數字化測量技術在礦山測量中的應用

吳勤偉

近年來，隨著我國科技水平的不斷提高，礦山測量技術有了很大的進步。各種先進的數字化、信息化測量技術在礦山測量中的應用越來越廣泛，大大提高了礦山測量的效率和精度，降低了測量人員的工作強度，同時也降低了測量作業的難度和成本，為礦山的發展提供了科學的參考。

1 概述數字化測量技術在礦山測量中的重要性

隨著我國測量技術的不斷發展，GPS、GIS、RS、RTK、全站儀等多種先進的數字測量技術在礦山測量工作中得到了越來越廣泛的應用。與傳統測量技術相比，數字測量技術不僅具有較高的自動化和智能化水平，其應用途徑也更加廣泛。

目前，數字測量技術在礦山測量中的應用主要包括礦山測量數據的采集、數字處理和分析、數據庫的構建和三維模型的建立，為數據查詢、訪問和應用提供了平臺基礎。從而為礦山生產和建設奠定了重要的技術基礎。數字測量技術在礦山測量中的應用優勢在于，它不僅可以提高礦山測量的時效性和質量效率，而且可以擴大礦山測量技術的應用范圍，從而滿足各種復雜條件下礦山測量的實際需要。

2 數字化測量技術在礦山測量中的作用分析

2.1 提高礦山測量作業精度

隨著經濟發展的加快，我國對礦產資源的需求有了很大的提高，這對礦山開采提出了更高的要求，需要進一步提高礦山測量的精度。要確保數據的準確性，為企業帶來可靠的數據，使企業能夠妥善安排采礦工作，確保采礦施工的效率和安全。通過使用數字測量技術，可以大大提高采礦過程中的精度。借助數字軟件技術、圖形處理技術等數字測量技術，可以有效提高礦山測繪的精度，保證礦山測量人員提高工作效率，使礦山測量圖紙更加準確。

2.2 提高礦山測量效率

隨著全站儀、三維激光掃描儀和機載雷達數字化測量技術的發展，數字化測量技術的更新速度越來越快，使得工作人員的工作量越來越少，減少了人員的投資，縮短了工期。通過這些測量技術的應用，可以更有效地實現礦山地質地貌的勘探。相關數據由測量人員采集，計算機處理，實現礦山開采圖的繪制。基于相關數據的生產可以大大提高礦山測量的工作效率。

2.3 提高礦山安全生產水平

對于任何企業來說，都必須確保員工的人身安全，特別是在礦山生產過程中，因為礦山生產相關工作難度大，工作過程中風險系數高，所以必須重視安全問題。借助數字礦山測量技術，礦山現場手繪測量不再需要人工進行，減少了野外工作工作量，有效保障了礦山測量的安全。

3 探析在礦山測量中應用數字化測量的優勢

3.1 信息的及時有效應用

在采礦作業中，測量不僅是一項初始內容，也是一項安全保障措施。主要進行礦山地形和地物的綜合測繪和勘探。在礦山測量工作中，經常受到各種外部因素的干擾，需要事先對其測量形式進行系統的研究和分析；如果在這一過程中不進行科學有效的研究和分析，直接開展調查工作，很可能會出現大量錯誤信息，導致調查結果的準確性喪失，給礦山的開發利用帶來隱患。在礦山測量中，應用數字測量技術可以及時、有效地獲取相關信息并加以利用；同時，還可以充分結合自然環境、地形地貌和水文地質特征進行綜合測量分析，使測量形式更加科學。在整體干預階段，往往不會受到太多干擾因素的影響，相關數據信息可以及時有效統計。

3.2 工作效率得到有效提升

在礦山測量作業中應用數字化測量技術，可以開展實時有效地監測。在進行礦山測量系統設計工作時，需要先開展實地測量工作，測量要求及條件均符合相關標準，再根據測量成果設計圖紙，為礦山安全生產工作提供有力參考依據；另外，數字化測量技術是以計算機與現代信息技術為依托，在進行全局應用及干預時進行豐富多彩的設計，更好地適應系統設計總體性需求。

