煤礦地質測量中數字化制圖技術分析

＊孔 攀

（山西省陽泉蔭營煤業有限責任公司 山西 045011）

引言

我國工業經濟的發展，需要煤礦事業的支持，煤礦產業的運營可促進多個領域的經濟發展。煤礦生產的危險性較高，生產前期工作人員需要對煤礦開采現場的地質條件進行勘查與測量，通過相關數據的采集與分析，為煤礦開采及生產的安全性提供保障。數字化背景下，地質測量技術的發展獲得了較大進步，數字化制圖技術是科學技術進步的產物，可為煤礦地質測量的精準性提供保障。為此，該技術現已被廣泛應用于煤礦地質測量工作當中。

1.煤礦地質測量中數字化制圖技術概述

(1)技術內涵

經濟的發展，為科學技術的研發工作提供了充足的資金支持，使得我國科學技術的研發取得了重大成就，尤其是在地質測量技術方面，諸多先進的測量技術被應用于煤礦行業的發展之中。數字化制圖技術是先進科學技術的一種，技術應用效率以及測量、制圖的準確率較高，應用成本低且成圖周期較短，十分適合應用于煤礦地質測量工作當中。該技術綜合了數據處理、計算機以及測繪等技術的功能及應用優勢，屬于綜合性的測量技術，其在煤礦地質測量中的應用是我國制圖事業進行技術改革的重要表現[1]。隨著數字化技術的不斷發展，數字化制圖技術逐漸被應用于煤礦地質測量當中，不僅加快了測量速度，并將抽象化的地質環境以及地質空間通過圖紙的方式具象化，更方便施工人員的審核，以此為煤礦的開采提供數據信息。

(2)技術特點

數字化制圖技術是信息技術的產物，其繪制而成的地質圖精準度較高，可實現自動化以及智能化的圖紙繪制，技術操作簡單、快速，制圖效率較高，十分適用于煤礦地質測量工作。此外，與傳統的制圖技術相比，該技術的圖形編輯步驟較為簡便，地質數據信息的收集與處理較為精準、細致，具有自動化處理信息的特點，借助客戶端軟件可完成對數據信息的自動化處理。

客戶端軟件是數字化技術的一種，具有自動調節制圖符號、計算數據以及數據識別的功能，在制圖過程中，能夠將數據誤差出現的概率降至最低，加之數字化系統對數據信息的詳細分析，可對地質面積、高度以及坐標等信息進行自動化提取，并將地形圖紙中地形之間的高度差控制在國家制圖標準范圍內，以此增加測量工作的精準性[2]。圖形信息豐富是數字化制圖技術的又一大特點，在測量煤礦地質時，技術可提取的數據信息種類豐富、數量多，既包括測量點的位置信息，又包括測量地形的屬性信息，致使測量人員需要對數據信息進行編碼、分類及串聯，以便于工作人員數據信息的調用。

(3)影響因素

①測量人員

無論是煤礦的開采與生產，還是煤礦地質數據的測量，都需要人工進行操作，測量人員的專業度以及規范化操作，直接影響著測量結果的精準性。在實際測量過程中，煤礦的測量環境較為復雜，諸多環境因素會對測量人員的測量工作產生干擾，加之測量人員對自身的工作性質缺乏了解、相關專業知識匱乏、測量工作經驗不足，進而對待測量工作缺少責任意識，不利于地質測量工作高效率及高質量的完成。尤其是在專業度方面，如若測量人員的專業度未能達到測量要求，不僅會對測量的精準度產生不良影響，還會耽誤測量工作的正常開展。雖然部分測量人員擁有一定的專業知識，但因缺少相應的測量經驗，在工作中面對各種測量因素的干擾而缺少應對能力，不僅會造成測量工作的停工，還可能會增加測量工作出現錯誤的幾率，延長測量時間，浪費測量經費。

