礦山測量中特殊地形的測繪技術(shù)探討

李文靜

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山西總隊(duì)，山西太原 030001）

測繪技術(shù)快速發(fā)展，在礦山企業(yè)的生產(chǎn)中得到了廣泛的運(yùn)用，隨著礦山生產(chǎn)的規(guī)模逐步擴(kuò)大，面對著特殊地形的資源開發(fā)活動，需要利用現(xiàn)代化的測繪技術(shù)，提高測繪工作的全面性、精確性。面對技術(shù)難題和特殊地形的測繪工作挑戰(zhàn)，要選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，提高測繪效率，保證獲取準(zhǔn)確、全面的測繪數(shù)據(jù)信息，為礦山行業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)和發(fā)展，提供技術(shù)支持與保障。

1 礦山測繪中的特殊地形

在礦山測繪工程中，特殊的地形涵蓋了多種不同的表現(xiàn)形式，例如水資源區(qū)域、森林資源區(qū)域、地下深度勘測、舊礦區(qū)測繪、舊城鎮(zhèn)村社房屋密集區(qū)域的測繪。例如水資源區(qū)域是礦山企業(yè)資源開發(fā)中經(jīng)常會遇到的特殊地形區(qū)域，在開展測繪工作時(shí)，需要勘測和分析地上水資源的分布情況，掌握地下水資源的勘測數(shù)據(jù)信息，全面把控地上水資源覆蓋區(qū)域的面積和形狀等有關(guān)的數(shù)據(jù)，利用無人機(jī)低空傾斜攝影測量技術(shù)等完成特殊區(qū)域的測繪任務(wù)。在森林區(qū)域測繪中，需要獲取森林覆蓋總面積、森林與礦山覆蓋區(qū)域的地形變更信息以及森林區(qū)域整體的海拔參數(shù)，確認(rèn)有關(guān)的數(shù)據(jù)，制定特殊地形的測繪方案。

在地下深度勘測中，主要涵蓋的是地下礦井的巷道測量，在開展礦井地下測繪工作的過程中，需要根據(jù)礦山測量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求，獲取準(zhǔn)確的測量結(jié)果，使用陀螺儀、全站儀等先進(jìn)的設(shè)備，對地下深度勘測特殊地形區(qū)域進(jìn)行測量，綜合判定地下開采路徑的縱向參數(shù)和橫向參數(shù)。在舊礦區(qū)測繪中，有著復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境，對測繪技術(shù)有著較高的要求，需要繪制基本的草圖，并通過實(shí)際調(diào)查，確保野外草圖清晰、準(zhǔn)確，將礦區(qū)現(xiàn)場真實(shí)面貌精準(zhǔn)地還原出來，防范誤差風(fēng)險(xiǎn)。在舊城鎮(zhèn)村社房屋密集區(qū)的測繪中，從特殊地形測繪的角度，需要掌握現(xiàn)場情況，精準(zhǔn)地繪制野外草圖，獲取布局信息，保證相關(guān)測繪數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性[1]。

2 礦山測繪中特殊地形的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

我國地大物博，地理面積大，因此在不同的地區(qū)存在著差異性較大的地形地貌條件，隨著礦山測量項(xiàng)目規(guī)模的持續(xù)提高，測繪技術(shù)的應(yīng)用有了更高的要求，考慮到影響測繪質(zhì)量的因素較多，以及特殊地形的客觀存在，需要保證測繪精度，提高整體項(xiàng)目的施工質(zhì)量，需要在測繪技術(shù)的創(chuàng)新中，提高測繪水平。研發(fā)和應(yīng)用特殊地形測繪技術(shù)，滿足特殊地形的測繪工作需求，改變傳統(tǒng)的測繪技術(shù)應(yīng)用方法，對不同地形條件的特征進(jìn)行總結(jié)，制定切實(shí)、可行的測繪方案，獲取準(zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù)信息，明確特殊地形測量標(biāo)準(zhǔn)的前提下進(jìn)行測繪活動。

我國近些年來經(jīng)濟(jì)建設(shè)的腳步加快，在資源開發(fā)方面展開了深入的研究，使用資源和開發(fā)資源的總量均大幅度增長，有越來越多的資源開采活動已經(jīng)趨于飽和，面對著特殊地形的礦山開采局限性約束，需要在先進(jìn)的測繪技術(shù)應(yīng)用中，提高測繪質(zhì)量測繪效果，獲取準(zhǔn)確的測繪結(jié)果。礦山測繪工程在特殊地形的測量中，應(yīng)使用全新的方法進(jìn)行測量，改進(jìn)傳統(tǒng)的測繪技術(shù)手段，滿足當(dāng)前的測繪工作需求，按照測繪精度要求（見表1），實(shí)施精準(zhǔn)的測繪活動。在具體的測量技術(shù)應(yīng)用中，需要在開發(fā)測量技術(shù)之前。對特殊地形實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析、統(tǒng)籌規(guī)劃，在現(xiàn)場進(jìn)行考察，制定測量方案，獲取基礎(chǔ)的條件支持。在礦山測繪作業(yè)的實(shí)踐中，保證測量質(zhì)量達(dá)標(biāo)，提高礦井開拓布置活動的準(zhǔn)確性，從全局角度進(jìn)行測繪技術(shù)的管控，提高對特殊地形測量的綜合效率[2]。