3.3 應用范圍較為廣泛

數字化測量系統在實施設計及干預過程中，常常會受到某些局限性因素影響，致使在后續的設計與應用時，需進一步深入研究分析和處理，這就需要廣泛應用一體化測量技術來進行。比較常用的有數字攝影測量、三維可視化、變形監測以及數字化地形測繪等多種技術，在總體應用過程中，無論是測量信息的準確度，還是數字化控制適用性都能得到有效提升。

4 數字化測量技術在礦山測量中的應用

4.1 三維可視化技術

就三維可視化技術而言，它是現階段廣泛使用的數據表示技術。通過這項技術的應用，礦井可以以三維可視化的形式直觀地顯示出來。在礦山勘查過程中，利用三維可視化技術，可以在三維空間中綜合模擬與礦山地面和地下有關的地質信息。其主要功能是確保測量人員能夠更好地了解和掌握相關地質信息，從而掌握礦山的整體經濟情況，確保相關項目的建設能夠有足夠的數據支持。在應用三維可視化技術的過程中，要注意以下幾點：一是要做好數據信息的采集工作。在此過程中，需要進行相應的外部輔助工作，以便掃描礦山的地質和技術狀況，獲得相應的施工入口點。二是要做好數據的綜合處理，對采集到的礦山地質數據信息進行數據編輯和拼接，并通過相關軟件消除掃描中的無效圖像噪聲，確保獲取的數據信息足夠準確。三是結合礦山相關數據信息建立管理平臺。在相關中央管理平臺的幫助下，員工可以參與其中，不僅可以實現整個測量過程的優化管理，還可以借助網絡實時查看礦山數據信息，確保礦山測量工作的順利開展。

4.1.1 數據全方位采集

利用三維激光掃描設備的應用，可按照測量作業要求，實現被測區域全景或局部地質地貌的掃描，準確了解礦山目前開采情況，獲取礦石分布信息，順便了解邊坡變化特征，為后續開發和勘查提供可靠依據。

4.1.2 數據快速處理

礦山測量中獲取的數據信息會直接上傳到三維建模軟件中，利用軟件自身的篩選功能，對測量數據實施過濾和整理，之后再利用Maya、3DMax等常用三維建模處理軟件，準確生成礦山井巷及相關機械設備的三維立體動態視圖，有利于更好地掌握礦山開采信息。

4.1.3 構建三維系統平臺

該平臺的建立主要是為了加快數據資料的傳輸和共享速度，擴大計算機技術、網絡技術的應用范圍，減少因地域、環境等因素限制帶來的各類問題，進而準確、實時地把控礦區情況，做好調度和規劃工作，提高管理水平。特別是地質模型，地質模型包含兩個方面的內容，一是開放的數字地形模型（DigitizeTerrainModel），或者稱為表面模型，它是一個不封閉的、類似層狀的表面實體，一般地表和斷層的建模屬于這一類型；二是線框實體模型，它是一個封閉的空間實體或是空心體，一般礦體和巖體的建模屬于此種類型。在一般的軟件建模中，實體模型與表面模型是基于相似的原理構建，兩者在三維可視化方面得到了廣泛的應用，但三維實體模型是一種比表面模型更為復雜的三維體。表面模型是由多條不封閉曲線或直線生成的，它只表示一個面；而實體模型是由多條封閉的曲線生成的，它最大的特點就是具有封閉性。地質模型是實現礦山可視化、數字化最重要的一個方面，建立好地質模型，可以很好地幫助地質工程師對資源儲量進行動態管理，也可以很好地幫助采礦工程師直觀地認識開采環境及開采對象，從而可以選擇開采方案、優化設計，實現礦山的高效安全開采。

