礦山工程測量技術(shù)的現(xiàn)狀與展望

仲惟暇

（山東金創(chuàng)股份有限公司，山東 煙臺 264000）

0 引言

礦山工程測量技術(shù)對于礦山的開發(fā)而言十分重要，無論是礦山工程的設(shè)計，還是開發(fā)過程中的管理工作，都需要有精準(zhǔn)的測量作為支撐，才能夠獲得工作上的保障。為此，就必須要合理使用當(dāng)前的各種技術(shù)，推動礦山開發(fā)工作的進行。

1 礦山工程測量概述

礦山工程中，通過做好對礦山工程的測量，是做好礦山開發(fā)的基礎(chǔ)條件，無論后續(xù)工程的計劃，還是保證礦山開發(fā)工作安全，都需要有工程測量作為支撐。目前，我國對于礦山的開發(fā)要求逐漸提高，所以礦山測量工作也需要改進方法，以便能夠滿足實際使用的需要。從整體上來看，礦山的測量工作正在朝著數(shù)字化和自動化的方向發(fā)展，人力的投入正在降低，效率在不斷提高。礦山工程的測量工作主要是對礦山進行勘探中的測繪工作，也包括對礦井的定向測量，和對地表變形情況的測量工作。

2 礦山工程的測量技術(shù)的現(xiàn)狀

2.1 全站儀

全站儀的全程是全站電子測速儀，是目前普及率最高的一種礦山測繪設(shè)備。使用全站儀能夠進行測距、測角和水平距離控制的工作，并且還能在測試的過程中儲存數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)。礦山測量工程中對全站儀的使用，保證了測量的精度，而且提高了測量的效率。使用全站型測速儀可以完成測距和經(jīng)緯度的測量工作，數(shù)據(jù)在測量之后，可以進行轉(zhuǎn)化導(dǎo)入到電腦中，這就讓全站儀所獲得的數(shù)據(jù)具有更高的使用面，并且目前在礦山的地形測量、井下測量工作中都有著不可取代的地位。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，全站儀的智能化水平也在不斷提高，并且可以勝任更多的礦山測量工作。

山東金創(chuàng)股份有限公司分為四個礦區(qū)，大大小小15 個坑口，礦山現(xiàn)有測量人員13 人。礦區(qū)面積大，礦山工作面分散，工作線比較長，回采區(qū)比較多，人才緊缺，給礦山測量工作帶來了極大的挑戰(zhàn)。以往測量主要使用J2、J6 經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼尺、羅盤等測量工具。控制點以傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀測角、鋼尺量距等方法測量,速度慢，操作繁鎖，工作強度大，且精度不高。特別在各中段支導(dǎo)線控制點測量，由于儀器測量的系統(tǒng)誤差，且支導(dǎo)線沒有檢核，導(dǎo)致中段間天井貫通出現(xiàn)問題。近些年全站儀在礦山測量中已經(jīng)普及，它以其操作簡單，功能完備，可靠的角度與距離測量，備受礦山測量人員的青睞。特別在現(xiàn)場布控，地形測量，曲線巷道放樣，采空區(qū)測量等方面大大提高了測量工作效率，減輕了測量人員的內(nèi)外業(yè)工作強度。它日漸取代了傳統(tǒng)的以經(jīng)緯儀、鋼尺等測量工具，在礦山測量中發(fā)揮著重要作用。

2.2 3S 技術(shù)

3S 技術(shù)包地理信息系統(tǒng)、遙感設(shè)備和GPS。地理信息系統(tǒng)的簡寫為GIS，遙感的簡寫為RS，所以和GPS 簡稱為3S 技術(shù)。3S 技術(shù)的自動化和智能化程度很高，能夠自動進行數(shù)據(jù)采集工作，并且可以對地理數(shù)據(jù)進行實時更新。全球定位系統(tǒng)在目前的礦山測量工作中已經(jīng)得到了普及，而遙感技術(shù)則大多用于礦產(chǎn)資源的開發(fā)，地理信息技術(shù)對礦產(chǎn)資源生產(chǎn)管理有重要的幫助，可以給礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)帶來一定的技術(shù)指導(dǎo)。

（1）GPS 技術(shù)的應(yīng)用

GPS 全稱是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，有地面控制系統(tǒng)、用戶接受設(shè)備和GPS 衛(wèi)星三個部分組成。在正常情況下，正常的測量精度在100 米左右。但是由于礦山的測量需要很高的精度和同步性，目前國內(nèi)使用的GPS 技術(shù)的精度都達(dá)到了10 米左右，以避免有過大的誤差。使用GPS 技術(shù)擁有全天候測量的優(yōu)勢，高空的衛(wèi)星可以無視天氣、地形、氣候等因素來進行測量工作。GPS 技術(shù)利用了實時相位差分界面，能夠一次性及時獲得大量的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)了多角度大范圍的工作，這就避免了在地面測量工作中，需要進行的大范圍設(shè)備搬運的工作。但是，使用GPS技術(shù)時，往往會需要很大的內(nèi)存，并且在目標(biāo)處在封閉空間當(dāng)中，GPS 技術(shù)就很難通過衛(wèi)星進行測算，甚至不能正常定位，導(dǎo)致高程出現(xiàn)異常。

