智能測繪創新技術在礦山工程測量中的應用

林曉虎

（福建省核工業二九五大隊，福建 龍巖 364000）

礦山在開采之前，對其進行測量并提供準確數值是保證其開采效率的根本，施工需要依照這些基礎數值來進行方案的預設，因此需要利用測繪技術來保證施工效率。隨著工業化進程的加快，對能源的需求越來越多，因此對測繪技術的要求越來越高。基于此相關研究人員研發了新的測繪技術，目的是通過高效測繪提升施工效率。

通過實現測量過程的優化，使采礦工程測量操作更加靈活可控。同時，在一些新型測繪工具的應用條件下，可以通過自動計算實現自動測繪，整個過程無需人工進行人工測繪[1]。因此，必須有效利用智能測繪創新技術，為礦山順利開采提供基礎。

1 智能測繪創新技術在礦山工程測量中的應用

1.1 繪制礦山工程測量流程圖

智能測繪創新技術可以通過檢測工程內礦區的特殊數值或危險情況設置正確的施工流程，進行開采需要設立智能測繪技術的空間站，該空間站可以利用衛星鎖定技術來采集礦區的各項數據指標，流動站收到數據回饋后，繪制了礦山工程測量的流程圖，如圖1所示。

如圖1所示，基于智能測繪技術進行建設工程規劃和礦山工程測量的第一步就是進行衛星預報。基于智能測繪技術的礦山工程檢測首先應進行衛星預測。在創建預測表時，需要將衛星的各項指標數據提前進行調試，包括衛星角度，觀測狀態等。第二步就是選擇和配置流動站。基于智能測繪技術的工程測量運行時，移動站應避開密集的建筑物、灌木叢或高壓線路。在正式測量之前，需要設置工作模式和通信模式，以及參考站和移動站[2]。第三步是初始化測量。基于智能測繪技術的礦山工程測量必須在初始化后完成，初始化通常采用靜態初始化。初始化后才能進行初次觀測。觀測時選用的觀測設備需要配備三腳架，且需要嚴格對準調平，觀測設備必須可以精確收集觀測數據。將觀察分為多個時期，如果兩個觀察值之間的差異小于3厘米，則需要將觀測中位數視為最終結果。否則，必須重新測量，直到滿足公差要求。

圖1 礦山工程測量流程圖

1.2 分析礦山測量精度

在分析礦山測量精度時，智能測繪技術往往利用了衛星觀測誤差，該誤差屬于傳播位置誤差，主要體現了傳播過程中的偏移量[3]，由于衛星信息傳播時，或多或少會受到電離層的影響，從而產生偏移，因此此時衛星產生的方向變化與實際的差值可以體現出礦山測量的精度變化，由于與幾何中心的差異導致的偏差與觀測期間傳入衛星信號的強度和方向有關。因此在測量時需要不斷變換參數，讀取一個最準確的參數值來進行測量。測量區域的地形必須均勻，否則則會影響測量結果，因此，測量區域的大小對礦山工程測量的準確性有很大影響，其精度分析公式如下（1）所示。

公式（1）中，M代表測量精度，X代表測量結果，Y、H代表測量系數。利用該公式測量出此時的礦山測量精度，不僅如此，利用公式（1）還可以計算出此時的擬合精度，該精度與區域選擇之間成反比關系。因此，在進行礦山工程測量時，應選擇合適的定位星座，以保證定位精度。換句話說，最佳觀測周期和衛星的數量應該通過嚴格的能見度觀測來選擇[4]。

1.3 擬合云配準可行性

多站拼接也是設置掃描點云配準可行性之前的一個重要問題，由于掃描環境、掃描區域、掃描儀幾何位置等因素的限制，需要通過多站掃描測量來恢復測量對象，從而選擇針對特定項目優化的測量方案，減少多站測量中的誤差，其也是保證云配準模型構建質量的前提。考慮到計算復雜和云配準的難度，需要將掃描場景中的四個球面目標的中心坐標擬合為一對公共坐標點，從而求解旋轉矩陣和平移矩陣。求解的過程不需要算法，而是需要利用實驗條件下的兩站云配準對迭代計算和初始值高速計算來進行驗證，驗證結果表明該算法可靠，計算過程簡單，對云配準可行性計算具有廣泛的適用性。

在擬合時，首先介紹云配準的原理和旋轉矩陣的表達方法。求解對角線變換問題時強調了四元數配準算法的過程，多站點云配準中的誤差模型推斷和最終驗證結果表明了算法的準確性。獲取目標物體完整測量信息的多站接口是當前的研究熱點，該接口的選取主要有兩種方法。一種是固定目標物體，改變掃描儀的幾何位置，另一種是固定掃描儀的幾何位置，改變目標物體。在處理點云時，其往往被認為是旋轉和變換點云坐標系的一部分。通過變換得到兩組點云數據，從而將兩個測量站整合到同一坐標系中，這也驗證了空間中的所有點都是集中的這一假設。

1.4 布設測量相控點

像控點是數字攝影測量中進行空三加密和測圖的基礎，像控點的具體布設方法、平面位置和高程的測量直接影響到后期空三處理、立體測圖、三維建模等的精度。像控點引起的誤差主要是只由于像控點布設方案不合理、像控點測量精度限制和刺點的精度限制引起的誤差。

像控點的布設方案是否合理，會直接影響到像控點的施測與解算，進而影響到數據處理精度和影像精度。像控點測量一般采用GPS-RTK方法進行測量，因此，像控點的測量精度影響因素取決于GPS-RTK的精度影響因素，主要包括與GPS衛星有關的誤差、與接收機有關的誤差、與信號傳播有關的誤差等。在像控點刺點方面，由于無人機飛行區域一般相對較小，導致可供布設像控點位的范圍就相對較小，因此，有時可能就會出現在整個任務飛行過程無法找到明顯地物刺點的狀況。

在實際工程測量中，測量參考點坐標滿足大多數地形參考點測量方法和精度要求。因此，根據測量的精度要求，像控點的布置應將平面點與高程點置于同一位置，最好同時測量平坦點和高點。

2 實例分析

2.1 李子窩高嶺土礦區現狀

福建省武平縣李子窩高嶺土礦區年開采20萬噸高嶺土項目位于武平縣城190°方向，直距21km處，隸屬武平縣下壩鄉大田村管轄。項目為新立礦山，礦區面積1.1393km2，開采標高：+392.5米至+235米。根據福建省核工業二九五大隊編制的《福建省武平縣李子窩礦區高嶺土礦詳查地質報告》及福建省國土資源評估中心對該報告的核實意見，項目5個礦體中，高嶺土礦類型資源儲量礦石量共366.92萬噸，礦山設計開采規模為20萬噸/年，分為5個礦體，采用山坡露天開采，采出的原礦直接運輸至礦區選礦廠進行選礦。

2.2 測量效果

分別使用智能測繪創新技術和普通的測繪技術對李子窩高嶺土礦區的不同地區的規劃高度進行測量，測量結果如表1所示。

表1 測量結果

根據表1可知，應用智能測繪創新技術進行礦山工程測量，其測量的數據更準確，因此，其具有一定的應用價值。

3 結束語

綜上所述，礦山測繪工作是實施礦山開采的基礎，也是一切工作的前提，將礦山的各項指標準確測量有助于后續的開采，因此本文研究了智能測繪技術在礦山工程各行測量的應用，驗證其可以有效提升測量精度，確保云配準擬合正確，且擁有極佳的誤差控制力，基于此進行了實例分析，證明其測量數據誤差小，更準確，有一定的應用價值。