測繪科技與礦山測量的新進(jìn)展

楊杰

摘要：隨著近年來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前我國礦山測量技術(shù)水平得到了不斷的提高，同時(shí)測量科學(xué)技術(shù)也得到了不斷的進(jìn)步，各種礦山測繪新技術(shù)都得到了更新和發(fā)展，測繪技術(shù)已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化與數(shù)字化。鑒于此，本文主要從礦山測繪技術(shù)的重要性及發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)代測繪技術(shù)在礦產(chǎn)測量中的應(yīng)用兩方面，針對(duì)測繪科技與礦山測量展開了進(jìn)一步的分析。

關(guān)鍵詞：測繪科技；礦山測量；新進(jìn)展

目前世界上很多國家開始構(gòu)建天地一體化的觀測體系，以達(dá)到實(shí)時(shí)更新時(shí)空數(shù)字影像數(shù)據(jù)信息的目的，現(xiàn)階段我國正在構(gòu)建天基綜合信息體系，發(fā)射了一些衛(wèi)生群，其中包括通訊衛(wèi)生、全球定位衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等，以實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字影像的地球空間信息的服務(wù)。與礦山特點(diǎn)相結(jié)合，我國對(duì)這些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)造性的應(yīng)用，取得了一定的進(jìn)展。

1.礦山測繪技術(shù)的重要性及發(fā)展?fàn)顩r

在開發(fā)與勘察礦產(chǎn)資源的過程中，礦山測繪是一項(xiàng)非常重要的工作，可以為礦山勘察、建設(shè)、生產(chǎn)等方面提供有效信息。目前我國很多大中型礦山企業(yè)都組建了自己的測量隊(duì)伍，但是縱觀目前這些礦山測繪隊(duì)伍的工作情況，效果并不樂觀，技術(shù)水平參差不齊，所使用的設(shè)備和儀器也比較落后，直接造成了測量結(jié)果的不準(zhǔn)確，對(duì)礦產(chǎn)開發(fā)及生產(chǎn)也造成了嚴(yán)重的不良影響。礦山測量的主要工作在于勘探、設(shè)計(jì)及生產(chǎn)等階段，采集、處理并利用礦區(qū)地面和地下的空間資源，為礦區(qū)的發(fā)展而服務(wù)。所以，礦山測量必須引進(jìn)先進(jìn)的測繪技術(shù)，將礦山工作和技術(shù)設(shè)備充分結(jié)合在一起，促進(jìn)礦山測量的改革，以適應(yīng)目前的市場經(jīng)濟(jì)體制，滿足礦山體制改革的發(fā)展需要。

近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，激光技術(shù)和電子技術(shù)得到了快速發(fā)展，測距儀、陀螺儀及全站儀等先進(jìn)測繪儀器對(duì)傳統(tǒng)測繪儀器的使用產(chǎn)生了深刻的影響?？臻g對(duì)地技術(shù)以全球定位系統(tǒng)、衛(wèi)生遙感技術(shù)為代表，在測繪科學(xué)中的應(yīng)用越來越成熟，地理信息系統(tǒng)（以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)）的出現(xiàn)及應(yīng)用，為獲取、分析及處理多源信息提供了便利條件，對(duì)其具體應(yīng)用提供了有效支持，與此同時(shí)，智能化、自動(dòng)化的測繪系統(tǒng)也得到了系統(tǒng)的研究。本文的主要研究方向?yàn)楝F(xiàn)代測繪儀器技術(shù)在礦山測量工作中的應(yīng)用，從而使礦山測量可以更好的為礦山的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

