測繪新技術(shù)在露天開采金屬礦山測量中的應用與分析

王曉東

（中國黃金集團內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 滿洲里 021400）

對于露天金屬礦山來說，想要對其內(nèi)部資源進行開采，無論是前期的設(shè)計過程，還是后期恢復該區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的環(huán)節(jié)，均需要采用新技術(shù)對金屬礦山進行測繪。但由于礦山開采過程的特殊性，危巖體在開采過程中大面積形成，使得較多的開采礦山區(qū)域難以深入進行實地測量。在這種情況下，應用傳統(tǒng)技術(shù)確定區(qū)域數(shù)據(jù)不僅難度較大，同時給測繪人員帶來了極大的安全風險，對應得出的數(shù)據(jù)也難以保證其準確性。因此，測繪人員應就當下的幾種測繪新技術(shù)的應用進行深入分析，在保證其工作效率的同時，最大程度的降低測繪人員的工作安全風險。

1 露天金屬礦山測量內(nèi)容

對露天金屬礦山進行測量，不僅包括地形測量與礦山控制區(qū)域測量，同時應對邊坡穩(wěn)定性以及開采儲量進行深入探究，從而保證礦山開采過程中人員的安全性以及數(shù)據(jù)的準確性[1]。對于露天金屬礦山開采過程來說，需要測量的數(shù)據(jù)內(nèi)容非常多，其對應的內(nèi)容與環(huán)境所需要的測量方法有著諸多不同，選擇合適的測量方法，才能保證各項數(shù)據(jù)的精準度與應用效果。

2 技術(shù)優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)的礦山測繪技術(shù)，新的測繪技術(shù)在實際的測量過程中表現(xiàn)出了諸多的技術(shù)優(yōu)勢。第一是測繪技術(shù)應用后得出的數(shù)據(jù)精準度較高。傳統(tǒng)技術(shù)下進行的礦山測繪想要得出不同區(qū)域的各類數(shù)據(jù)，大多以人工測量為主，但這種測繪方式不僅效率極低，且得出的數(shù)據(jù)誤差也較大[2]。當前的新型測繪技術(shù)以電子儀器的應用為主，測繪效率較高且得出的最終結(jié)果有著較高的準確度；第二是數(shù)字化。應用的新型測繪技術(shù)中由于融入了諸多的先進計算機技術(shù)，得出的不僅僅是地形數(shù)據(jù)，同時也將其對應的圖像以數(shù)字化的方式快速傳輸?shù)礁鱾€基站；第三是自動化。新型的測繪技術(shù)的應用過程中，無論是測量還是最終的繪圖，由于融入了諸多的自動化設(shè)備，各個環(huán)節(jié)均具有自動化特征，測繪工作的效率極高；第四是多樣化。傳統(tǒng)測繪技術(shù)的應用主要以數(shù)據(jù)二維平面圖展現(xiàn)出來，但新型測繪技術(shù)卻可以在計算機的輔助下將金屬礦山的地形地貌等以三維立體化的方式展現(xiàn)出來。

3 幾種常見的測繪技術(shù)

（1）全站儀。作為一種將機械、電力等融為一體的高科技測量設(shè)備，全站儀一直以來都是各個行業(yè)領(lǐng)域中不可或缺的主要測量設(shè)備，其在金屬礦山開采過程中的應用不僅幫助工作人員對水平角以及斜距等數(shù)據(jù)進行準確測量，同時測繪人員的工作效率也被大大提升。使用全站儀進行測量作業(yè)時，應結(jié)合地面與井下的地形地貌特征，建立完整的測繪控制平臺，將全站儀與控制平臺結(jié)合使用能夠快速建立金屬礦山區(qū)域特征所對應的立體數(shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)礦山礦層以及地表等地形基本數(shù)據(jù)的快速收集，為后續(xù)的施工作業(yè)提供了有效的理論依據(jù)[3]。生產(chǎn)作業(yè)過程中，全站儀不僅可以快速處理與收集數(shù)據(jù)，同時也幫助工作人員在惡劣的環(huán)境下完成地面以及地勢的測繪過程，大大減少了人工工作成本，因此全站儀也成為了應用最為廣泛的幾種測繪技術(shù)之一。