4.2 空間信息技術

空間信息技術即3S技術，其包括了地理信息技術、全球定位技術、遙感技術。該技術的應用對提供礦山測量實效性、全面性有著顯著效果。

4.2.1 全球定位技術

全球定位技術可對用戶、地面、空間這三部分實行監督和掌控。全球定位技術是基于衛星完成定位測量的，故精準度較高，但在運用該技術進行礦山測量時，需注意控制好測量基線的長度，以加強測量效果準確性。運用全球定位技術需選定好固定測量基點，進而推算出三維無約數平差，獲得平差值。需要注意的是，全球定位技術在應用中，受環境、氣候、地勢、標高等因素的影響，應做好規避工作，以免影響測量結果。

4.2.2 數字遙感技術

數字遙感技術以電磁波技術原理為基礎，利用掃描、攝影等方式獲取被測區域影像信息，再利用信息傳輸和處理技術、傳感技術等對測量圖像和信息加以處理。最終生成較為清晰、完整的測量圖形。另外，測量所得數據可實時傳輸到礦山測量中心，基于遙感技術也可以對地表地物信息實行距離控測與識別。采用遙感技術能對礦山環境展開監測，且能對礦山地形圖予以準確測繪，因而具有較高的推廣價值。

4.2.3 地理信息技術

該技術涉及地理空間測量，通過對現有地理模型及獲取數據的分析，可掌握被測區域地理地質結構的動態變化特征。地理信息系統技術應用于礦山測量，主要是采用礦區地理信息系統，將礦山資源環境信息作為平臺，將測量數據采集、數據處理及輸出使用形成數字化技術體系，可滿足礦山生產對數據資料的基本需要。

4.3 數字化繪圖技術

所謂數字繪圖技術，就是以計算機網絡技術為背景，利用數字相關繪圖軟件在圖紙上反映真實的自然環境。繪圖過程將涉及計算機數據處理軟件。使用該技術的目的是使繪圖過程更加信息化和智能化。采礦時，有必要測量地表和地下條件，但由于地下結構復雜。直接對地下情況作出倉促估計是不可能的。要進行合理的測量，繪制地形圖，然后利用地形圖制定切實可行的實施方案。但是，整個過程比較復雜，涉及人員較多，難以實現。因此，如果在這個工作流環節中使用數字繪圖技術，數字繪圖技術可以有效、準確地反映圖紙上的地表和地下情況，并且數字圖紙不受尺寸限制。因此，地圖的真實性不會受到圖紙尺寸的影響。數字測圖技術可以保證礦山測量的準確性，提高礦山開采工程的工作效率。

4.4 空間信息技術的應用

空間信息技術通常是由GPS、RS及GIS技術共同組成的數據測量技術，也通常被叫作3S技術。其中GPS技術主要是由GPS衛星、地面支撐系統以及GPS接收機三部分組成，其工作原理是通過衛星導航技術實現地面及空間信息的實時有效監控，將監控所獲取信息傳遞出去。該技術不受時間限制，同時還具有較高精準性和廣泛性，可以實現靈活測量且不會受到時空限制的影響等。RS技術是對地表物體實現距離測距及識別來獲取相關信息，并對所收集的信息加以掃描、攝影、傳輸和處理，利用應用傳感器和信息傳輸等技術實現信息的傳遞。該技術具有檢測面積大、控制范圍廣、經濟性與時效性等特點，在礦山測量作業中得到了較為廣泛的應用，同時能夠為礦山環境的保護提供參考依據。GIS技術則是對地理空間進行監測，結合相關的模型且具有針對性地展開研究與分析，進而獲取相關地理信息數據與資料；該技術主要是對區域地理環境信息展開相應的測量、收集以及處理等，使之形成一個數據采集、處理、輸出以及顯示為一體的數字化技術體系，為礦山開采及建設提供相應的數據支持。