2.現(xiàn)代測繪技術(shù)在礦產(chǎn)測量中的應(yīng)用

2.1GPS技術(shù)及其在礦山測量中的應(yīng)用

2.1.1GPS靜態(tài)測量在礦山控制網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

在礦山建設(shè)初期，需要在礦區(qū)中建立相應(yīng)的控制點(diǎn)，將其作為后期測量、放樣工作的主要依據(jù)，因此，建立控制網(wǎng)直接關(guān)系到后續(xù)測量工作的可靠性和準(zhǔn)確性，作為后續(xù)測量的主要依據(jù)。傳統(tǒng)控制網(wǎng)主要利用側(cè)邊、測角的方式將控制網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)推算出來，具體來說主要采用導(dǎo)線測量法、三角測量法以及邊角同測法等方法展開測量。在建立控制網(wǎng)方面，GPS定位技術(shù)和常規(guī)方法相比，主要體現(xiàn)出了以下幾種特點(diǎn)：第一，測量精度較高。與常規(guī)測量手段相比，GPS觀測的精度明顯高出很多，GPS基線向量的相對(duì)精度通常被控制在10.5～10.9之間，然而這是普通測量技術(shù)很難達(dá)到的；第二，選點(diǎn)靈活，費(fèi)用低。利用GPS技術(shù)進(jìn)行測量時(shí)不需要造標(biāo)，整個(gè)測量過程的成本比較低，布網(wǎng)費(fèi)用大大降低。第三，全天候作業(yè)。不管是在任何天氣情況還是任何時(shí)間段都可以進(jìn)行GPS觀測，測量作業(yè)非常方便，可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將布網(wǎng)工作高效的完成。第四，觀測時(shí)間短。利用GPS技術(shù)進(jìn)行控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)，通常每個(gè)測站的觀測時(shí)間通常為1～2h，利用快速靜態(tài)定位方式時(shí)，其觀測時(shí)間要更短一些。第五，處理與檢測的自動(dòng)化。利用GPS技術(shù)進(jìn)行控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)，數(shù)據(jù)觀測和處理都實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化。

2.1.2GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

首先，在礦區(qū)大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用。為了使礦山生產(chǎn)建設(shè)的實(shí)際需要得到滿足，需要針對(duì)礦山展開大比例尺地形圖的測繪，在傳統(tǒng)測量工作中，主要利用導(dǎo)線建立控制網(wǎng)，并結(jié)合控制網(wǎng)展開碎步測量，最后按照測量結(jié)果繪制出需要的地形圖。測量工作的工作量比較大，耗時(shí)也比較長，往往需要很多人才能將其工作完成，GPS-RTK技術(shù)引入之后，可以在完成基準(zhǔn)站建立之后，每個(gè)流動(dòng)站中只需要留一個(gè)人，同時(shí)單點(diǎn)測量時(shí)間只需要幾秒鐘，采用符號(hào)地物標(biāo)記法以后，不需要人工進(jìn)行記錄，完成測量之后利用數(shù)據(jù)線就可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)中，然后在采用南方測繪軟件展開繪圖，這樣一來工作效率大大提高。其次，電位放樣在礦山測量中的應(yīng)用。礦山測繪工作中點(diǎn)位放樣工作比較多，具體來說包括采場最終邊坡放樣、地質(zhì)鉆孔電位放樣以及巖石與礦石分界線放樣等。在傳統(tǒng)放樣工作中往往需要將點(diǎn)輸入到儀器中，利用測距、撥角等方式實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楹茈y找到放樣點(diǎn)，因此需要利用逐漸靠近的方式，持續(xù)的進(jìn)行測距和撥角，一直到精度放樣點(diǎn)位精度達(dá)到為止。點(diǎn)位放樣需要利用GPS-RTK技術(shù)展開，將點(diǎn)位輸入到儀器手簿中，手簿會(huì)自動(dòng)將該點(diǎn)位的方位顯示出來，這時(shí)測量人員只需要順著屏幕指示的方向進(jìn)行移動(dòng)就可以了，同時(shí)屏幕還會(huì)將放樣點(diǎn)位的距離顯示出來，等到達(dá)到點(diǎn)位精度的要求時(shí)，將標(biāo)記做好，這樣點(diǎn)位放樣就結(jié)束了。利用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行放樣點(diǎn)位時(shí)，其精度比較高，放樣速度也非?？欤虼朔艠狱c(diǎn)位很容易被找到，工作效率也會(huì)大大提高。

2.2全站儀及其在礦山測量中的應(yīng)用

全站型電子速測儀簡稱全站儀，利用這種設(shè)備可以將微處理、測距、測角等部分結(jié)合到一起，對(duì)測角和測距進(jìn)行自動(dòng)控制，并自動(dòng)計(jì)算出坐標(biāo)增量、高差及水平距離等，還能將數(shù)據(jù)自動(dòng)的顯示、記錄及輸出出來。因?yàn)槟壳袄萌緝x已經(jīng)可以對(duì)接收軸同望遠(yuǎn)鏡和測距發(fā)射軸的視準(zhǔn)軸實(shí)現(xiàn)了三軸共軸，因此這種設(shè)備在測量移動(dòng)目標(biāo)和空間點(diǎn)時(shí)比較適用。全站儀內(nèi)部測量軟件非常豐富，如果可以將其應(yīng)用于礦山測量工作中，不僅可以使測量程序得到簡化，同時(shí)測量工作的效率和精度也能得到提高。

