3S技術(shù)在金屬礦山測量中的應(yīng)用

滑 舸

（江西省自然資源廳國土資源交易中心技術(shù)部，江西 南昌 330025）

3S技術(shù)在金屬礦山測量中具有突出的高效、準(zhǔn)確、快速、全天候、自動化、高效益的特點。其不僅可以分層、分類別收集、管理金屬礦山測量的各種信息，而且可以對其進(jìn)行組合分析、再分析，為金屬礦山資源勘探、金屬礦山勘探規(guī)劃決策、動態(tài)監(jiān)測提供充足地理信息支持。因此，對3S技術(shù)在金屬礦山測量中的應(yīng)用進(jìn)行適當(dāng)分析具有非常重要的意義。

1 3S技術(shù)概述

3S技術(shù)是GIS（地理信息系統(tǒng)）、RS（遙感技術(shù)）、GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）的簡稱，在實際應(yīng)用過程中，3S技術(shù)需要將衛(wèi)星定位、空間技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息通信技術(shù)進(jìn)行有效串聯(lián)，對空間信息進(jìn)行采集、管理、闡述、處理、剖析、應(yīng)用[1]。

2 3S技術(shù)在金屬礦山測量中的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）高精度。在金屬礦山測量中合理利用3S技術(shù)，可以實現(xiàn)高精度測量，同步提高金屬礦山地表移動監(jiān)測、地面控制測量精度[2]。特別是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)，可以達(dá)到厘米級觀測精度，甚至毫米級觀測精度。在滿足金屬礦山不同比例尺圖像測量需求的同時，也可以為金屬礦山開采決策順利下達(dá)提供保障。

（2）自動化。傳統(tǒng)金屬礦山測量手段主要是利用布設(shè)礦區(qū)變形監(jiān)測網(wǎng)的方式。即進(jìn)行水平二維網(wǎng)、地表沉降變形一維網(wǎng)的恰當(dāng)設(shè)置，并利用三角測量、水準(zhǔn)測量的方式，對地表沉降進(jìn)行監(jiān)測。整個過程持續(xù)時間較長，且勞動強(qiáng)度較大。而在金屬礦山測量中利用3S技術(shù)，可以實現(xiàn)自動化監(jiān)測，降低勞動強(qiáng)度。

3 3S技術(shù)在金屬礦山測量中的應(yīng)用措施

（1）地理信息系統(tǒng)應(yīng)用。地理信息系統(tǒng)在金屬礦山測量中主要應(yīng)用于礦山管理信息系統(tǒng)建立、多源數(shù)據(jù)找礦模型構(gòu)建、三維找礦。首先，基于地理信息系統(tǒng)的礦山管理信息系統(tǒng)主要包括沉降監(jiān)測、巷道開挖、礦山設(shè)計開采、環(huán)境評估、土地復(fù)墾等多個環(huán)節(jié)。在基于地理信息系統(tǒng)的礦山管理信息系統(tǒng)構(gòu)建過程中，可以集成礦山開采沉降可視化、礦區(qū)生態(tài)環(huán)境評價、煤礦瓦斯管理信息系統(tǒng)、煤礦安全管理系統(tǒng)等系統(tǒng)，為金屬礦山測量數(shù)據(jù)的實時分享提供依據(jù)。其次，基于地理信息系統(tǒng)的多源數(shù)據(jù)找礦模型主要是全面匯集地球物理信息、基礎(chǔ)地質(zhì)資料及其他遙感信息。從不同來源數(shù)據(jù)空間屬性入手，進(jìn)行信息處理，為金屬礦山開挖設(shè)計提供充足數(shù)據(jù)支持。最后，三維找礦主要是利用三維地學(xué)模擬技術(shù)，從客觀層面，對金屬礦山實體進(jìn)行分析。同時直觀、精確的圈分金屬礦體邊界，為金屬礦山地下地質(zhì)體解釋及深層找礦預(yù)測提供依據(jù)。

（2）遙感技術(shù)應(yīng)用。遙感技術(shù)在金屬礦山測量中主要用于地表沉降監(jiān)測、地形圖繪制。其中在金屬礦山地表沉降監(jiān)測時，可以利用遙感合成孔徑雷達(dá)干涉測量，配合差分干涉測量，通過雷達(dá)信號行為信息，提取金屬礦山表面三維信息，精確測量金屬礦山地面點高程動態(tài)變化情況。在實際應(yīng)用過程中，該項技術(shù)不僅可以準(zhǔn)確檢測由自然因素引起的金屬礦山地表變化，而且可以觀測由人為因素導(dǎo)致的金屬礦石地表形狀變化；而遙感技術(shù)在金屬礦山地形圖繪制中的應(yīng)用，可以獲得米級、甚至亞米級地面分辨率的遙感圖像，如1:5000、1:2500等大比例尺全色高分辨率影視圖，可以為金屬礦山生態(tài)環(huán)境調(diào)查、礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)、采礦塌陷區(qū)域數(shù)據(jù)提取等提供充足支持。