②測量設備

煤礦的開展及生產工作較為危險，其工作過程中容易受各種自然環境的影響，如地形地貌、地質結構以及水文條件等，部分煤礦測量地質條件復雜，測量人員無法親自進場完成實地測量，此時需要各種先進設備及技術的支持。為此，測量設備是影響測量精準性的重要因素之一，利用各種先進的技術與設備，對地質環境的相關數據進行采集，隨后借助數字化制圖技術將所收集的數據信息轉化成為圖像數據。科學技術的發展，為煤礦地質的測量提供了諸多技術及設備，需要測量人員依據煤礦實際需要測量地形環境，挑選合適的設備輔助測量人員完成測量工作。測量設備的選擇，優先需要注重設備的質量問題，測量人員必須使用通過國家質檢的設備儀器，并嚴格按照設備的操作要求操作設備。同時，注重設備的日常維修與養護，及時對設備測量的精準性進行檢測，有助于減少設備對測量產生的不良影響。

2.煤礦地質測量中數字化制圖技術方法

(1)數字化儀輸入法

數字化儀輸入法，是數字化制圖技術的一種方式，主要被應用于游標跟蹤操作當中，該方式的使用需要人工與數字化儀的配合，即數字化技術為主，人工操作為輔。該輸入法可將地質測量儀器測量出的各種數據信息進行收集與分析，將原有的數據信息轉換成為圖像數據，展示給測量以及施工人員看，有助于工作人員更加清晰的了解煤礦開展的地質條件，以便于為煤礦施工安全性提供參考。雖然數字化儀輸入法測量效果良好，但因該輸入法應用的成本造價較高，其配套基礎設施的采購價格昂貴，使得其很少被應用于煤礦地質測量的工作當中。

(2)人工跟蹤矢量化輸入法

人工跟蹤矢量化輸入法的應用，主要依靠人工，通過人工與圖像編輯系統的配合使用，可完成復雜地質環境圖的繪制工作，其繪制過程中的主流軍是工作人員。在地質結構及環境圖紙繪制過程中，圖形編輯系統會自動對地質結構進行模仿，隨后通過一定比例將實際地質條件進行粘貼復制，繪制成格柵圖像供煤礦開展及生產工人參考。因該輸入法的應用主要是依靠于人工，所以其在配套基礎設施方面的成本造價偏低，加之人工操作具有較大的便捷性，使得該輸入法能夠被廣泛應用于煤礦地質測量工作之中。

(3)智能掃描矢量化輸入法

智能掃描矢量化輸入法的應用，主要依賴于智能化的掃描設備，諸多地質數據信息通過掃描的方式進入計算機系統之中，隨后計算機系統會對數據信息進行分析與整理，形成地質圖數據信息后進行傳輸，在智能識別系統當中數據信息會被矢量化處理，最后在完成數據信息誤差修訂之后，才能繪制而成地質結構圖。該輸入法雖然在數據信息的處理方面速度較快、效率較高，但是因其識別圖像時對圖像的像素要求較高，且在制圖過程中需要對相關數據信息進行反復修訂，應用過程中的步驟操作較為繁雜，需要操作人員具有一定的耐心，能夠認真對待測量制圖工作。

3.煤礦地質測量中數字化制圖繪制過程

數字化制圖技術的應用，可以解決諸多測量問題，該技術繪制流程如下所示：

（1）數據信息的采集，完成數據信息矢量化處理。在應用技術制圖過程中，數據采集是基礎流程，數據采集價值的高低直接影響著后期各種流程操作的意義。在數據收錄時，操作人員需要借助各種制圖軟件，在繪制矢量圖時，需要同時繪制點圖與線圖，以此為后續操作流程的順利推進提供條件，有助于為數據信息收集的準確性以及實效性提供保障。

（2）實際圖形的編輯與處理，數字化制圖技術具有圖形編輯的功能，能夠對圖形數據進行更改以及再編輯，不僅數據編輯速度之快，圖形編輯效果良好，既可以完成點、線區域的編輯，又可以完成面區域的編輯，圖形編輯十分靈活[3]。另外，制圖技術可依據地質實際情況，完成地質圖庫及矢量字庫的創建。

4.煤礦地質測量中數字化制圖技術應用

(1)地質模型的創建

數字化制圖技術的應用需要模型的配合，地質模型的構建是數字化制度技術實施的前提條件，工作人員應該重視模型的構建工作。在模型構建初期，工作人員需要做好地質勘查工作，收集各種地質數據信息，為模型的構建提供充足的信息，信息收集越準確，越有助于增加模型構建的精準度，越有助于后續各項制圖工作的開展。巖土工程模型是地質模型的一種，該模型的構建可采用表面模型法完成，借助測量點獲得離散性的數據以及資料包，有助于增加地質模型重構的幾率。除此之外，巖土模型的構建需要使用抽象化的構建方式，依據測量需求將同一列點連接形成較大的曲面片，進而完成對地質空間環境的數形，以此增加模型的模擬仿真效果。煤礦的開采區域不同，其地質條件存在差異，模型的創建常使用塑性法，其可滿足模型創建的諸多要求。

