測繪新技術在露天開采金屬礦山測量中的應用

吳 松

（中鐵九局大連分公司，遼寧 大連 116600）

如今，測繪新技術發展水平顯著提高，露天金屬礦山設計、開采和后期地質環境恢復治理工作中，測繪新技術發揮著極為關鍵的作用，工作過程中也形成了諸多的危險巖體。傳統測量方法無法獲取精確數據，且效率低下，新測繪技術的應用，則可充分保證采礦的效率與安全。

1 露天金屬礦山的重點測量內容

近年來，隨著社會生產力的加大，對金屬礦產資源的需求也隨之擴張。這也推動了金屬礦山開采工作的進一步發展。由于絕大多數金屬礦山都是在露天環境下開采的，所以，極易受到外界環境的干擾。此時，測繪測量工作顯得尤為重要。只有深入開采現場展開全面的測繪測量，掌控現場的環境特點，才能促進開采工作的安全有序開展。開采測繪測量工作繁瑣復雜，采用的方法多樣。為此，相關人員要結合礦區地理環境、氣候環境、自然環境、測量內容和測量精度要求，選擇適宜的測繪測量技術。以某金屬礦山為例，在露天開采工作中的測繪測量環節聯合采用SDCORS、無人機航空攝影測量、地面三維激光掃描等尖端技術，取得了良好的應用成效。

2 測繪測量技術在金屬礦山露天開采中的主要作用

（1）保障開采施工的正常進行。在金屬礦山露天開采中，往往需要根據施工的實際情況對設計圖紙做出相應調整，這時就需要技術人員利用測繪測量技術對采場現狀進行大比例尺地形圖測繪，將采場的地物、地貌、地質情況等在圖上體現出來，為設計人員提供精準的采場數據以便設計人員根據實際情況對設計圖紙做出相應的調整，保障后續施工的正常進行。在金屬礦山露天開采中，采礦和剝巖工作往往同時進行，而露天開采的金屬礦山地質條件一般較為復雜，這時就需要利用測繪測量技術明確礦巖界線，減少礦石損失和礦石貧化。

（2）降低發生礦井安全事故的概率。金屬礦山露天開采作業存在各種各樣的風險因素，極易誘發安全事故。常見的安全事故包括滑坡、片幫、邊坡結構崩塌和地表不規則沉降等。這一系列安全事故不僅會對開采單位造成經濟損失，還會產生難以挽回的人員傷亡。而積極開展礦山測繪測量工作，可以及時發現和排除潛在安全隱患，降低安全事故發生率，實現礦山開采作業經濟效益、社會效益與生態效益最大化。

3 測繪新技術在金屬礦山測量中的應用

3.1 SDCORS的應用

（1）技術概述。SDCORS技術集合了各類尖端技術的優勢特點。SDCORS系統主要由數據處理終端控制中心、基準站和數據互聯傳輸共享中心組成。通過架構的空間數據信息采集系統，對監測區域內的氣象數據信息進行連續不間斷的采集，根據數據信息的客觀變化規律，預判區域的氣象環境變化情況。SDCORS系統也是金屬礦山露天開采作業中的主要測繪測量技術。

（2）控制測量。若想對礦區的各個區域實行精準測量，必須采取科學合理的控制技術。由于金屬礦山露天開采作業具有一定的特殊性，會對開采現場周邊區域的顯著特征點造成不同程度的破壞，所以，測繪測量人員應對各個控制點的兼容性、合理性與可行性加以深度分析。由于絕大多數顯著特征點無法在開采環境條件下正常投入使用，測繪測量人員往往會將基準站作為平面控制測量的起算點，采用靜態測量方法對整個開采區域實行連續不間斷監測。這種監測方式不需要設置大量的信息接收機，單純利用固定的基準站完成監測即可，不僅可以節省大量的投資成本，還可以保證監測結果的完整性與精確性。

（3）地形測量。SDCORS技術需要與全站儀配合采集和分析地形數據，結合區域環境的特征選擇數據測量分析的方法。若無明顯的遮擋物，且信號相對穩定，則可直接應用該技術采集零散的數據。如無法準確獲取固定點，則在該點采集數據的過程中，要先合理利用RTK技術設置圖根控制點，之后以全站儀采集和分析零散數據。

測繪工作中，工作人員要使用多種不同的專業儀器測量交界區域，防止出現重復測量問題，所有涂點均需觀測兩次。加強數據驗證，若數據與平面位置的偏差不超過3cm，高程差不超過5cm，則可以獲取數據的平均值作為最終的觀測數據。完成測量工作后，要將數據直接錄入到圖形編輯軟件之中，充分考慮礦山的自然條件，繪制地形地貌圖，并對重點區域做好標注工作，為核實數據創造條件。繪制地形圖后，應開展數據抽樣檢測工作，利用數據檢測過程編程技術編制總結報告，通過二次檢驗后，方可應用于日常工作當中。

