淺談測(cè)量新技術(shù)在鶴壁市礦山測(cè)量中的應(yīng)用

張志遠(yuǎn)，袁建民

（河南富昌建設(shè)工程有限責(zé)任公司，河南 鶴壁 458000）

礦山測(cè)量是采礦科學(xué)的一個(gè)分支，它是綜合運(yùn)用測(cè)量、地質(zhì)及采礦等多種學(xué)科知識(shí)，來(lái)研究礦山勘探設(shè)計(jì)、礦區(qū)建設(shè)、礦物開(kāi)采直至礦井報(bào)廢整個(gè)過(guò)程中的礦山測(cè)量及礦圖繪制的理論與方法、儀器設(shè)備的選型與校驗(yàn)、測(cè)繪工程的組織實(shí)施，以及測(cè)繪成果的驗(yàn)收、管理與應(yīng)用。由于礦山測(cè)量工作涉及地面和井下,不但要為礦山生產(chǎn)建設(shè)服務(wù),也要為安全生產(chǎn)提供信息，以供領(lǐng)導(dǎo)對(duì)安全生產(chǎn)做出決策。礦山測(cè)量的任何疏忽或粗率都會(huì)影響生產(chǎn)或有可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故發(fā)生。礦山測(cè)量在礦山開(kāi)采中的責(zé)任與作用都是很大的[1]。鶴壁市地質(zhì)工程多樣性方面的特點(diǎn)，導(dǎo)致其礦山測(cè)量工作的開(kāi)展具有一定困難，儲(chǔ)量、開(kāi)采量等數(shù)據(jù)一直處于不精確的狀態(tài)，但是隨著新的測(cè)繪技術(shù)的出現(xiàn)，為測(cè)量工作的完善提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也能滿足當(dāng)?shù)氐V山測(cè)量測(cè)繪的全新要求[2]。

1 礦山測(cè)量新技術(shù)

20世紀(jì)60年代以后，隨著電子、激光等技術(shù)的迅速發(fā)展，推動(dòng)了礦山測(cè)量?jī)x器設(shè)備的研發(fā)工作，陀螺經(jīng)緯儀、光電測(cè)距儀、電子經(jīng)緯（水準(zhǔn)）儀、全站儀、攝影測(cè)量、GPS全球定位系統(tǒng)、遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）等新儀器、新技術(shù)，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等相繼在礦山測(cè)量工作中得到應(yīng)用，使傳統(tǒng)的礦山測(cè)量發(fā)生巨大變革，朝著數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、計(jì)算和繪圖數(shù)字化、自動(dòng)化、可視化的方向發(fā)展。鶴壁市礦山測(cè)量工作隨著新技術(shù)的日新月異也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，目前，應(yīng)用于礦山測(cè)量工作的新技術(shù)主要有以下幾種：

1.1 全站儀

近年來(lái)，全站儀得到了進(jìn)一步發(fā)展。一方面，普通全站儀的穩(wěn)定性、操作性得到不斷改善和升級(jí)；另一方面，為適應(yīng)不同的測(cè)繪環(huán)境需要，全站儀出現(xiàn)了很多新功能和差異化產(chǎn)品。例如：

（1）免棱鏡功能。免棱鏡測(cè)距不僅大大減輕了野外作業(yè)的強(qiáng)度，而且解決了有些地方無(wú)法測(cè)距的困難。免棱鏡測(cè)距測(cè)程一般為200米～500米，最遠(yuǎn)可達(dá)2000米。免棱鏡全站儀代表了全站儀便捷化的發(fā)展方向。

（2）可視對(duì)中、可視照準(zhǔn)功能。這種全站儀的對(duì)中器能發(fā)出紅色光線，在地面控制點(diǎn)上形成一個(gè)很小的紅色斑點(diǎn)，可滿足對(duì)中誤差1毫米左右。

（3）電子氣泡功能。電子氣泡的分辨率（靈敏度）為2″/mm，遠(yuǎn)高于普通的圓水準(zhǔn)器和管水準(zhǔn)確，能提高儀器的整平精度。

（4）跟蹤鎖定功能。開(kāi)啟跟蹤鎖定功能，手動(dòng)照準(zhǔn)棱鏡，進(jìn)行初始化測(cè)距，讓儀器“記住”棱鏡。以后棱鏡移動(dòng)，儀器自動(dòng)跟蹤棱鏡，當(dāng)棱鏡短暫停留時(shí)，進(jìn)行測(cè)量并記錄。

（5）遙控測(cè)量技術(shù)。棱鏡桿上裝有一個(gè)全站儀的操作面板，與全站儀無(wú)線連接，一個(gè)人可以在鏡站上實(shí)現(xiàn)對(duì)全站儀的各種操控，完成測(cè)量工作[3]。

1.2 “3S”技術(shù)

