測繪科技與礦山測量的新進展

魏朝庭

摘要：目前人類在生態(tài)環(huán)境保護的問題上面臨著巨大的挑戰(zhàn)，如何對其實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是我們現(xiàn)在要進行討論的重要課題之一，而其中最主要的就是如何實現(xiàn)對礦山資源的綜合開發(fā)和合理利用。自從進入21世紀后，測繪技術(shù)越來越發(fā)達，其中進步最為明顯的就是天地一體化對地面的觀測技術(shù)，再結(jié)合同樣發(fā)展速度很快的數(shù)字影像科學技術(shù)，對礦山資源開發(fā)相關(guān)的難題提供了很多的解決技術(shù)和拯救方法。尤其最近幾年，在礦山測量的相關(guān)工作中應(yīng)用到更多的高新技術(shù)，并且成果也比較明顯，而相關(guān)的測繪技術(shù)也給礦山開采的生產(chǎn)和實踐帶來更多的條件。本文對相關(guān)情況進行簡要的說明。

關(guān)鍵詞：測繪科技；礦山測量；進展

自從進入21世紀后，為了實現(xiàn)對全球或者部分區(qū)域進行高分辨率的影像數(shù)據(jù)的收集，部分國家開始對這一領(lǐng)域進行研究和開發(fā)，而其中大部分國家已經(jīng)構(gòu)建出了相關(guān)的觀測體系，即天地一體化對地外側(cè)體系。就我國而言，目前已經(jīng)開始著手于構(gòu)建衛(wèi)星群的相關(guān)工作，它屬于天基綜合信息體系，主要由氣象衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星、高光譜遙感及雷達衛(wèi)星群等部分組成，他們的特點是均能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)的運轉(zhuǎn)。通過建立這個體系，完成航空對地面觀測及衛(wèi)星導(dǎo)航定位等多項工作。根據(jù)礦山的特點，再結(jié)合這個體系，對礦山測量的研究指出了新的發(fā)展方向。

一、在礦山相關(guān)工作中3S的應(yīng)用和研究

（一）GPS的相關(guān)應(yīng)用

不可否認，如果在礦山能夠建立起GPS的工程坐標系統(tǒng)，利用其具有的高程測量功能，會提供更多的便利和優(yōu)越性。相關(guān)研究表示，我們能夠通過GPS這一工程坐標系統(tǒng)，收集一組相關(guān)的聯(lián)結(jié)點，并且將WGS-84的坐標系進行相關(guān)的運算，而參照物可以選擇成北京或者西安，接著在兩者間進行參數(shù)的轉(zhuǎn)換。

GPS RTK通常被用于礦區(qū)地表已經(jīng)沉陷的點、線、面等地方，進行三維空間的監(jiān)測活動，甚至能夠建立相應(yīng)的高程變化模型，而建立的地點通常選在動態(tài)變形區(qū)。在這方面有一定研究的學者提出，可以利用或者參考統(tǒng)計學中的假設(shè)檢驗法，以此來完成數(shù)據(jù)的空間分析，或者空間的內(nèi)插工作。除此之外，通常在露天的礦邊坡進行相關(guān)的移動監(jiān)測，或者對其穩(wěn)定性進行評價和分析中，也會用到GPS的有關(guān)技術(shù)。而RBN/DGPS的定位技術(shù)在我國也已經(jīng)有了成功的范例。它已經(jīng)被運用到建立海上油井生產(chǎn)平臺的相關(guān)環(huán)節(jié)，如相關(guān)的安裝配置工作、對油管或者水管進行線路的定位和敷設(shè)等。

（二）遙感技術(shù)和數(shù)字攝影測量的相關(guān)應(yīng)用

如果對礦區(qū)的土地覆蓋變化進行嚴格的控制和監(jiān)測，可以得到一定的土地利用率。如果在整個檢測過程中，使用一定的圖像處理軟件和系統(tǒng)，可以使測量精度達到我們的工作要求。通常情況下，我們會選擇多時相的Landsat TM或者ETM等處理遙感圖像數(shù)據(jù)的工具，往往在經(jīng)過它們的幾何糾正后，監(jiān)測空間的分辨率會達到0.5個象元。

二、有關(guān)礦山地下測量的科學技術(shù)

對地下工程圍巖變形的相關(guān)系統(tǒng)來說，它屬于非接觸式監(jiān)測和分析系統(tǒng)的范疇。這種系統(tǒng)通常來說主要由三部分構(gòu)成，分別是計算機、計算機包括的數(shù)據(jù)處理軟件及電子測速儀等，其中電子測速儀為兩臺。計算機中包含的數(shù)據(jù)處理軟件的功能主要分為五點，分別是：

1.作為一種接口模塊，將其他的電子測速儀與自身的電子測速儀之間的數(shù)據(jù)進行互相傳遞和交換；

2.作為一種平差模塊，對圍巖變數(shù)的相關(guān)數(shù)據(jù)進行計算；

3.作為儲存和檢索模塊，完成相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲和查閱功能；

4.作為分析數(shù)據(jù)模塊，通過對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，以此來對圍巖的穩(wěn)定性進行判斷；

5.作為圖形或者文本的輸出模塊，此時系統(tǒng)擁有精度為±1mm的點位測量。

另外還有其他科學技術(shù)能夠完成礦山的地下測量工作，主要通過紅外熱探測儀和測量機器人進行工作。若使用已經(jīng)改進的紅外探測儀，即ST2L，那么它可以在煤礦井下，完成對地質(zhì)性質(zhì)的監(jiān)測和探測，主要包括地質(zhì)的褶曲、斷裂、斷層、煤自燃區(qū)等方面，它擁有0.084攝氏度的溫度分辨率。而若使用的是測量機器人，則會開啟對應(yīng)的自動監(jiān)控功能。因為它由三部分組成，分別是計算機硬軟件、通訊和具有高精度的電子全站儀。而其結(jié)合GeoBasic的編程語言，使邊坡監(jiān)控系統(tǒng)的使用范圍也越來越廣。

