關(guān)于數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量中的實踐探討

張雪松

（山西地寶能源有限公司，山西 太原 030045）

數(shù)字化測量技術(shù)是一種主流技術(shù)，有助于提高礦產(chǎn)測量的水平，目前應(yīng)用于礦山的安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)中，取得了顯著的技術(shù)應(yīng)用成果。在數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用下，人工操作的勞動強度有所降低，礦山測量更加的精準、高效，在數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用中，礦山測量活動獲取了新技術(shù)的支持，提高了礦山測量的信息化數(shù)字化水平，推動了我國礦山測量活動的順利實施。

1 數(shù)字化測量技術(shù)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的測量方式主要是以常規(guī)的地面定位技術(shù)為主，按照光學(xué)儀器和鋼尺測量的模式進行測量，所獲取的結(jié)果準確性、全面性不足，而且容易受到外界環(huán)境條件的影響，發(fā)生數(shù)據(jù)結(jié)果的波動，其中需要投入大量的人力資源、物力資源。隨著數(shù)字化時代的到來，現(xiàn)代礦山作業(yè)對測量工作提出了更高的要求，要向著智能化、精準化的方向，提高礦山測量的技術(shù)水平，已經(jīng)成為了礦山測量工作必然的轉(zhuǎn)型趨勢。利用數(shù)字化測量技術(shù)，建立起綜合型的測量技術(shù)體系，可以對數(shù)據(jù)信息進行準確的收集，掌握礦山的各種地質(zhì)信息情況，構(gòu)建起礦山數(shù)字化測量系統(tǒng)。其中涵蓋信息采集系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、功能系統(tǒng)、包裝系統(tǒng)、核心系統(tǒng)，構(gòu)建起數(shù)字礦山系統(tǒng)，進行礦山生產(chǎn)和運營活動，取得了理想的技術(shù)應(yīng)用成果，數(shù)字化測圖的運行示意圖見圖1。

圖1 數(shù)字化測圖的運行示意圖

1.1 信息采集系統(tǒng)

信息采集系統(tǒng)指的是將礦山開采過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息搜集、整理、存儲起來，其中涵蓋了礦山測量系統(tǒng)、勘察系統(tǒng)、傳輸和記錄數(shù)據(jù)信息的系統(tǒng)。不同的子系統(tǒng)之間形成了相互協(xié)調(diào)的關(guān)系，共同進行對信息資料的數(shù)據(jù)化、數(shù)字化管理。

1.2 調(diào)度系統(tǒng)

調(diào)度系統(tǒng)指的是對數(shù)據(jù)訪問進行控制，通過拓展建設(shè)和維護，以及傳輸功能、繪圖功能的應(yīng)用，實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)信息的訪問控制，保證生產(chǎn)調(diào)度和開放端口之間的協(xié)調(diào)性。

1.3 功能系統(tǒng)

在數(shù)字礦山系統(tǒng)中，功能系統(tǒng)是重要的構(gòu)成部分，功能系統(tǒng)負責(zé)專業(yè)的虛擬和分析研究功能，確保數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用可以發(fā)揮出有效的功能，為數(shù)字礦山系統(tǒng)的運行提供支持和保障，促使數(shù)字化測量活動的精準運行。

1.4 包裝系統(tǒng)

在礦山測量中利用數(shù)字化測量技術(shù)，其中要涵蓋包裝系統(tǒng)這一關(guān)鍵的程序，包裝系統(tǒng)為數(shù)字化礦山系統(tǒng)，提供模型工具，在不同的地理環(huán)境下，可以篩選礦山數(shù)據(jù)資料和有關(guān)的信息資源。

1.5 核心系統(tǒng)

核心系統(tǒng)是統(tǒng)一化管理各種模具和信息資料數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，在數(shù)字化測量礦山的系統(tǒng)中可以形成規(guī)范化、統(tǒng)一化的管理功能。在核心系統(tǒng)中，管理者可以從中獲取支持，制定科學(xué)、正確的決策，以此作為理論依據(jù)進行決策的分析和實施[1]。

2 數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量中的運用具有顯著的優(yōu)勢，利用數(shù)字化測量技術(shù)，可以在計算機模擬仿真技術(shù)的支持下，反映出礦山的地形地貌，在計算機中顯示地籍要素等有關(guān)的信息，從而進行對礦山開采工作的指導(dǎo)和規(guī)劃，直接使用測量結(jié)果進行礦山開采活動，大大提高了礦山開采、建設(shè)的效率。在數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用中，測量效率大大提高，短時間內(nèi)就可以獲取準確的測量結(jié)果，動態(tài)監(jiān)測礦山生產(chǎn)過程中各項內(nèi)容指標的變化，出圖速度快，為礦山生產(chǎn)提供支持，助力了礦山安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)目標的實現(xiàn)。

