out）。其次，控制文件制作，檢查航帶是否出現漏飛問題，在覆蓋數據范圍內制作控制文件，輸出成果是生成“××航次控制文件”，在單挑航帶數據量過大的情況下，應分段進行。最后，三維激光點云坐標計算，采用預處理+航帶校正方式，針對原始激光數據進行預處理，隨后生成原始的三維激光點云數據，根據實測平面、高程控制點做好平面、高程校正工作，準確計算地表目標物的空間三維坐標。

3.3 DEM 制作

基于不規則三角網原理，利用TerraSolid 軟件從機載LiDAR 點云數據中分離地面點和非地物點，然后將地面點通過不規則三角網或格網等構建DEM。主要制作流程為：（1）格網化。針對校正過的點云數據進行處理，根據點云坐標值按照相應的點間隔插入規則格網中，這樣點云數據會被分成指定大小的圖幅。（2）填補小縫隙。針對格網化的點云數據進行填充、處理，使用周圍點灰度值填充影像中的小縫隙、小黑洞，使其具備一定的高程值，保證影像不出現黑洞。（3）去除粗差點。針對填充處理的點云數據進行去除高點處理，重點去除高于地面點、地物點的粗差點。（4）生成浮雕影像。將經過填充、去除粗差點處理的點云數據生成浮雕影像、點云數據生成三維模型，直觀反映地表的實際情況。（5）過濾。在填充、去除粗差點處理后的點云數據中做好過濾處理工作，過濾處理的重點是地表中的地物，如房屋、植被等，便于生成地表模型。過濾過程中，應做好過濾參數試驗，提高數據成果質量，在完成參數試驗后，將其應用到所有過濾命令中。（6）手工編輯。過濾處理后會出現具有黑洞的影像，黑洞主要是過濾的地物，這時需要采用人工干預處理方式，手工擦除未過濾掉的地物。（7）內插。在完成手工編輯工作后，影像中也會出現較多黑洞，技術人員使用黑洞周邊的高程點將黑洞內插上，保證地面平坦，經過內插處理的影像、地物基本會被去掉，這些地面相對平坦、光滑。（8）裁剪重疊區。針對內插后的DEM 影像進行裁剪，裁剪掉每幅圖像邊緣的重疊區域，隨后生成DEM 模型。

3.4 DOM 制作

數字正射影像圖DOM 處理主要流程及要點：（1）影像糾正，具體流程是航跡文件制作、解算各像片的外方位元素、像片相對定向、采用像控點絕對定向。（2）影像勻色、處理。做好影像色彩、亮度、對比度的調整、勻色處理工作，縮小影像之間的色調差異，保證地物色彩的真實性，避免出現勻色處理痕跡，在遇到影像臟點、模糊、錯誤、扭曲、變形、劃痕等問題時，應及時查出原因并予以處理。（3）鑲嵌。處理要點：鑲嵌線盡量走直線，避免選取小角度折線，取近似直線的平滑曲線效果最佳；盡量確保重要地物，如房屋集中區的完整性；要避讓高大建筑物。

3.5 DLG 制作

本項目1∶2 000 地形圖采用“激光點云輔助正射影像進行矢量化法”進行繪制，外業調繪成圖，此方法與傳統航測地形圖有很大不同。數字線劃圖制作流程如圖1 所示。

圖1 數字線劃圖（DLG）作業流程

由此可見，占礦山地形圖最大工作量的等高線繪制是利用激光點云數據自動生成，結合DOM 輔助糾正、外業調繪完成。三維激光掃描技術測量與現在常規的外業RTK 采集數據+內業展高程點成圖的方式對比，極大地減少了外業作業人員的工作量，加快了作業進度，降低了惡劣環境作業的風險，提高了數據精度，對比人工測量方式可能會漏測比較關鍵的特征點，但是，三維激光掃描技術可以全范圍穿透植被采集到地面高程點數據，可制作精度更高的地形圖成果，這對主要計算開采量為目的礦山測量項目是最關鍵的基礎資料。

4 結語

綜上所述，三維激光掃描技術與新興技術的融合，大數據與人工智能等技術在點云數據處理方面的大量應用極大地提高了礦山測繪的效率與成果質量。