芻議現(xiàn)代測繪技術(shù)在有色金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

劉海玲，邱玉霞

(日照市國土資源局，山東日照276826)

芻議現(xiàn)代測繪技術(shù)在有色金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

劉海玲，邱玉霞

(日照市國土資源局，山東日照276826)

有色金屬礦山在開采過程中，會損及周遭植被地貌和自然生態(tài)，造成塌陷、滑坡等災(zāi)害，危機員工生命財產(chǎn)安全，因此有必要對礦山地質(zhì)災(zāi)害展開預(yù)測，而現(xiàn)代測繪技術(shù)的運用，能有效提升災(zāi)害預(yù)測的效率，實現(xiàn)危害預(yù)警，為解決和預(yù)防策略的制定提供數(shù)據(jù)支持。首先對有色金屬礦山災(zāi)害的特點和原因展開分析，而后探討了礦山測繪技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與不足，進而分別例舉“GPS”技術(shù)、攝影測繪技術(shù)以及“GIS”技術(shù)在災(zāi)害預(yù)警方面的運用，為相關(guān)領(lǐng)域工作人員提供參照借鑒。

測繪技術(shù);礦山地質(zhì)災(zāi)害;有色金屬

1 礦山的地質(zhì)災(zāi)害特點與測繪技術(shù)分析

礦山地質(zhì)災(zāi)害，一般指因礦山開發(fā)而導(dǎo)致周邊地貌和植被受損、地表結(jié)構(gòu)變化，進而引發(fā)的危及人類活動的現(xiàn)象。災(zāi)害類型可分為如下幾種:a泥石流和水土流失，這是礦山災(zāi)害中最常見的一種，通常是由于周邊植被受損所導(dǎo)致的;b泥石流滑坡，此類災(zāi)害一般是因工程施工所堆砌的排土場所導(dǎo)致;c地表塌陷或地表冒頂，此類災(zāi)害通常因為地下礦產(chǎn)過度開發(fā)而沒有及時填充，進而形成地表下空洞所導(dǎo)致的;d尾礦壩坍塌，坍塌原因是用來攔截尾礦庫的壩體承載不足所致;此外，還有其他災(zāi)害類型，例如錐站，是因廢棄物沒有及時清理而導(dǎo)致的［1-2］。對礦山地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防和控制，首要的是提升勘探測繪能力，建立完善的預(yù)防機制，強化監(jiān)測手段，進而針對問題原因，制定完善的解決對策，如穩(wěn)定礦邊坡、復(fù)墾周邊土地、及時填充空洞等。

2 礦山測繪技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和展望

2．1礦山測繪技術(shù)現(xiàn)狀分析

按照當(dāng)前有色金屬礦山災(zāi)害預(yù)防對測繪技術(shù)所提出的要求和測繪技術(shù)自身的發(fā)展趨勢來看，高精度、實時性和先進的數(shù)據(jù)分析處理是發(fā)揮測繪技術(shù)作用、取得災(zāi)害預(yù)防治理效果的關(guān)鍵，然而受限于各種客觀條件，致使目前許多有色金屬礦山測繪在儀器設(shè)備完善度、測量方法的先進性以及測量數(shù)據(jù)的處理技術(shù)等方面存在問題，具體表現(xiàn)為以下幾個方面:a缺乏全站儀等現(xiàn)進設(shè)備，以光學(xué)儀器進行幾何式測量，難以保障精度;b缺少先進的測量方法，以極坐標(biāo)法或交匯法作為主要測量手段，難以做到實時監(jiān)測;c缺少先進的數(shù)據(jù)處理手段，以手工計算或半自動計算為主，造成檢測結(jié)果延時。也正是由于上述現(xiàn)象削弱金屬礦山測繪的效果。為了準(zhǔn)確獲知采礦對周遭植被、地貌的影響，及早發(fā)現(xiàn)災(zāi)害征兆，做到實時監(jiān)控防護，為礦山規(guī)劃和治理提供數(shù)據(jù)支持，所以有必要更新測繪技術(shù)，推動設(shè)備儀器升級、更新測量方法、改進數(shù)據(jù)處理手段，進而提升測繪預(yù)測監(jiān)控效果，強化有色金屬礦山災(zāi)害預(yù)防手段。

2．2礦山測繪技術(shù)的具體應(yīng)用

改進礦山測繪中所存在的問題、提升礦山災(zāi)害預(yù)警能力，可通過綜合運用GPS定位測繪技術(shù)、攝影測繪技術(shù)以及GIS技術(shù)等測繪手段實現(xiàn)。當(dāng)前，上述測繪技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)趨于成熟，下面就分別對這些技術(shù)在礦山測繪中的具體應(yīng)用展開分析。