4.5 數字測量技術在礦山測量結果復核中的應用

數字測量技術還可以應用與對礦山測量結果的復核檢測。通過不同測量技術的應用以及對測量結果的對比分析可以更加準確的發現測量結果是否存在明顯的誤差，及時查找誤差原因并采取相應的糾正調整措施，以保證測量結果的準確性和客觀性。各礦山企業以及測量單位應結合礦山生產建設的實際需要以及自身的技術經濟條件積極加大數字化測量技術在礦山測量中的推廣應用力度，充分發揮數字測量技術在礦山測量中的優勢，進一步提升礦山測量的技術水平，使測量結果更加客觀準確，能夠為礦山建設以及生產管理決策提供數據依據。

4.6 3S技術在礦山測量中的應用

對于3S技術來說，主要涵蓋GIS、GPS、RS。從測繪技術發展的層面考量和分析，就目前來看，在礦山測量中，對數字化測量技術的利用，3S技術是較為重要的一項技術。在開展礦山測量工作的時候，對該技術加以運用，數據信息獲取的時間會大大縮短，信息的精準度更高，能夠為后續礦山開采的順利開展提供可靠依據。

4.6.1 GPS技術的應用

GPS技術主要是由用戶、空間和地面監控三個部分全組合而成。與傳統的手工測量技術不同，借助GPS技術，展現出來的優勢非常多，能夠達到實時跟蹤和定位的目標，可以為地理空間測量提供可靠支撐。同時，借助計算機系統，能夠實現對內部的合理分析，精準掌握相關數據信息。通過這樣的方式，所測量的數據會更加精準，對后續項目的順利實施很有幫助。

4.6.2 RS技術的應用

該技術也可以稱之為遙感技術。在礦山測量中，對該技術加以有效運用，并通過其所涉及的攝影、掃描等技術手段對數據信息高效管理，能讓地表的地物信息得到有效識別和控測。同時，通過把該技術合理運用到礦山測量中，礦山地形圖測量工作的進行也會越來越合理，并實時地對礦山環境進行監控，從而真正做到大面積礦山監控工作平穩完成的目的。此外，該技術的經濟性很強，具有較高的實效性，能夠對地形地貌的實際條件進行精準測量。

4.6.3 GIS技術的應用

利用地理信息系統技術對礦山工程進行測量過程中，重點是通過整合地域空間，并在對地理模型有效運用的基礎上，通過提取動態和空間的環境地理信息數據，從而對工程進行整體的環境數據分析，使得礦山測量品質能整體提升。同時，在礦山測量期間，在該技術手段的支持下，可以將采礦的環境地理信息系統技術作為基礎，從而使得礦山資源的環境信息成為平臺，保證環境數據的收集與管理能形成完善的技術體系，對工程情況進行精準預測和決策，以便數據能更加準確可靠。

4.7 數據資料的數字化處理技術應用

在礦山測量作業中，數據收集及管控是不容忽視的重要內容。對數據的處理機制及其執行和落實也是至關重要的，相關技術人員不斷增強管制機制，提高管理工作的有效性，積極構建完善的數據收集與處理手段。在應用數字化處理技術時，技術人員需綜合有效地對數據資料展開分析，最大限度地開發利用基礎數據信息。進行數據資料數字化處理就是綜合有效地分析電子圖表并繪出相關圖件，再借用轉化技術實現圖形、文字的完整表達輸出，有效提高數字化技術的應用效率需要科學的手段和高科技的投入。在礦山生產中，結合開采建設實際需要，有效增強軟件結構和硬件設備，不斷提升測量機制應用效果，滿足礦山科學開采的需求。

5 結語

現如今，科學技術的發展突飛猛進，礦山測量工作的要求也在逐步提升，越來越多的高科技運用其中，數字化測量手段便是其中之一，憑借其顯著的優勢在礦山測量作業中得到了較為廣泛的應用，有效地提升了礦山開采作業的精準性，保障了作業人員的安全。希望礦山企業在開采中重視數字化測量技術，加大投入力度，不斷促進礦山開采及建設事業的健康、快速發展。