大比例尺地形圖測繪法在礦山地質測繪中的應用研究

胡靜娟

（安徽省地質測繪技術院，安徽 合肥 230022）

礦山開發(fā)是國家基礎工程項目，其的效率與成果受礦山地質影響較大，小、中比例尺地形圖與測量方法并不能很好地滿足而今礦山地質測繪的要求。大比例尺地形圖內容廣泛、細致精確，于礦山地質測繪中，具有廣泛、確實的應用價值，該種地形圖需要應用科學性較強、精確度較高的測量技術進行成圖。

1 大比例尺地形圖測繪法在礦山地質測繪中的應用現(xiàn)狀

大比例尺地形圖測繪分為外業(yè)測量與內業(yè)成圖兩部分。

以外業(yè)測量而言，大比例尺地形圖測繪法以基本測圖原理為基礎，具有多種測量方法，包括大平板儀測量、經(jīng)緯儀測量、大平板儀聯(lián)合經(jīng)緯儀測量，數(shù)字化測量等。前三種測量方法操作復雜、工作強度較大、工作效率較低等，已經(jīng)不再被應用于礦山地質測量中，后一種測量方法設備要求先進、精度高等，主要包括全站儀測量法、GPS—RTK測量法、無人機測量法、攝影測量法等，其發(fā)展至今已成為礦山地質測繪的主要應用方法[1]。各種數(shù)字化測量方法的具體應用情況，如下所言：

（1）全站儀測量法風靡于20世紀90年代，并被廣泛沿用至今，具有精度高、操作過程嚴謹?shù)忍攸c，可實現(xiàn)角度測量、距離測量、三維坐標測量、導線測量、放樣測量、定點交會測量等多種功能，具備被應用于礦山地質測繪的可行性。

（2）GPS—RTK技術是實時動態(tài)測量方法，以載波相位為技術基礎，實現(xiàn)的是GPS數(shù)據(jù)差分處理。工作時，擁有兩臺或兩臺以上GPS信號接收機，其中一臺被放置于已知坐標上，成為基站，其他一臺或多臺放置于未知坐標上，被稱為移動站，基站在收集到對應數(shù)據(jù)后會將其傳輸至流動站中[2]。

（3）與其他測量法相比，攝影測量法雖原理復雜、地形圖形成過程繁瑣，但其可以在難以人工作業(yè)的區(qū)域中進行地形數(shù)據(jù)采集，采集完成后利用專業(yè)性三維軟件分析數(shù)據(jù)、繪制地形。實際礦山測量中，該技術通常不會單一化應用，而是與其他測量方法配合采用，進而進一步補充地形圖內容，保障地形圖質量。

（4）無人機測量法是更先進、更便捷的航攝法，具有測繪周期極短、效率與分辨率極高的顯著優(yōu)勢，通常應用于面積較大、地物簡單的測區(qū)，其可與RTK技術進行有效結合，從而完成工程項目整體的高效測量[3]。經(jīng)無人機航攝采集的數(shù)據(jù)，在內業(yè)處理上具有相當?shù)碾y度，無人機數(shù)據(jù)處理流程與方法已成為測繪領域的一項研究熱點。

以內業(yè)成圖而言，大比例尺地形圖測繪法以繼承性與面向數(shù)字化為基本原則，手工繪制早已被淘汰、放棄，現(xiàn)在多采用數(shù)字化繪圖軟件進行成圖，這些軟件具有數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲、圖像編輯等一體化功能，可提升測繪工作效率，增強數(shù)據(jù)及圖像編輯的便利性，實現(xiàn)無差別數(shù)據(jù)交底與存儲，強化地圖管理效果。目前礦山測繪中，最為常用的繪圖軟件是基于AutoCAD而二次開發(fā)的CASS軟件及Arc Map軟件。

2 大比例尺地形圖測繪法在礦山地質測繪中的應用方式

測繪單位要在有效了解礦山地質特點、礦山地勢及周邊環(huán)境的基礎上，運用合理、高效的測量方法、手段與繪圖軟件進行勘測成圖?，F(xiàn)以GPS—RTK測量法、CASS9.1為例，系統(tǒng)介紹礦山地質測繪中，大比例尺地形圖測繪法的具體應用方式。

2.1 施工前準備

第一、細致勘探測繪區(qū)域，了解工程概況，制定工程計劃，劃分工程區(qū)域，標定區(qū)域工程名稱，合理設置基準站與流動站位置。礦山地質情況復雜、危險性較高、易出現(xiàn)突發(fā)狀況，有效把控礦山測繪區(qū)域狀況應是測繪工作開展的第一步。為保障測繪數(shù)據(jù)鏈接暢通無阻礙，施工人員要謹慎確定基準站位置，通常在地勢較高、開闊性良好、200m周邊范圍內沒有高壓電線干擾的待測區(qū)域內選擇。流動站位置應與基準站相距不少于5km、不超過10km，若實踐中，流動站與基準站之間通視不良，則還應在兩站之間加入一定數(shù)量的通視方向[4]。

第二、要檢測、調整各項測量設備，設定GPS接收機采樣頻率、坐標轉換參數(shù)、計劃放樣點坐標，計算相應坐標轉換參數(shù)、制定完整工作表格等。GPS、RTK等測量設備在使用前一定要進行檢驗，確保其可正常運轉，且無任何可引發(fā)不良誤差與錯誤的故障。采用WGS-84國家統(tǒng)一坐標參數(shù)，以避免工程施工及繪圖矛盾。