表1 測繪精度要求

3 礦山測量中特殊地形的測繪技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 收集圖案信息

在特殊地形的測量中，利用先進(jìn)的測量技術(shù)手段，需要以航空設(shè)備設(shè)施的支持為依托，獲取有關(guān)的圖案信息，利用航空設(shè)備的功能，掌握必要的圖案資源。特殊地形和傳統(tǒng)的地形相比，在地形條件方面存在著顯著的差異性，結(jié)合特殊地形表現(xiàn)形式的不同，測繪人員需要結(jié)合現(xiàn)場測繪工作的任務(wù)要求，合理的選擇測繪設(shè)備，使用航空設(shè)備展開測繪活動。

航空設(shè)備和衛(wèi)星設(shè)備相比，所拍圖片有明顯的差異性，因?yàn)楹娇赵O(shè)備通常是在低空條件下進(jìn)行拍攝的，將攝像設(shè)備安裝在航空設(shè)備中，達(dá)到拍攝目標(biāo)，完成拍攝任務(wù)。衛(wèi)星設(shè)備是在高空中進(jìn)行衛(wèi)星拍攝，向計(jì)算機(jī)中回傳數(shù)據(jù)信息，由測量人員進(jìn)行對數(shù)據(jù)的應(yīng)用和分析，航空測繪方式的應(yīng)用范圍廣泛，應(yīng)用效果好，在不同的地形環(huán)境下，可以滿足測繪工作的要求。不過航空拍攝圖像所獲取的數(shù)據(jù)信息立體性不足，因此數(shù)據(jù)的應(yīng)用過程中要想獲取全面的數(shù)據(jù)信息，需要確保拍攝設(shè)備的精度水平較高，選擇高精尖的設(shè)備設(shè)施，安裝在航空設(shè)備中，滿足測繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度需求[3]。

3.2 三維坐標(biāo)技術(shù)

獲取了有關(guān)的地形圖像之后，要生成立體圖，需要使用到三維坐標(biāo)技術(shù)，三維坐標(biāo)涉及了廣泛的范圍，例如球形坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)等形式，利用三個(gè)變量對點(diǎn)位進(jìn)行確認(rèn)，不同的點(diǎn)之間保持互相獨(dú)立的關(guān)系，具有理想的空間效果。利用三維坐標(biāo)系數(shù)生成立體圖時(shí)，要使用GNSSRTK技術(shù)展開測繪活動，明確測繪位置的具體目標(biāo)、點(diǎn)三維坐標(biāo)，向相關(guān)設(shè)備傳輸，由測繪人員在設(shè)備上讀取信息數(shù)據(jù)，并向計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)生成立體模型。

為了確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的穩(wěn)定性，達(dá)到一定的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，需要反復(fù)進(jìn)行上述操作多次操作，獲取準(zhǔn)確的信息，利用多次測繪的形式，針對特定的測繪對象進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。每次測繪所形成的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息量較大，將大量的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息輸送到計(jì)算機(jī)內(nèi)，生成立體模型，對不同的模型進(jìn)行分析和對比，獲取最精準(zhǔn)的模型，保證模型和實(shí)際的位置相互接近，符合實(shí)際情況，提高測繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度水平。在繪制三維坐標(biāo)立體圖時(shí)，考慮到特殊礦山地形的特點(diǎn)、表現(xiàn)形式，以及實(shí)際的測繪要求，需要確認(rèn)具體的目標(biāo)點(diǎn)獲取理想的測量位置，提高測量效率，GPS定位技術(shù)三維動漫圖見圖1。

圖1 GPS定位技術(shù)三維動漫圖

3.3 全站儀測繪技術(shù)

全站儀測繪技術(shù)主要是集中了多種儀器設(shè)備進(jìn)行測繪的技術(shù)方法，包括經(jīng)緯儀水準(zhǔn)儀和測距儀，利用全站儀測繪技術(shù)可以對礦山地形特殊位置的水平角垂直角和斜度等進(jìn)行測量，獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息。礦山地形測繪中，利用全站儀測繪技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)度高，整個(gè)操作過程便捷，在全站儀測繪技術(shù)的應(yīng)用過程中，技術(shù)人員要找到合適的位置，選定點(diǎn)位后調(diào)整儀器的水平狀態(tài)，完成儀器安裝，對定點(diǎn)誤差值進(jìn)行控制，誤差值應(yīng)低于2mm，技術(shù)人員需要利用全站儀、智能終端等對特殊地形進(jìn)行測繪，設(shè)置控制點(diǎn)，審核獲取的數(shù)據(jù)信息，對于不符合差值要求的數(shù)據(jù)要進(jìn)行再次測量。通過系統(tǒng)的核算、分析，早期發(fā)現(xiàn)異常問題，確保選擇的測量點(diǎn)位精準(zhǔn)，在二次測量中保證測量信息準(zhǔn)確[4]。