（2）GPS。GPS技術(shù)在人們的日常生活中應用極為廣泛，由于我國的絕大部分礦山地勢環(huán)境具有復雜化的特征，利用傳統(tǒng)的測繪方法測繪礦山的地形地貌等數(shù)據(jù)十分困難，復雜的地形地貌使得人們在進行實地測量時有著較大的危險性。而工作人員在應用GPS技術(shù)時，通過選擇遠程定位點能夠快速對作業(yè)區(qū)域進行相關(guān)的數(shù)據(jù)監(jiān)測，極大的提升了測繪安全性。另外由于GPS技術(shù)受到周圍環(huán)境因素的影響較小，不僅操作起來較為簡單，收集的數(shù)據(jù)精準度也較高，在地形監(jiān)測以及環(huán)境數(shù)據(jù)收集環(huán)節(jié)，GPS技術(shù)發(fā)揮了十分重要的作用。

（3）ISS測繪。慣性測量技術(shù)也被稱之為ISS測繪技術(shù)，通過將計算機加速度計量器以及陀螺儀等機械設(shè)備的整合，能夠快速確定對處于運動狀態(tài)的物體的相對地面的加速度。這一測繪方式由于受周圍環(huán)境因素的影響較小，因此不受復雜環(huán)境條件的限制且自動化的測量程度較高。通常情況下，該技術(shù)與GPS技術(shù)聯(lián)合應用。首先利用GPS技術(shù)對井下施工作業(yè)的區(qū)域進行坐標點定位，對施工環(huán)境以及礦山的表面地形等數(shù)據(jù)進行全面測量，最后對這些數(shù)據(jù)進行整理分析，為后續(xù)的礦山開采工作提供基本的數(shù)據(jù)支持。

4 SDCORS在露天金屬礦山測量中的應用

（1）技術(shù)概述。SDCORS是數(shù)字通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及氣象分析預報等先進技術(shù)的整合結(jié)果，這使得SDCORS有極大的技術(shù)應用優(yōu)勢。其主要由數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸中心以及基礎(chǔ)站網(wǎng)等部分組成，并通過整合區(qū)域氣象環(huán)境數(shù)據(jù)使其具有空間信息采集系統(tǒng)的應用特征，具有不間斷的應用特性，現(xiàn)如今已經(jīng)逐漸成為了區(qū)域坐標框架建設(shè)與功能維持的重要手段。

（2）控制測量。想要對礦區(qū)各區(qū)域進行測量控制，控制技術(shù)的測量結(jié)果準確性環(huán)節(jié)是保證數(shù)據(jù)精準性以及技術(shù)應用優(yōu)勢充分發(fā)揮的重要基礎(chǔ)。金屬礦山露天開采由于施工的特殊性，有高等級特征的周邊控制點被開采過程破壞的極其嚴重，需要對控制點的可用性以及兼容性進行深入分析。但由于其中的大部分均已無法在正常條件下進行使用，因此一般進行平面控制測量時均以基準站為起算點，利用靜態(tài)測量方法對區(qū)域的各類數(shù)據(jù)進行監(jiān)測?；鶞收鹃L期觀測以及高等級控制點聯(lián)合監(jiān)測的方式，使得得出的區(qū)域數(shù)據(jù)具有精準度高的特性。在應用該種測量方式時，不需要設(shè)置大量的信息接收機，利用固定的基礎(chǔ)站即可進行數(shù)據(jù)監(jiān)測與測量，大大減少了測量成本。為保證數(shù)據(jù)的測量精度，應根據(jù)周圍的環(huán)境情況適當對靜態(tài)觀測時段的長度進行延長，時間通常在120分鐘以上。