第三，設置分配與組織好施工人員，對其進行工程前專業(yè)與安全培訓，以提升施工人員操作水平與安全意識，從基礎上保證工程質量與安全。

2.2 外業(yè)測量

數(shù)據(jù)采集中，大比例尺地圖測繪以“先整體后局部，先控制后碎步”為量測方式，具體施工過程為：測區(qū)范圍確定—建立工程項目—設置設備參數(shù)—有效連接GPS設備—檢校控制點—碎步測量。

GPS—RTK外業(yè)測量一般是兩人成組，兩組成隊，由一隊人分持GPS與RTK，由一組人相互配合，共同完成一測點的測量。通常情況下基礎控制網(wǎng)已經(jīng)構造完成，測繪人員具體要做的是加密鋪設GPS點，將3個GPS點作為一組，兩兩GPS點之間的通視性應良好，且距離應小于2km。每組GPS點以附和導線連接，并應按照碎步測量具體情況進行支導線與閉合導線設計與測量[5]。在具體測繪過程中，一般安排兩組人員各持GPS與RTK，從測區(qū)外端向中間推進，若GPS、RTK因信號弱而無法使用，則可以全站儀代替。高程測量中，應先進行精度估算，以優(yōu)化平面控制網(wǎng)布設，提升高程擬合的準確性與效率，具體做法是將全站儀與測圖精靈所用的數(shù)據(jù)傳輸通道進行有機連接，然后點擊測圖精靈，使全站儀鏡站坐標被有效控制。

外業(yè)測量工作中，外業(yè)員應規(guī)范繪制外業(yè)草圖及系統(tǒng)標注測點點號，并養(yǎng)成良好、統(tǒng)一的命名習慣，以減少工作麻煩，確保后續(xù)成圖工作不出現(xiàn)混亂、錯誤等問題。

2.3 內業(yè)成圖

外業(yè)測量工作完成后，就進入到地形測繪的下一步—內業(yè)成圖。內業(yè)成圖的具體步驟為：野外數(shù)據(jù)合并與格式轉換—設置成圖比例—數(shù)據(jù)導入、展野外測點—依照草圖或點名繪制地形圖。

在內業(yè)成圖過程中，內業(yè)員要秉持嚴謹、細致的工作態(tài)度，深度了解CASS9.1的各項功能，以快速、準確導入、勾連所測點位，同時要做好數(shù)據(jù)檢查工作，若在成圖過程中發(fā)現(xiàn)誤差超出允許范圍，還要進行外業(yè)復測，以確保礦山地質大比例地形圖的精確性。

當基本地形圖繪制完成后，還可將其導入至Arc Map中制作專題地圖，并對有關數(shù)據(jù)進行進一步分析，從而使礦山地質情況全面、形象地呈現(xiàn)于圖紙上，更好地為礦山地質工作服務。

2.4 保障測圖質量與效率的其他方面措施

第一，測繪員要敢于質疑，善于解決實際問題。礦山測繪整體過程中，可能會出現(xiàn)各種各樣的問題，這些問題的出現(xiàn)可能是多種原因共同作用的結果，解決辦法有時并不能從施工計劃書中找到或不具有統(tǒng)一性，測繪人員要憑借自身過硬的理論與豐富的經(jīng)驗，靈活地解決問題。

第二，測繪單位要不斷引入新設備、新技術。測繪設備與技術是測繪工作高質量施行的基礎，測繪單位應關注測繪市場變化，適時、定期引入新型測量儀器與軟件，并針對測繪員開展相應的技能培訓，以增強單位整體的測繪水平。

第三，監(jiān)督工作應貫穿于礦山地質測繪始終。測繪單位要不斷加強崗位與監(jiān)督管理，實行一定頻率與方式的跟蹤監(jiān)督，以消除虛假測繪數(shù)據(jù)。審核部門也要嚴格審核測繪圖紙，確保測量誤差在允許范圍之內，達到具體工程及行業(yè)質量要求。

3 大比例尺地形圖測繪法在礦山地質測繪中的應用前景

3.1 數(shù)字化與智能化

目前，地形圖測繪數(shù)字化已被廣泛普及，測繪領域已出現(xiàn)革新式的變化，地形圖成圖效率顯著提升，精度與質量得到充分保障。智能化是數(shù)字化的高階狀態(tài)，為更好地滿足各行業(yè)的實際需求，測繪技術勢必不斷向智能化進發(fā)，實現(xiàn)GPS、GIS、RIS的完美融合，從而生產(chǎn)出更加優(yōu)質化的地形圖[6]。以礦山地質測繪而言，在將外業(yè)數(shù)據(jù)導入到智能化系統(tǒng)中，系統(tǒng)會對數(shù)據(jù)的正確性及誤差進行自動檢測，若數(shù)據(jù)誤差過大，則會作出提示，要求測繪員重測或繪圖員改正。

3.2 信息化

信息化與智能化是依托存在的。就礦山地質測繪大比尺地形圖而言，其上所標示的詳盡信息，經(jīng)一定信息化軟件分析后，會給出一些具體開采行為或管理行為的最便捷算法，進而成為礦山開采、管理可行性報告中的內容，或作為礦山地質工程施工計劃制定的科學化依據(jù)。

4 結束語

大比例尺地形圖測繪對礦山開采工程項目意義重大，服務于礦山開采的始終。測繪單位應選擇先進化的測量設備，配合應用多種測量方式，盡可能實現(xiàn)外業(yè)測量與內業(yè)制圖的整體智能化與信息化，以確保煤礦管理、開采等工作的科學性與高效性。