煤礦地質測量中數字化測繪技術的運用探討

＊王艷明

（晉能控股集團左權正珠煤業有限公司 山西 032600）

數字化測繪技術是指將地理空間數據、影像數據、屬性數據等轉換成數字形式，并進行分析、處理、管理和展示的技術手段。在煤礦地質測量中，數字化測繪技術已經廣泛應用，取代了傳統的手工測繪和平面繪圖，提高了地質勘查和開采的效率，也大大減少了誤差和風險。

1.數字化測繪技術在煤礦地質測量中的應用優勢

（1）安全性高。數字化測繪技術在煤礦地質測量中的應用有著較高的安全性，傳統的人工測繪中，由于煤礦地質環境的復雜性，操作人員需要進行長時間的工作，對人的身體造成了一定的傷害。煤礦環境也存在著自然災害和一些安全隱患，如瓦斯爆炸、地質災害等，為人工測繪增加了風險。而數字化測繪技術可以通過遠程遙控、無人駕駛等方式，避免了人員在煤礦地質環境中的長時間作業和危險操作，從而減少了人員受傷的風險。數字化測繪技術的數據采集過程也避免了人員進入危險區域的情況，保障了人員的安全，通過數據處理和分析，提供煤礦地質安全監測所需的數據支持，從而提高了煤礦地質安全的水平[1]。

（2）呈現測量信息完整。煤礦地質測量中，利用數字化測繪技術，將測量所得數據快速、準確地捕捉和處理，呈現測量的信息完整，在傳統的煤礦地質測量中，測量數據通常是通過手工記錄和繪制圖形的方式進行處理，該方式存在數據遺漏和誤差的可能性。而數字化測繪技術則通過電腦軟件將測量數據進行處理，可以快速、準確地生成測量圖形，同時增強數據呈現的完整性，減少數據的遺漏和誤差，提高了測量數據的精度和可靠性。數字化測繪技術還可以將測量圖形與地圖信息進行疊加，生成更加豐富的地質信息，幫助煤礦地質測量工作更加準確、高效。

（3）圖像信息豐富。數字化測繪技術的圖像信息豐富，傳統的人工測繪中，數據采集的方式往往是文字記錄和簡單的手繪圖，難以展現出煤礦地質的真實情況。而數字化測繪技術可以將煤礦地質測量中獲取的數據以圖像的方式進行展示，包括但不限于三維立體圖像、多角度拍攝圖像等。三維立體圖像可以通過激光掃描儀等設備進行采集，可以直觀地展現出煤礦地質的三維形態，包括地層、煤層、礦井巷道等結構特征，從而更加精確地了解煤礦地質情況。多角度拍攝圖像可以通過無人機等設備進行采集，提供了全面的視角和展現煤礦地質的多個方面，如地貌、地形、植被等，從而更加全面地了解煤礦地質情況。通過數字化測繪技術采集的圖像數據可以進行處理和分析，從而提高測量的精度和可靠性，圖像數據也可以作為煤礦地質信息的重要組成部分，為煤礦地質安全監測和管理提供更加全面的數據支持[2]。

2.煤礦地質測量中數字化測繪技術的應用要點

（1）編寫測量計劃書。在煤礦地質測量中，編寫測量計劃書是數字化測繪技術應用的重要步驟，編寫測量計劃書時，要明確測量目的，包括煤層厚度、煤質分析、瓦斯含量、地質構造，詳細說明測量方法，包括地面測量、井下測量、遙感測量，確保測量方法科學合理，且符合煤礦地質測量的要求。明確測量區域和范圍，包括井下工作區、采掘工作面、煤礦區域等方面，保證測量范圍準確無誤，覆蓋面廣，能夠滿足煤礦地質測量的需求。

明確測量精度要求，包括水平精度、垂直精度、角度精度等有關的參數，要保證測量精度符合煤礦地質測量的要求，提高測量結果的準確性和可靠性。對測量周期進行確認，根據煤礦地質測量的需要，制定合理的測量周期，推動測量工作連續、實時展開。在編寫測量計劃書時，要根據煤礦地質測量的實際情況，結合數字化測繪技術的應用，制定科學、合理的測量計劃，保證測量工作的準確性和規范性，提高煤礦地質測量的效率和質量。