1)GPS定位測繪

GPS定位是通過一定數(shù)量的衛(wèi)星在不同角度和位置向同一點位發(fā)送測距信號，并通過接收機處理導(dǎo)航電文進而對測量點位的具體數(shù)據(jù)信息作出解算。具有測量精度高、信號實時傳送、全天候無間斷測量、準(zhǔn)確定位不需通視的特點，在礦山測繪中能發(fā)揮重要作用［3］。從新世紀(jì)初，美國調(diào)整“SA”干擾以來，GPS技術(shù)迅速發(fā)展，在有色金屬礦山的測繪中，可實現(xiàn)滑坡、沉陷、尾礦坍塌等災(zāi)害的預(yù)警與測算，而對其中變形緩慢的滑坡、陷落等災(zāi)害的預(yù)測更有優(yōu)勢，其測算精度在1～5 mm之間。但GPS測繪容易受到植被影響，所以對地表地貌變化的測算缺乏靈活性。此外，GPS技術(shù)在進行整體區(qū)劃測繪時，所需調(diào)用的函數(shù)十分復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤差，是其在礦山測繪領(lǐng)域的劣勢所在。以邊坡滑落的監(jiān)控為例，GPS監(jiān)測點位布置方法及監(jiān)測系統(tǒng)如圖1所示。

圖1GPS邊坡測繪系統(tǒng)示意

圖1中系統(tǒng)采取1～2 h星歷的資料進行數(shù)據(jù)分析，對不同監(jiān)測點位進行地質(zhì)信息解算，獲取時限內(nèi)邊坡位移數(shù)據(jù)并透過CAD軟件成圖，交由專業(yè)人員根據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析邊坡穩(wěn)定性，實現(xiàn)連續(xù)性、高精度的監(jiān)測。

當(dāng)前GPS測繪可選模式有連續(xù)監(jiān)測和間隔性復(fù)測，前者能消除天線誤差，達到亞毫米測量精度，如前所舉例，但成本較高;后者經(jīng)濟性好，但精度和自動化程度稍差，可采取其他輔助性數(shù)據(jù)處理技術(shù)和設(shè)備改善測繪效果。在使用GPS測繪時需要注意其高程測量誤差和電磁干擾，按照工程標(biāo)準(zhǔn)，GPS礦山測繪須在5顆衛(wèi)星以上，及150(°)高角的前提下進行測繪，且測站須隔離電磁信號干擾。

2)攝影測繪技術(shù)

攝影測繪可獲取礦山內(nèi)實時三維空間信息，實現(xiàn)無接觸測量，具有高靈活性、高效率以及多樣性測繪的特點，同時測繪成本相較于GPS更低，在礦山災(zāi)害防治領(lǐng)域應(yīng)用前景更為廣泛［4］。而通過航空測繪能進行大面積、區(qū)域性分析，對地表沉陷、邊坡滑動能做到有效監(jiān)測，無視植被和電磁信號的干擾，作業(yè)效率更高，常規(guī)航空攝影原理圖見圖2。

圖2常規(guī)航空攝影測繪原理

而針對具體點位的近景測量，則能在短時期內(nèi)獲取測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多重攝影，提供更多數(shù)據(jù)信息以供處理。

攝影測繪在應(yīng)用中，需要注意以下幾點:a是系統(tǒng)誤差，包括底片變形、鏡頭畸變，須采取專業(yè)設(shè)備消除誤差、提升精度;b是分析被測點位的光照狀況，對測量數(shù)據(jù)做出糾偏性調(diào)整;c是攝影方式的選擇，須結(jié)合具體測繪需求和成本預(yù)算加以考量。而為了提升測繪效果，還可以綜合運用GPS技術(shù)和攝影測繪技術(shù)，實現(xiàn)衛(wèi)星定位攝影測量，進一步改善測量精準(zhǔn)度并提升測繪效率，如當(dāng)前市面上已經(jīng)出現(xiàn)的JX-4A測量系統(tǒng)、DEM(4D)攝影技術(shù)，就是通過結(jié)合GPS技術(shù)與攝影測繪而成的。

3)GIS測繪技術(shù)