（3）全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)應(yīng)用。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要應(yīng)用于金屬礦山地表移動監(jiān)測、地面控制測量、地面碎部測量等模塊。

首先，在金屬礦山地表移動監(jiān)測時，考慮到金屬礦山地表移動監(jiān)測環(huán)境復(fù)雜程度較高，對技術(shù)具有較高的要求。因此，可以利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)測對象差異，進(jìn)行動態(tài)測量、靜態(tài)測量、快速靜態(tài)測量手段的恰當(dāng)選擇。同時為保證全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)測得高程精度，可以直接利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)高程變化數(shù)值作為測量區(qū)域垂直形狀變化觀測量。其次，在金屬礦山地面控制測量時，可以結(jié)合金屬礦山工程需要及一般選點基本要求，進(jìn)行一定形狀控制網(wǎng)的設(shè)置。需要注意的是，在控制點選擇時，應(yīng)優(yōu)先選擇視野開闊區(qū)域、同一高程面洞口，保證常規(guī)儀器加密及坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換過程順利進(jìn)行，最大限度降低垂線偏差。最后，在金屬礦山地面碎部測量時，可以利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)。在保證每一工作組采集碎部點在千個以上的情況下，進(jìn)行兩個測站載波相位觀測值差分方式的實時觀測處理，實現(xiàn)一次測量多次應(yīng)用。

4 3S集成技術(shù)應(yīng)用

3S集成技術(shù)是當(dāng)前金屬礦山空間信息測量技術(shù)體系核心，也是宏觀把控金屬礦山資源、生態(tài)環(huán)境情況的主要工具。因此，在3S集成技術(shù)應(yīng)用于金屬礦山環(huán)境監(jiān)測時，首先，需要明確金屬礦山測量內(nèi)容。主要為土地利用現(xiàn)狀、地質(zhì)災(zāi)害（地面塌陷及滑坡等）、空氣狀況監(jiān)測、地表及地下水體監(jiān)測、植被覆蓋狀況監(jiān)測等。其次，在監(jiān)測內(nèi)容確定后，可以利用全球衛(wèi)星定位技術(shù)、遙感技術(shù)結(jié)合，獲得金屬礦山地表信息。必要情況下，還可以將上述技術(shù)與空間狀況監(jiān)測等非空間技術(shù)手段結(jié)合，獲得全面金屬礦山資源環(huán)境監(jiān)測信息。具體資源監(jiān)測流程主要為前、后時相衛(wèi)星影像及不同時間1/50000地形圖（或1/2000地形圖）糾正融合→疊置比較→變化信息識別→定位量測→資源環(huán)境變化比較及全球定位野外抽樣監(jiān)測→精度評價及錯誤修正→土地利用及植被覆蓋變化數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等；而對于不同時間金屬礦區(qū)調(diào)查資源及影像判讀樣本庫，可以直接通過人機(jī)交互半自動化影像判讀，獲得金屬礦區(qū)土地利用及植被覆蓋情況柵格圖后，進(jìn)行進(jìn)一步統(tǒng)計剖析。最后，在金屬礦山檢測信息獲取后，可以依托地理信息系統(tǒng)，以全球定位衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)及水文統(tǒng)計數(shù)據(jù)等相關(guān)數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，在現(xiàn)有矢量數(shù)據(jù)的支持下，進(jìn)行礦區(qū)資源環(huán)境時空數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建。基于3S集成技術(shù)的礦區(qū)資源環(huán)境時空數(shù)據(jù)庫主要包括多比例尺地形圖及DTM庫、土地利用及植被覆蓋狀況庫、空氣質(zhì)量狀況信息庫、行政區(qū)劃庫及井田邊界庫、水體狀況信息庫、金屬資源賦存庫、礦區(qū)多時相高分辨率衛(wèi)星影像庫、遙感信息庫等。

5 總結(jié)

綜上所述，3S技術(shù)是將全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)緊密連接的信息化技術(shù)，其可以實現(xiàn)對金屬礦山測量中不同類型環(huán)境信息、空間信息的快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定處理、收集、輸出。因此，在金屬礦山測量過程中，相關(guān)人員應(yīng)正確認(rèn)識3S技術(shù)優(yōu)勢。結(jié)合測量任務(wù)要求，進(jìn)行3S技術(shù)應(yīng)用方案的科學(xué)設(shè)置，保證金屬礦山測量效益、效率同步提升。