三、礦產(chǎn)資源相關(guān)信息的評價和分析

將GIS包含的礦產(chǎn)資源評價作為參考的基礎(chǔ)，對地質(zhì)、地球化學和物理、遙感等與礦山地學相關(guān)的空間數(shù)據(jù)進行科學性的分析，同時采用一定的空間數(shù)據(jù)挖掘方法，在特定的方面發(fā)揮出一定的優(yōu)越性，主要包括對礦產(chǎn)資源的可采性及預(yù)測和優(yōu)化勘探目標等方面。

裂隙儲油層具有獨特的孔隙結(jié)構(gòu)，通過這種結(jié)構(gòu)可以對其造成的影響有一定的了解，而其具有的滲透性狀這個特點，則可以為我們計算油氣儲量完成相關(guān)的參數(shù)依照。在對礦場資源信息進行分析和評價時，對應(yīng)的石油物理參數(shù)是其最重要的一項評價任務(wù)。再對油氣層的孔隙結(jié)構(gòu)進行分析和計算時，應(yīng)該由宏觀和微觀兩個方面同時進行，根據(jù)多種計算方法，對鉆孔記錄數(shù)據(jù)、巖芯數(shù)據(jù)等進行綜合性的分析。

GIS中包含的規(guī)則格網(wǎng)法結(jié)合TIN法能夠有效地對地表形態(tài)及比較規(guī)整的煤層進行描繪，但是考慮到大多數(shù)的礦體結(jié)構(gòu)都是比較復(fù)雜的，所以兩種方法并不適用于這些地方。相關(guān)研究的學者表示，針對這些復(fù)雜的礦體結(jié)構(gòu)，可以將呈發(fā)散狀態(tài)的三位米粒模型應(yīng)用其中，而三位米粒模型中包含有連續(xù)分層的模擬方法，可以對礦體的結(jié)構(gòu)進行描述，并且將其顯示出來，而若是能夠借助VC ++6.1或者其他技術(shù)，則可以實現(xiàn)對礦體結(jié)構(gòu)的開發(fā)。

四、礦區(qū)土地復(fù)墾與礦業(yè)城市的發(fā)展戰(zhàn)略

因為鐵礦的開采模式不同于煤礦的開采方式，所以這兩種礦產(chǎn)的土地復(fù)墾模式也會出現(xiàn)較大的差別。而在我國的華北一鐵礦區(qū)，鐵礦中的大型礦產(chǎn)的復(fù)墾模式和中小型礦產(chǎn)的復(fù)墾模式也呈現(xiàn)出不同的方法。對大型鐵礦進行復(fù)墾的方法主要為在尾礦壩上直接進行無覆土種植和在矸石山上進行造林活動。而針對小型鐵礦而言，可以使用尾礦渣對土壤的質(zhì)量加以改善，還可以直接在礦渣地進行復(fù)墾工作。

GIS中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼，是將線性四叉樹和八叉樹進行結(jié)合后得到的一種新的編碼方法。如果能合理使用GIS中這種編碼方式，利用多層DTM模型，可以使復(fù)墾土壤特性相關(guān)的空間變化規(guī)律得到科學性的描述，而若要說明土壤特性的時空演化，可以選擇修正后的基態(tài)來模擬。

對資源已經(jīng)呈現(xiàn)出衰竭態(tài)勢的城市要緊抓住它的特點，并對其制定出相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略。雖然對礦山測量的工作人員不是這種問題的主力研究人員，但是卻可以發(fā)揮出一定的輔助作用，幫助相關(guān)研究人員判斷一定的決策方向和決策能力，比如在對礦業(yè)城鎮(zhèn)提供相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)時，或者對這些數(shù)據(jù)進行描繪時，還包括對修復(fù)生態(tài)環(huán)境的決策和規(guī)劃中，都可以體現(xiàn)出礦山測量科技人員的重要性。

結(jié)束語

隨著我們測繪技術(shù)的快速發(fā)展，對礦山測量時能夠選擇的方法也隨之增多。利用GPS、陀螺儀、全站儀及電子求積儀等一系列比較高新的測繪儀器，不僅可以得到以數(shù)字化為主的測量數(shù)據(jù)，還能與處理數(shù)據(jù)和相關(guān)繪制的軟件結(jié)合，從而得到以數(shù)字化為主的測繪成果。礦山測量對于建立礦山系統(tǒng)來說，是完成數(shù)字化的必要條件，也是其基本組成部分。這樣一來，礦山測量不單單是對地面的測量和制圖，而是通過一定的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)使礦山的相關(guān)信息完成自動化的處理。

參考文獻：

[1]李想.現(xiàn)代測繪科技在礦山測量中的應(yīng)用[J].科技風.2013（13）

[2]高偉.淺析礦產(chǎn)測量技術(shù)的發(fā)展和提高[J].新疆有色金屬.2012（05）

[3]成利波.淺析礦山測量在采礦實踐中的技術(shù)創(chuàng)新[J].科技與企業(yè).2012（22）

[4]寇中平，夏創(chuàng)飛，溫向衛(wèi).礦山測量中高程導(dǎo)入方法的研究和探究[J].山東工業(yè)技術(shù).2015（14）

[5]寧津生，王正濤.2012—2013年測繪學科發(fā)展綜合報告[J].測繪科學.2014（02）endprint