3.4 比例尺放大縮小技術(shù)

開展特殊地形的測繪工作過程中，有很多的測繪物是不規(guī)則的，也有部分區(qū)域呈現(xiàn)出了不規(guī)則分布的狀態(tài)，因此特殊地形中的測繪難度較高。針對不規(guī)則的地物進(jìn)行測量時(shí)，為了有效處理測量活動中出現(xiàn)的問題，突破不規(guī)則地物測量的難度，需要借助比例尺放大縮小技術(shù)，實(shí)現(xiàn)測量任務(wù)測量目標(biāo)。在比例尺放大比例尺縮小的過程中，首先需要確認(rèn)被測定目標(biāo)，利用合理、科學(xué)的技術(shù)進(jìn)行測繪活動，首先應(yīng)用到的技術(shù)是航拍測繪技術(shù)、全站儀測圖技術(shù)。此類技術(shù)手段的適用范圍廣泛，可以測繪目標(biāo)地形，獲取有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，保證測繪工作的順利實(shí)施。

以提高測繪工作的效率和精準(zhǔn)性為目的，可以設(shè)定地形對地形進(jìn)行規(guī)則處理，將地形設(shè)置為規(guī)則形式后，再進(jìn)行后續(xù)的測繪，完成基本測繪工作，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)對測繪地形進(jìn)行分解，將其劃分為多個(gè)不同的規(guī)則小塊。對測繪目標(biāo)進(jìn)行分割，將測繪目標(biāo)劃分成多個(gè)小的目標(biāo)，利用比例尺放大的功能，保持規(guī)則地形和放大比例尺后的地形小塊之間的相似性，提高測繪作業(yè)的精準(zhǔn)程度。對比例尺進(jìn)行調(diào)整，在特殊地形中進(jìn)行測繪，確保最終所獲取的數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，可以獲取特殊地形當(dāng)中的數(shù)據(jù)信息，制定可行的測繪方案[5]。

3.5 GPS技術(shù)

GPS 技術(shù)在特殊地形測繪工作中的運(yùn)用，具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，GPS技術(shù)作為科技時(shí)代的產(chǎn)物，應(yīng)用到特殊地形的測繪中，可以對測繪對象進(jìn)行全面的檢查，尤其是在關(guān)鍵位置的檢測中，GPS 技術(shù)的應(yīng)用可以發(fā)揮出有效的功能。例如在檢測樁位偏心位置方面，GPS 技術(shù)可以發(fā)揮出較強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，提高測繪工作的質(zhì)量和效率，實(shí)現(xiàn)高精度測量的目標(biāo)。

在GPS技術(shù)的應(yīng)用下，直接開展測繪工作，在GPS放樣平臺中精準(zhǔn)的處理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，可以大幅度縮短測繪工作的時(shí)間。另外，在樁位測量的過程中，GPS技術(shù)的應(yīng)用同樣具有明顯的優(yōu)勢，可以提高樁位測量結(jié)果的精準(zhǔn)程度，獲取精確的GPS 數(shù)據(jù)，信息誤差小，效率高，通常情況下，利用GPS技術(shù)所獲取的裝備測量數(shù)據(jù)信息的誤差低于厘米級。在GPS 技術(shù)的應(yīng)用，不同表現(xiàn)形式的特殊地形檢測，均可以獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)檢查結(jié)果。

3.6 攝影測量技術(shù)

攝影測量技術(shù)是科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展下的一項(xiàng)技術(shù)手段，目前在測繪領(lǐng)域內(nèi)，攝影測量技術(shù)已經(jīng)成為了一項(xiàng)必備的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用到了多領(lǐng)域，例如在建筑工程項(xiàng)目和城市規(guī)劃的事業(yè)發(fā)展中，攝影技術(shù)的應(yīng)用提高了各項(xiàng)測量活動的效率。例如在建筑工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)測量技術(shù)，可以對建筑項(xiàng)目施工變形量進(jìn)行有效的控制，在城市規(guī)劃、文物保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)，攝影測量技術(shù)同樣有著廣闊的應(yīng)用前景。將其應(yīng)用到特殊地形的測量中，技術(shù)人員需要引進(jìn)先進(jìn)的測量設(shè)備、攝影設(shè)備，獲取準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)信息，滿足不同地質(zhì)礦山環(huán)境的要求和測繪數(shù)據(jù)信息的需求。改進(jìn)設(shè)備性能，利用自動化的設(shè)備設(shè)施，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)觀察、數(shù)據(jù)應(yīng)用的一體化，靈活、便利的展開測量活動[6]。

4 結(jié)論

綜上所述，測繪是礦山開發(fā)的重要階段，在該環(huán)節(jié)應(yīng)獲取準(zhǔn)確、完整的數(shù)據(jù)信息，為礦產(chǎn)資源的開發(fā)提供支持。面對著復(fù)雜的礦山資源分布環(huán)境，在特殊地形的測繪中，有著較高的技術(shù)難度系數(shù)，因此要利用現(xiàn)代化的技術(shù)手段，輔助測繪活動的實(shí)施，提高測繪技術(shù)應(yīng)用效果。