利用GPS 靜態(tài)相對定位技術(shù)在建立礦山高精度施工控制網(wǎng)有著良好的效果。在處理GPS 網(wǎng)各種數(shù)據(jù)過程中,首先在WGS-84 坐標(biāo)系中進行三維無約束平差，保證了GPS 差分的相對定位高精度。而且,在各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中,沒有涉及到由WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為我國參心坐標(biāo)系的問題,因此,不會受到“轉(zhuǎn)換參數(shù)”求定誤差的影響。另外該網(wǎng)也沒有與國家平畫控制網(wǎng)聯(lián)測,所以，也不會受到地面控制網(wǎng)測量誤差的影響,仍然保持原來GPS 差分相對定位的高精度。因此,用這種方法所建立的獨立坐標(biāo)系工程平面控制網(wǎng),經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)處理和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，是能夠較好地達(dá)到礦山的貫通測量和各種施工測量的要求。

（2）GIS 技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

GIS 依靠計算機、空間科學(xué)等方面的諸多科學(xué)，融合了數(shù)據(jù)采集、儲存、管理和三維可視化等成果，能夠進行空間提示和決策工作，從而為系統(tǒng)提供專業(yè)準(zhǔn)確的空間信息。對于礦山井下的測量工作中，由于存在很多不安全因素，容易發(fā)生一定的突發(fā)事件，為此就要做好事前的準(zhǔn)備工作。進行測試工作時，需要保證GIS設(shè)備處在合適的地點，避免設(shè)備出現(xiàn)損壞。針對礦山的地理信息，建立專門的GIS系統(tǒng)，簡稱為MGIS 系統(tǒng)，礦山地理信息系統(tǒng)中有包括礦山地理地質(zhì)圖、礦山的基本資料和數(shù)據(jù)等等。

（3）RS 技術(shù)在礦山工程測量中的應(yīng)用

遙感技術(shù)根據(jù)電磁波的理論，利用各種感應(yīng)器的信息來進行測量，是一種成本很低，并且反應(yīng)靈敏的技術(shù)，并且有大量的方式來采集信息。遙感技術(shù)作為一種重要的技術(shù)可以在礦山環(huán)境監(jiān)測、調(diào)查和分析當(dāng)中使用。由于遙感技術(shù)的測量范圍比較大，所以得到遙感圖像具有著明顯的真實性，能夠?qū)Φ貐^(qū)地貌的實際情況有充分的了解。利用遙感技術(shù)可以獲得地區(qū)在在高程方面的信息，依靠合成孔徑雷達(dá)干涉測量是一種精度極高的技術(shù)，甚至可以獲得毫米級的精度。

2.3 慣性測量系統(tǒng)的使用

慣性測量系統(tǒng)可以通過慣性進行測量工作，這種測量技術(shù)充分發(fā)揮了自動化技術(shù)的有點，能夠保證測量的效率，并且可以實時獲得測量結(jié)果。一般情況下慣性測量技術(shù)會和GPS 技術(shù)配合來完成工作，從而保證礦山測量工作的精度。

2.4 三維激光技術(shù)

三維激光技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠?qū)ΦV山工程的實況進行復(fù)制工作，是目前剛剛出現(xiàn)的一種全新技術(shù)，該技術(shù)能夠通過云數(shù)據(jù)來進行計算工作。激光技術(shù)的是測量成本很低，而且具有較高的精確度和安全度，可以進行一些復(fù)雜礦山工程的測量工作。一般會在露天的環(huán)境中會使用到激光掃描，然后就能夠?qū)ξ矬w的形象進行直接的顯示，并且不需要測量人員繼續(xù)進行實地考察，結(jié)果十分可靠。

3 礦山測量技術(shù)的發(fā)展趨勢

未來，礦山的測量工作將會朝著更多高新技術(shù)領(lǐng)域進行擴展，可以不斷擴大礦山的測量和應(yīng)用范圍。實際試用當(dāng)中，不僅僅會使用測繪學(xué)科之內(nèi)的技術(shù)，生態(tài)學(xué)科和很多其他學(xué)科也會有所發(fā)展。尤其是數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)和遙感技術(shù)的存在，讓測量可以獲得更大的促進，通過激光掃描技術(shù)，也給礦山測量工作帶來了更多的前景和空間。為此，還需要培養(yǎng)更多的測繪人才，以便能夠充分應(yīng)用礦山測量的相關(guān)技術(shù)，提高測量工作的效率和精度，推動礦山工程的發(fā)展。

4 結(jié)束語

礦山測量工作對于礦山工程的發(fā)展有著十分重要的意義，為此，必須要在測量工作當(dāng)中充分應(yīng)用各種技術(shù)，提高礦山測量的精度和水平。相關(guān)人員也要提高自身素質(zhì)，熟練使用各種不同技術(shù)，推動礦山的開發(fā)。