（2）煤礦地質測量數據采集。煤礦地質測量中，數據采集是數字化測繪技術應用的關鍵步驟，利用遙感技術獲取地面地質信息，如使用衛星遙感圖像、航空遙感圖像等，可以獲得煤礦周邊地貌、水文、植被等信息數據。礦山內部地質信息可以通過激光掃描技術進行采集，激光掃描儀可以掃描礦井內部的空間信息，獲取礦井地質構造信息。在煤礦地質測量中，使用測量儀器進行數據采集，以獲取更加準確和可靠的數據，常用的測量儀器包括全站儀、測距儀、水準儀等。全站儀是一種高精度的測量儀器，具有測量角度和距離的功能，在煤礦地質測量中，可以使用全站儀進行煤層走向、傾角、厚度等參數的測量，以及煤礦設備的定位和管理，數據采集流程見圖1。

圖1 數據采集流程

測距儀是一種測量距離的儀器，可以通過激光或雷達技術實現對距離的測量，在煤礦地質測量中，可以使用測距儀對煤層底板、頂板、煤柱等空間位置進行測量。水準儀是一種測量高差的儀器，可以實現對地面高程的測量，在煤礦地質測量中，使用水準儀對煤礦內部的高程進行測量，獲取煤層的位置和厚度信息。使用測量儀器進行數據采集，提高數據的準確性和可靠性，同時也可以提高測量效率，在數據采集過程中，測量人員要注意測量儀器的使用方法和操作規范，確保測量數據的準確、可靠[3]。

（3）GIS數字化測量技術。GIS數字化測量技術是一種將地理信息數據進行整合、分析、處理和表達的技術，可以有效提高煤礦地質測量工作的效率和準確性，應用GIS數字化測量技術時，需要注意數據的準確性，在進行GIS數字化測量時，應保證使用的數據準確無誤。因為數據的準確性直接影響到測量結果的準確性和可靠性，因此應對數據進行嚴格的質量控制和審核。在進行GIS數字化測量時，要確保使用的各類數據之間具有一致性，因為數據的一致性可以有效避免數據重復和沖突，提高數據的利用率和價值。使用的數據應完整無缺，因為數據的完整性可以有效避免數據的遺漏和不足，及時進行數據更新，保證數據的時效性和可靠性。根據煤礦地質測量的實際需求，結合數字化測繪技術的優勢，制定科學合理的測量方案，保證測量工作的準確性和規范性，提高煤礦地質測量的效率和質量。

（4）煤礦地質測量數據處理。數字化測繪技術的應用使煤礦地質測量數據的處理更加方便和高效，數據處理的過程包括數據的采集、存儲、處理和分析等步驟，在數據采集方面，數字化測繪技術可以實現自動化采集和高精度采集，減少了人為誤差和測量時間。在數據存儲方面，數字化測繪技術采用電子化存儲方式，使得數據可以長期保存并方便檢索。在數據處理方面，數字化測繪技術可以實現自動化處理和高精度處理，提高了數據處理的準確性和效率，在數據分析中，數字化測繪技術可以實現數據可視化和數據統計分析，方便用戶進行數據分析和決策，測繪數據服務平臺見圖2[4]。

圖2 測繪數據服務平臺

（5）煤礦地質變形測量。煤礦地質變形測量中，利用數字化測繪技術，包括測量儀器、測量方法和數據處理等方面的內容，應用數字化測繪儀和全站儀等高精度測量儀器，實現煤礦地質變形的高精度測量和自動化采集。數字化測繪儀可以通過記錄坐標和高程等信息，實時獲取地質變形的數據，全站儀的應用則可以實現高精度的三維測量，獲得更為精細的地質變形數據。數字化測量方法包括三角測量法、激光測距法和影像測量法等，可以實現煤礦地質變形的多角度測量和精度控制，例如，三角測量法的應用是通過測量三角形的邊長和角度等信息，計算出地質變形的大小和方向。