因?yàn)槿緝x本身具有經(jīng)緯儀和測距儀的優(yōu)點(diǎn)，因此可以利用數(shù)字的形式提供測量結(jié)果，利用電子手簿和計(jì)算機(jī)可以展開通訊，其操作非常簡便，性能也比較穩(wěn)定，在礦山測量工作中應(yīng)用非常適合。礦區(qū)測量、地形測量及地面控制測量等工作都可以利用全站儀展開測量，井下的測量工作也能通過全站儀展開測量。未來礦產(chǎn)測量儀器將會(huì)朝著以全站儀為代表的智能化及數(shù)字化儀器的方向發(fā)展。全站儀和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合以后，可以建立礦體三維數(shù)據(jù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、處理及傳輸?shù)裙ぷ?，取代了原來的手工錄入及繁瑣的?jì)算工作。全站儀多數(shù)情況下需要在露天或者井下環(huán)境中工作，目前在礦區(qū)土地復(fù)墾、礦體生產(chǎn)建設(shè)等監(jiān)測工作中得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)各大測量機(jī)構(gòu)在礦山測量工作中也逐漸被全站儀所取代。

2.3慣性測量及其在礦山測量中的應(yīng)用

慣性測量系統(tǒng)在應(yīng)用過程中具有自主式、全天候是機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，可以為工程測量、大地測量、礦山測量等作業(yè)的自動(dòng)化提供新的技術(shù)性手段，主要利用慣性導(dǎo)航原理，同時(shí)獲得經(jīng)緯度、方位角及高程等大地測量數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)主要可以分成平臺(tái)式系統(tǒng)和捷聯(lián)式系統(tǒng)兩類，測繪領(lǐng)域中慣性測量系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)主要有以下幾方面。

首先，進(jìn)行控制測量，即對(duì)已有控制點(diǎn)進(jìn)行檢核、加密；其次，柜管線進(jìn)行檢測，同時(shí)對(duì)地表沉陷、地殼變形、進(jìn)行觀測和定位；第三，進(jìn)行井下定位，同時(shí)還能對(duì)各種工程和建筑進(jìn)行測量；第四，針對(duì)重力、地震展開測量，還能展開地球物理等方面的研究等。

3.測繪新技術(shù)在綠色礦山建設(shè)中的應(yīng)用

利用以上測繪技術(shù)針對(duì)礦區(qū)污染的情況可以展開動(dòng)態(tài)監(jiān)測，我國已經(jīng)在環(huán)境污染調(diào)查、數(shù)據(jù)管理研究等方面獲得了一定的成績，例如，利用3S集成技術(shù)可以對(duì)礦區(qū)污染情況調(diào)查提供支持，利用RS技術(shù)可以獲得礦區(qū)的多光譜遙感圖片，并按照不同污染程度及不同對(duì)象光譜性的差異性原理，將不同污染物的分布解讀出來，按照污染分析及樣點(diǎn)野外采集的要求對(duì)采樣點(diǎn)的具體位置進(jìn)行確定。此外，通過對(duì)GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)各項(xiàng)污染指標(biāo)值進(jìn)行確定，例如對(duì)污染的時(shí)間分布進(jìn)行研究，還可以隔一段時(shí)間進(jìn)行重復(fù)數(shù)據(jù)采集等。

結(jié)語

綜上所述，礦山測量的發(fā)展和采礦技術(shù)的發(fā)展直接相關(guān)，現(xiàn)代測繪技術(shù)以電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等技術(shù)為基礎(chǔ)得到了發(fā)展，并形成一種綜合性的技術(shù)，體現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化等一系列特點(diǎn)。隨著近年來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測繪科學(xué)技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，這種情況下必然會(huì)推動(dòng)礦山測量的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李樹志.礦山測量研究所近六十年來發(fā)展回顧與展望[J].礦山測量，2013，（6）：10-16.

[2]吳立新，余接情，胡青松，郭甲騰，劉善軍.數(shù)字礦山與智能感控的統(tǒng)一空間框架與精確時(shí)間同步問題[J].煤炭學(xué)報(bào)，2014，（8）：1584-1592.

[3]賀継光，逄云峰，姚偉.（GPS）RTK技術(shù)在現(xiàn)代礦山測量中的應(yīng)用體會(huì)[J].礦山測量，2008，（3）：69-70+74.