（4）精度檢核與分析。在實際測繪測量中，通過對兩次圖根的重復檢測結果以及全站儀的檢測結果進行審驗校對，可以進一步提升SDCORS-RTK的測繪測量時效性與精準性。如果兩次圖根重復檢測所處的環境條件、所采用的工具方法相同，那么，可視為同精度監測。

由此可知，SDCORS技術的實踐應用，可以提升金屬礦山露天開采作業中測繪測量工作的精確性。

表1 全站儀精度檢核表

3.2 無人機航空攝影測量的應用

（1）無人機航空攝影測量概述。無人機技術是一種應用無線遙控設備和自備程序控制無人駕駛航行器的技術形式。無人機航空攝影系統中，無人駕駛飛行器是最為重要的飛行平臺，其也可搭載RS技術完成拍攝任務，充分體現實時調查和監測的功能。

（2）測量流程。無人機航空攝影測量中的內容較多，其中，外業航空攝影、數據預處理、平差處理、空三加密和數據輸出均是無人機航空攝影測量中的主要內容。

（3）精度檢驗與分析。完成數據采集工作后，應仔細檢驗數據的精度，組織開展質量評價工作。應用SDCORSRTK技術測量地物點的精確坐標，并與無人機航空攝影測量坐標綜合比對，將SDCORS-RTK坐標作為基準，準確計算平面和高程誤差，計算結果如表2所示：

表2 無人機低空攝影測量精度統計表

從表2不難看出，無人機航空攝影測量平面誤差和高程誤差均滿足相關規范和制度要求，其也高度滿足了礦區1:1000比例尺地形測量精度要求。

3.3 地面三維激光掃描的應用

（1）技術簡介。地面三維激光掃描是一種全新的獲取重要空間信息的方式和途徑。地面三維激光掃描系統，由軟件控制系統、掃描儀旋轉平臺和數據處理系統等重要構件構成。該技術收集復雜環境地形數據的速度較快，且在采集的過程中，應用優勢十分明顯，可滿足短時間內創建目標三維模型的要求。

（2）操作流程。應用地面三維激光掃描技術采集和分析金屬礦山的地域數據時，可將其分為外業數據采集、內業數據采集和前期規劃設計等方面內容。與傳統人工測繪模式相比，地面三維激光掃描技術能夠采集特殊區域和人員無法涉及到的區域數據。與傳統的單點采集模式相比，該數據采集模式獲取數據的方法相對簡單，獲取的數據量可達到30萬點/秒。外業人員的工作時間明顯縮短，工作效率得到顯著提高，獲取高精度特征三維數據后便可以較快的速度結合相關數據，創建三維模型。

（3）精度檢驗與分析。應用免棱鏡全站儀檢查三維激光掃描的結果精度，全站儀測量得出的結果即為真值，計算三維激光掃描結果中的誤差。計算中發現，三維激光掃描成果平面位置誤差為±0.078cm，高程誤差為±0.12cm。從上述數據不難看出，地面三維激光掃描可全方位滿足礦區地形測量、儲量測量和方量測量中對精度提出的各項要求。

4 測量中的問題和相應解決對策

露天金屬礦山測量工作中的影響因素較多，因此，測量中也出現了諸多的問題，如測量數據不穩定、導線點應用偏差等。上述問題直接影響了測量工作的效率，而且也關乎測量數據的精準度。為了有效解決上述問題，需要采取科學有效的應對措施。下面就將對此展開具體探究。

4.1 測量數據不穩定

露天礦測量工作中，作業環境的復雜度較高，該種情況直接影響了露天礦的測量精度。在外業數據采集時要選擇合適的時間和儀器進行數據采集，數據采集結束后及時對采集到的數據進行檢核，對于不合格的數據及時進行補測以保證測量數據的準確。

4.2 導線點應用偏差

露天礦測量工作中，由于多種因素的影響，容易出現到導線點測量偏差，這里人為因素是引發導線點偏差的主要原因。操作人員在儀器操作中，對細節的把控不夠嚴格，出現了操作失誤。工作人員也由此作出了錯誤的判斷，導線點移位問題也成為測量中較為普遍的問題，極大程度地降低了測量結果的精度，在降低工作效率的同時，還會在日后的露天礦開采工作中引發不同類型和不同程度的安全隱患。對此，測量人員需要在測量工作中增強責任意識，多次測量導線點，嚴格按照規范要求操作儀器設備，以此獲得更加安全、可靠的數據信息，與此同時也可充分發揮測繪新技術的作用與價值。

5 結語

合理應用并分析工程測量技術在露天采礦環節的應用，能夠保證采礦工作的效率，提高測量的精度，進而明確空區體積及采空區空間的位置關系，便于采空區模型在任意位置和任意方向切割，最終獲取更為可靠和準確的空間數據，為工作人員采集與整理周邊采礦數據創造便利條件，維護礦山作業安全性。