“3S”技術(shù)是由全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感（RS）組成的一個(gè)有機(jī)的整體。GPS用于實(shí)時(shí)快速地提供目標(biāo)的空間位置；RS用于實(shí)時(shí)快速地提供目標(biāo)及其環(huán)境的幾何與物理信息及各種變化，發(fā)現(xiàn)地球表面上的各種變化并對(duì)GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)更新；GIS用于對(duì)多種來(lái)源時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、集成管理、動(dòng)態(tài)存取。

GPS具有全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。GIS由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、各種地理數(shù)據(jù)和用戶組成，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)各種地理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析、合成和管理。RS利用遙感器從空中探測(cè)地面物體性質(zhì)，具有大范圍獲取數(shù)據(jù)資料，獲取信息速度快、周期短，信息量大的特點(diǎn)。三種技術(shù)手段有機(jī)結(jié)合進(jìn)行互補(bǔ)，可提高礦山測(cè)量的工作效率，如GPS與GIS結(jié)合可以對(duì)礦山危險(xiǎn)源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集并對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析；RS與GIS結(jié)合可對(duì)土地的利用情況和分布規(guī)律進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

1.3 慣性測(cè)量系統(tǒng)

慣性測(cè)量系統(tǒng)是通過(guò)慣性元件（陀螺儀和加速度計(jì)等）感受載體在運(yùn)行過(guò)程中的加速度，由計(jì)算機(jī)對(duì)輸入的加速度進(jìn)行兩次積分，便可得出該載體在空間的位置變化，以確定載體的位置和地球重力場(chǎng)參數(shù)的組合系統(tǒng)。

慣性測(cè)量系統(tǒng)通常分為平臺(tái)式系統(tǒng)和便捷式系統(tǒng)，當(dāng)其與GPS系統(tǒng)組合成一個(gè)新系統(tǒng)后，則會(huì)成為高精度和定位的未來(lái)發(fā)展方向之一。兩者組合后，其性能之間能夠?qū)崿F(xiàn)有效的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，不僅能夠?qū)^大面積的土地進(jìn)行地質(zhì)測(cè)量和參數(shù)處理，而且還能夠自動(dòng)的建立三維模式框架立體圖進(jìn)行總覽，使定位和導(dǎo)航精度的穩(wěn)定性能夠得到有效的保證。在實(shí)際礦山測(cè)量工作中，慣性測(cè)量系統(tǒng)通常都是在礦山井下測(cè)量中進(jìn)行應(yīng)用。

1.4 三維激光掃描

三維激光掃描是通過(guò)高速激光掃描測(cè)量的方法，在復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)和空間對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行快速掃描測(cè)量，所發(fā)射的紅外線光束，一旦接觸到物體，光束立刻被反射回掃描儀，掃描儀將獲得的激光點(diǎn)信息進(jìn)行處理并自動(dòng)存儲(chǔ)和計(jì)算，快速、高精度地獲取被測(cè)對(duì)象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和信息，所有的三維數(shù)據(jù)都能夠被直接地采集，在礦山測(cè)量中具有可靠性和真實(shí)性。由于它遠(yuǎn)離開(kāi)采作業(yè)區(qū)，安全系數(shù)高，所以特別適用于鶴壁市復(fù)雜地形的礦山測(cè)量。

三維激光掃描技術(shù)有以下特點(diǎn)：①非接觸測(cè)量。采用非接觸掃描目標(biāo)的方式進(jìn)行測(cè)量，直接采集物體表面的三維數(shù)據(jù)，可用于解決危險(xiǎn)、復(fù)雜環(huán)境以及人員難以到達(dá)的情況；②數(shù)據(jù)采樣率高。目前，激光掃描儀采樣點(diǎn)速率可達(dá)到數(shù)萬(wàn)到數(shù)十萬(wàn)點(diǎn)/秒，采樣速率是傳統(tǒng)測(cè)量方式難以比擬的；③主動(dòng)發(fā)射掃描光源。掃描過(guò)程中可以不受環(huán)境的約束；④高分辨率?？蓪?duì)目標(biāo)進(jìn)行高密度的三維數(shù)據(jù)采集，從而達(dá)到高分辨率的目的；⑤數(shù)字化采集。采集的數(shù)據(jù)是直接獲取的數(shù)字信號(hào)，具有全數(shù)字特征，易于后期處理及輸出。

2 結(jié)語(yǔ)

在科技日新月異的今天，各種測(cè)量新技術(shù)層出不窮，把測(cè)量新技術(shù)充分應(yīng)用在礦山測(cè)量中就顯得十分重要，尋求先進(jìn)的測(cè)量方式，使測(cè)繪技術(shù)不斷成熟，培養(yǎng)能熟練掌握新技術(shù)的測(cè)量團(tuán)隊(duì)，才能更好的服務(wù)于礦山測(cè)量。