激光測距法可以通過激光束測量地質物體的距離，實現對地質變形的高精度測量，影像測量法則可以通過對煤礦地質變形區域進行拍攝和處理，實現對地質變形的多角度測量和分析。數字化測繪技術的應用還可以實現煤礦地質變形數據的自動化處理和可視化分析，提高了煤礦地質變形監測的準確性和效率。借助數字化測繪技術，將煤礦地質變形數據自動化地傳輸到計算機中進行處理和分析，提高了數據的處理效率和準確性。在計算機上生成三維模型和動態圖像，利用數字化測繪技術，實現對煤礦地質變形數據的可視化分析，依據分析結果，為煤礦安全生產提供重要的參考和決策依據[5]。

（6）實時差分定位技術。實時差分定位技術是利用全球定位系統（GPS）的衛星信號，通過兩個或多個接收機接收信號并進行差分計算來減少測量誤差的技術，消除信號傳輸過程中的一些誤差，如信號延遲、電離層延遲、大氣壓縮、天線多路徑等，從而提高測量的精度和可靠性。實時差分定位技術是一種高精度的定位技術，可以實現對礦山地質參數和礦山設備位置的精準測量和監測。在煤礦地質測量中，實時差分定位技術可以應用于礦山地質勘查，實時差分定位技術對煤層走向、傾角、厚度等參數進行高精度測量，為礦山地質勘查提供精準的數據支持。礦山地質災害監測中利用實時差分定位技術，對地震、巖層移動、煤層冒落等情況加強監測，通過對地質災害的精準監測，及時采取措施，保障礦山安全生產。

測量煤層底板、頂板、煤柱等空間位置，實時差分定位技術可以實現對煤層底板、頂板、煤柱等空間位置的高精度測量，過對參數測量，對煤礦采掘加強精準控制，保障煤礦生產的安全和高效。對礦山車輛和設備進行定位和管理，實時差分定位技術通過對車輛和設備位置的監測，礦山管理人員可以及時掌握礦山生產情況、調度車輛和設備，提高煤礦生產的效率和安全性。實時差分定位技術在地下礦井等復雜環境中應用更具優勢，因為在此類環境中，傳統的測量方法存在許多局限性，例如，不能在沒有視線的情況下進行測量，精度受到限制等。實時差分定位技術可以通過多接收機配合、差分糾正等方法，克服這些限制，提高測量的可靠性和精度。

（7）數字柵格技術測繪地形圖。數字柵格技術是一種測繪地形圖的技術，其將地形圖劃分成由像素組成的網格，每個像素點上都有對應的高程值和顏色值，數字柵格技術應用可以對地形進行高精度的測量和描述，反映出地形的細節和地貌的特征。借助數字柵格技術測繪地形圖，在獲取數據中，獲取地形圖的原始數據，可以采用測量或遙感等方法，采取去噪、校正、配準等方式進行數據處理，以得到高質量的數據。

將處理后的數據轉換為數字柵格數據，即將地形圖劃分成由像素組成的網格，并為每個像素點標注高程值和顏色值。生成地形圖，根據數字柵格數據生成地形圖，并進行必要的修正和優化，以獲得最終的地形圖。數字柵格技術還可以與其他技術相結合，如激光雷達掃描技術和遙感技術等，提高地形圖的精度和分辨率，為煤礦的管理和規劃提供更加全面和精細的信息[6]。

3.結論

綜上所述，數字化測繪技術在煤礦地質測量中的應用，具有高效、精準、可視化等優勢。在數字化測繪技術的支持下，煤礦地質勘查和開采可以更加高效、精準地進行，降低了勘查成本和風險，同時也提高了煤炭資源的利用率。在煤礦地質測量中，應用數字化測繪技術的要點包括選擇合適的數字化測繪工具、建立數字化測繪數據庫、進行數字化測繪技術培訓和提高數據共享和應用能力等。