在礦山測量中利用數(shù)字化測量技術(shù)，還可以結(jié)合生產(chǎn)需求提取其中的各種測量成果要素，為制定生產(chǎn)決策、加強預(yù)警管理創(chuàng)建條件，獲取圖紙和數(shù)據(jù)資料，擴大對數(shù)字化測量成果的使用范圍。數(shù)字化測量的精度水平高，范圍廣泛，其中涵蓋了三維可視技術(shù)、數(shù)字化地形圖測繪技術(shù)，礦山測量的工作量有所減少，獲取的測量結(jié)果更加的精準，提高了整體的測量效率[2]。

3 數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量中的具體應(yīng)用

3.1 三維可視化技術(shù)

在礦山測量中利用數(shù)字化測量技術(shù)展開有關(guān)的測量活動，其中三維可視化技術(shù)是一項關(guān)鍵的技術(shù)內(nèi)容，三維可視化技術(shù)可以對礦山模型進行形象、立體的描述。作為一種先進的技術(shù)手段，三維可視化技術(shù)能夠?qū)ΦV體的地表形態(tài)、礦體空間信息、位置關(guān)系進行全面的解讀，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析，精準、形象地對數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進行解析。在三維可視化技術(shù)的應(yīng)用過程中，利用到了三維動畫軟件，例如3D max 動畫軟件，具有先進的建模功能和運動匹配功能，制作三維可視化模型的品質(zhì)高，速度快，用于礦山測量，是一種具有不可替代性的數(shù)字化技術(shù)手段。

借助先進軟件的建模功能、運動功能、布料功能等動態(tài)應(yīng)用，先進行數(shù)據(jù)模型的創(chuàng)建，根據(jù)實際的比例，確保點、線、面布線的合理性，將礦山礦井的實際情況表現(xiàn)在三維圖中，展示機械設(shè)備的三維圖像，將事物的本質(zhì)特征、屬性展示在三維圖中。與周邊的環(huán)境相匹配，形成現(xiàn)實感，使用軟件為不同場景配置畫面渲染，結(jié)合攝影技術(shù)，將時間、空間有機結(jié)合起來，展示立體的礦石情況，動態(tài)播放礦山情況，數(shù)字測圖系統(tǒng)見圖2[3]。

圖2 數(shù)字測圖系統(tǒng)框圖

3.2 數(shù)字化資料處理技術(shù)

應(yīng)用數(shù)字化資料的處理技術(shù)在礦山測量系統(tǒng)中是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是一項重要的工作，礦山測量工作涵蓋了對數(shù)據(jù)的全過程管理程序，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)應(yīng)用，數(shù)據(jù)的類型多樣，包含數(shù)字形式、圖形以及表格等不同的數(shù)據(jù)類型。在資料的數(shù)據(jù)化處理過程中，利用計算機技術(shù)，以及相關(guān)的軟件，對數(shù)據(jù)信息進行提取、分析、整合和運用，例如計算機輔助繪圖功能、電子圖表化功能、Auto CAD軟件、VB軟件。

在對資料進行數(shù)字化處理時，利用此類先進的技術(shù)手段和科技軟件，可以實時地處理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，將有價值的信息提取出來，應(yīng)用到生產(chǎn)中。在該過程中，各種數(shù)據(jù)庫之間可以實現(xiàn)間接的連接和數(shù)據(jù)共享，例如微軟設(shè)計的資料數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)，可以顯化其他程序內(nèi)置對象，使各個不同的程序間的聯(lián)系得到協(xié)調(diào)處理和控制。各對象的性質(zhì)被改變，在程序間實現(xiàn)跨越式的調(diào)節(jié)和共享，例如利用計算機軟件二次開發(fā)的功能，可以將程序編輯的繁瑣步驟略過，對開發(fā)對象進行繪圖，快速地獲取礦山測繪的數(shù)字化視圖結(jié)果[4]。

3.3 數(shù)字化繪圖技術(shù)

數(shù)字化繪圖技術(shù)是礦山測繪工作中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，因為礦區(qū)開采區(qū)存在著一定的井下地質(zhì)條件、地表特征等客觀要素，此類要素處于動態(tài)變化下，隨著開采活動的逐步推進，將會形成新的變化。例如在經(jīng)過開采之后，礦質(zhì)發(fā)生了變化，采層厚度等有關(guān)的參數(shù)信息出現(xiàn)了改變，因此測繪人員需要針對此類新的變化進行測量，客觀、科學(xué)地將變化體現(xiàn)在圖紙上。在數(shù)字化繪圖技術(shù)的應(yīng)用下進行圖紙的繪制，按照傳統(tǒng)的繪圖模式，常常要求工作人員投入大量的腦力和體力，勞動效率低，損耗大，對礦業(yè)的高效、安全生產(chǎn)產(chǎn)生了一定的制約。