(2)數據的輸出應用

地質測量涉及的數據信息較多，數字化制圖技術的應用需要大量數據信息，在數據的輸出與使用過程中，操作人員需要對傳統的工作模式進行優化與升級，借助數字化技術將抽象化的數據信息轉化成為圖表形式的具象化數據信息，幫助測量人員做好數據的整理、分析以及歸類儲存工作，有助于專業化地質測量數據庫的創建。數字化制圖技術的應用會產生諸多的數據信息，此類信息對之后的測量工作有所幫助，需要將其存儲至數據庫中進行保存，以便于后期測量工作的隨時調用。數據的輸出類型有相同的也有不同的，如表格數據、文字數據以及圖形、影像數據等，工作人員需要對輸出以及存儲的數據進行歸類，并制作成文件進行統一保管。在后續數據應用工作中，圖像數據的保存需要特別注意地形坐標的標記，測量人員需要確保標記的準確性，便于工作人員對數據信息進行分辨。

(3)使用圖形編輯器

數字化圖形編輯器對數字化制圖技術的應用具有重要影響，圖形編輯器使用便捷、編輯速度之快、編輯效率之高，主要包括了圖層編輯與區編輯等，既可以完成對圖形的編輯，又可以完成對地質空間數據的編輯，具體的編輯內容介紹如下：

①編輯點，主要包括子圖庫與線圖元符號，具有填充圖案的功能，編輯過程中可借助矢量字庫將數據信息儲存至圖形編輯系統庫之中，方便測量人員隨之調用。

②圖形編輯，其主要包括圖形編輯、自動化校對、編輯修改以及圖形繪制等，編輯過程可在子系統中完成。

③誤差校正，需要測量人員找出誤差源，并依據誤差產生的原因制定解決方案，降低誤差對測量工作產生的不良影響。

(4)技術應用的案例

①煤礦項目介紹

數字化制圖技術在煤礦地質測量中的應用，主要包括煤礦現狀地形圖、臺階分層地形圖以及排土場地形圖等，根據某煤礦企業的施工設計，可使用人工跟蹤矢量化輸入法與智能掃描矢量化輸入法完成各類圖紙的具體繪制。煤礦測量設計電子圖紙比例為1:500，利用CAD制圖軟件將其轉換成比例為1:1000的CAD圖，轉換后的圖紙如下圖1所示，圖中的1、2、3點都是四等永久導線點，圖中A為上盤運輸巷岔道，B為2號穿脈巷岔道，C為3號穿脈巷岔道[4]。

圖1 CAD電子圖紙

②巷道與腰線放樣及測量

一方面，利用人工跟蹤矢量化輸入法在巷道中線之上挑選任意一點設為L1，如圖2所示，測量人員測量出L1點坐標，隨后使用全站儀在巷道頂板處進行放樣操作，以此測量、計算得出A點的具體坐標。另一方面，人工操作全站儀測出L1出坐標，并將坐標輸入至CAD圖紙當中，借助CAD測量功能測量得出L1點距離巷道兩邊的大小，隨后對腰線標高進行推測，完成現場放樣操作，在獲得諸多數據信息后，可使用數字化制圖技術完成地質測量圖紙的繪制[5]。

圖2 L1點示意圖

5.結束語

數字化制圖技術在煤礦地質測量工作中的應用，具有提高測量效率、測量質量以及測量精準性的作用，但在技術實際應用過程中，因技術容易受測量人員以及測量設備的影響，技術應用會存在諸多問題，需要測量人員引起重視，在測量過程中對影響因素進行規避。在煤礦地質測量中，數字化制圖技術的方法主要分三種，分別是數字化儀輸入法、人工跟蹤矢量化輸入法以及智能掃描矢量化輸入法，技術的應用過程較為復雜，對技術操作人員的專業性要求較高。