GIS是一種空間測繪系統(tǒng)，基于特定地形圖和內(nèi)部所存儲的細(xì)節(jié)信息，對空間原貌進行數(shù)字化模擬，進而獲得點位分布數(shù)據(jù)的一項測繪技術(shù)?？善鸬捷o助決策、監(jiān)測預(yù)報的作用，內(nèi)部集成數(shù)據(jù)分析模塊，可通過數(shù)據(jù)信息采集，存儲大量的圖像、數(shù)據(jù)、聲音以及視頻文件，并對文件數(shù)據(jù)進行測繪處理。可以說，該技術(shù)是計算機工程、地理測繪等諸多學(xué)科的高端集成，其交叉性和前沿性顯著，所做出的決策輔助對礦山測繪和災(zāi)害預(yù)警有著極為重要的意義。其系統(tǒng)管理有方法庫、模型庫以及數(shù)據(jù)庫3大部分組成，其中數(shù)據(jù)庫用于存儲和調(diào)用采集信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)檢索、存儲、維護和處理的一體化，結(jié)合具體的測繪目標(biāo)，進行數(shù)據(jù)組織和調(diào)用;模型庫用于集成計算模型，可根據(jù)具體測繪計劃調(diào)用并補充宏模型，提升測繪效率;方法庫中存儲著所有用于測繪的具體方法，如路徑算法、分類及排序的算法等。而OLAP挖掘以及GIS分析等模塊則共同構(gòu)成了決策輔助系統(tǒng)，用于對模型分析結(jié)果進行邏輯推演，分析災(zāi)害發(fā)生的可能性和危害。其各功能原理見圖3。

圖3基于GIS測繪的有色金屬礦山災(zāi)害防護輔助性決策系統(tǒng)

有色金屬礦山災(zāi)害的發(fā)生的誘因可通過GIS輔助分析，從而評估災(zāi)情、預(yù)測災(zāi)難強度和后續(xù)影響，在礦山災(zāi)害預(yù)防中發(fā)揮重要作用。

3 結(jié)語

綜上，隨著礦山資源的不斷開采，地質(zhì)災(zāi)害問題也變得越來越復(fù)雜、越來越嚴(yán)重，對測繪預(yù)警技術(shù)的要求也不斷提高，當(dāng)前礦山地質(zhì)測繪在設(shè)備儀器、測繪方法和數(shù)據(jù)分析處理上還有待進一步提高，而GPS測繪可通過衛(wèi)星定位，實現(xiàn)不間斷監(jiān)控，GIS測繪可結(jié)合采集數(shù)據(jù)結(jié)果為災(zāi)害預(yù)警提供輔助性決策，而攝影測繪則能通過實時影像提供最直觀的參考資料，在具體測繪過程中，綜合以上手段，能在最大程度上降低災(zāi)害的危害，保障財產(chǎn)和生命安全。

［1］陳姝含．淺談現(xiàn)代測繪技術(shù)在地質(zhì)工作的應(yīng)用［J］．黑龍江科技信息，2013(16):102－102．

［2］郭偉偉．淺析地質(zhì)測繪的影像定位技術(shù)應(yīng)用［J］．新疆有色金屬，2011，34(S2):20－21．

［3］葉爾蘭別克．探析測繪新技術(shù)的發(fā)展及其在礦山測量中的應(yīng)用［J］．新疆有色金屬，2010，33(z2):37－38．

［4］王超．現(xiàn)代測繪技術(shù)自動化技術(shù)在地形測量中的應(yīng)用［J］．黑龍江科技信息，2010(36):51－51．

Application of Modern Surveying and Mapping Technology in Geological Hazards of Nonferrous Metal Mines

LIU Hailing，QIU Yuxia
(Rizhao City Bureau of Land and Resources，Rizhao，Shandong 276826，China)

Nonferrous metal mines in the mining process will be damaged and the surrounding vegetation landscape and natural ecology．It results in the collapse，including landslides and other disasters，crisis members in life and property safety．It is necessary to carry out prediction of mine geological disasters．The application of modern surveying and mapping technology can effectively increase the efficiency of the implementation of disaster prediction and hazard warning to support strategy．Firstly，the characteristics and reasons of nonferrous metal mine disasters are analyzed，and then we discusses the status and shortcomings of mine surveying and mapping technology．At last，we use examples of"GPS"technology，photogrammetry technology and"GIS"technology in disaster warning to provide reference reference for staff in related fields．

Surveying and mapping technology;Mine geological hazard;Nonferrous metals

P618．4

B

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．055

2017－01－11

劉海玲(1973－)，女，山東日照市人，高級工程師，研究方向:土地、礦產(chǎn)、測繪，手機:13563301812，E-mail: rzgtchk@163．com．