借助數(shù)字化繪圖技術(shù)，可以有效地改進此類問題，對數(shù)據(jù)處理情況進行實時更新，在大比例實時測繪中，為礦區(qū)環(huán)境保護、生產(chǎn)安全提供技術(shù)支持。在數(shù)字化繪圖技術(shù)的應(yīng)用過程中，利用計算機的功能，對地上地下的情況加強實時掌握，可以不受圖紙尺寸的影響，更高效地進行圖紙的修改、存儲，與數(shù)據(jù)庫當中的信息進行跟進對比。借助GIS 數(shù)據(jù)系統(tǒng)的功能，對礦山的開發(fā)規(guī)劃和運輸路線進行優(yōu)化，提高測量的精度效果，在環(huán)境保護方面，發(fā)揮出有效的功能，提高礦產(chǎn)資源的開發(fā)合理性和有效性。

3.4 RTC數(shù)字技術(shù)

RTC數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用過程中，需要選定參考站，對比流動站測量的結(jié)果，該技術(shù)應(yīng)用中，參考站和流動站的接收機參數(shù)應(yīng)保持一致。經(jīng)過嚴格的檢驗，對數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一的規(guī)劃和處理，在前期的測量環(huán)節(jié)，使用RTC 運動測量儀，可以將接收機和中線的距離直接顯示出來，對中折線的位置進行確認。礦山測量中部分地形的復(fù)雜程度較高，利用RTC數(shù)字技術(shù)可以獲取精確的測量結(jié)果，對點變動進行控制時，原有的控制網(wǎng)格需要和新坐標參數(shù)轉(zhuǎn)換之間保持一致性。RTC數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用對工作人員具有較高的要求，操作人員需要具備較強的專業(yè)知識和較高的操作水準，確保礦山測量的精度和理想的效率[5]。

3.5 礦山開采環(huán)境綜合評價治理技術(shù)

在數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用中，建立起礦山開采環(huán)境四維動態(tài)信息系統(tǒng)，針對礦山開采環(huán)境進行綜合評價與治理，涵蓋了傳統(tǒng)的開采沉陷預(yù)測工作和評估安全開采方案的內(nèi)容，除此之外，還需要針對礦區(qū)土地管理、區(qū)域規(guī)劃、動態(tài)環(huán)境評價等進行進一步的延伸。利用GIS 技術(shù)手段，建立起數(shù)據(jù)模型，獲取四維數(shù)據(jù)信息，建立起礦山地理信息系統(tǒng)，模擬各類地質(zhì)采礦條件下的開采陳列情況。通過四維動態(tài)模擬，實現(xiàn)綜合治理的目標，為礦山開采沉陷的治理活動提供依據(jù)和支持。在建筑物保護、煤柱設(shè)計、開采方案制定、治理滑坡等方面，利用礦山開采環(huán)境思維動態(tài)信息系統(tǒng)，對礦區(qū)的生產(chǎn)管理加強模擬，實現(xiàn)動態(tài)化的管控，對礦區(qū)土地資源進行管理，包括地面覆蓋物、塌陷區(qū)生態(tài)復(fù)墾、地下管道工程等資源進行自動化的管理，提高礦區(qū)開采環(huán)境的評價和綜合治理效果。

結(jié)合GPS技術(shù)、GIS技術(shù)，建立起礦山開采環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，GPS技術(shù)是新一代衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，利用該技術(shù)，對礦山開采環(huán)境進行分析研究，主要是利用GPS 定位技術(shù)，對地面動態(tài)坐標的數(shù)據(jù)信息進行采集。結(jié)合GIS 的數(shù)據(jù)管理功能和空間分析功能，獲取有關(guān)的信息數(shù)據(jù)，建立起環(huán)境監(jiān)測的模型，完善實時監(jiān)測系統(tǒng)的功能。對地面動態(tài)坐標、數(shù)據(jù)信息進行采集，加強數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)空間分析，獲取有價值的數(shù)據(jù)結(jié)果，監(jiān)測礦山開采環(huán)境的動態(tài)變化，完成礦山生產(chǎn)建設(shè)中的基礎(chǔ)測量工作任務(wù)[6]。

4 結(jié)論

綜上所述，數(shù)字化測量技術(shù)是一種高新科技下的產(chǎn)物，作為先進的礦山測量技術(shù)，可以確保礦山測量的相關(guān)數(shù)據(jù)科學(xué)性、準確性，保證測量結(jié)果可靠，投入到生產(chǎn)中，利用數(shù)字化測量技術(shù)，保證了礦山開采活動的安全性，提高了礦山測量工作的效率。在數(shù)字化時代，利用數(shù)字化測量技術(shù)提高礦山測量工作的質(zhì)量，仍舊還有進一步發(fā)展的空間，面臨著廣闊的發(fā)展前景，在礦山測量活動中，要將數(shù)字化測量技術(shù)的優(yōu)勢充分的利用起來，為礦山測量提供技術(shù)支持和保障，助力我國礦山建設(shè)事業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。