（3）地形測量。這種技術(shù)在對地形數(shù)據(jù)進行采集與分析時通常與全站儀相結(jié)合，應根據(jù)區(qū)域環(huán)境的具體特征選擇合適的數(shù)據(jù)測量分析方式。若是沒有較為明顯的遮擋物，且信號較好，那么可以直接采用此種技術(shù)對零散數(shù)據(jù)進行采集；若不能獲得固定點，那么對該區(qū)域進行數(shù)據(jù)采集時應首先使用RTK技術(shù)設(shè)置圖根控制點，隨后在其基礎(chǔ)上結(jié)合應用全站儀進行零散數(shù)據(jù)的采集與分析。

部分礦區(qū)面積較小使得其可以在已經(jīng)確定的礦區(qū)控制點基礎(chǔ)上，對區(qū)域坐標進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后即可按照相關(guān)的工程測量規(guī)范，對區(qū)域數(shù)據(jù)進行采集與分析。測繪過程中應注意首先確定各類儀器的測量交界區(qū)域，從而避免重復測量現(xiàn)象出現(xiàn)。使用此種技術(shù)進行圖根點測量時，無論哪一個圖根點通常都需要觀測兩次，對得出的數(shù)據(jù)進行驗證時若是數(shù)據(jù)滿足平面位置較差小于三厘米、高程較差小于五厘米的數(shù)據(jù)標準，那么就可以取數(shù)據(jù)的平均值作為本次觀測的最終數(shù)據(jù)。測量完成后，需要將得出的數(shù)據(jù)延伸至圖形編輯軟件中，結(jié)合礦山的環(huán)境條件將地形地貌繪制成圖，并對有疑問的區(qū)域進行重點標注以便后期進行現(xiàn)場的數(shù)據(jù)核實。地形圖繪制完成后，應對數(shù)據(jù)進行抽樣檢測，根據(jù)數(shù)據(jù)檢測過程編制技術(shù)總結(jié)報告，經(jīng)二次檢驗合格后方可正常使用。

5 無人機航空攝影測量

（1）技術(shù)概述。無人機是一種無人駕駛航空器，其由于具備無線遙控設(shè)備，以一對應程序能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字遙感設(shè)備的自動化拍攝，從而對區(qū)域的數(shù)據(jù)進行調(diào)查與監(jiān)測。這種新型的數(shù)據(jù)采集方式具有成本低以及工作效率高的特征，也操作起來較為靈活，尤其是在具有特殊地形特征的金屬礦山數(shù)據(jù)監(jiān)測中，更是充分發(fā)揮了其應用優(yōu)勢。

（2）針對露天金屬礦山的測量流程。無人機對金屬礦山區(qū)域數(shù)據(jù)進行采集時，主要包括平差處理、賣藝航空攝影以及數(shù)據(jù)輸出的，低空攝影的方式使得其能夠?qū)χ付▍^(qū)域的數(shù)據(jù)進行完成采集，同時實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的快速輸出，遠程控制的特點大大提升了工作人員數(shù)據(jù)采集過程的安全性。

6 地面三維激光掃描

（1）技術(shù)概述。地面三維激光掃描是一種新型的空間信息數(shù)據(jù)獲取手段，通常由軟件控制系統(tǒng)、掃描儀旋轉(zhuǎn)平臺以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等部件組成，由于其具有快速收集復雜環(huán)境地形數(shù)據(jù)的應用特性，對復雜區(qū)域數(shù)據(jù)進行采集時具有天然的應用優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)對區(qū)域目標三維模型的快速構(gòu)建。

該技術(shù)的工作原理是首先發(fā)射激光脈沖，用反光鏡的快速旋轉(zhuǎn)過程將激光脈沖定位到目標區(qū)域，反復掃描幫助儀器快速確定距離，并根據(jù)角度的變化得到區(qū)域地形控制點的三維坐標，經(jīng)過軟件處理后最終形成區(qū)域地形的三維圖。

對目標區(qū)域進行掃描前，應首先利用全站儀與GPS技術(shù)在目標區(qū)域內(nèi)布設(shè)一些掃描控制點，將這些控制點的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳后，能夠?qū)⑵渥鴺讼禂?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為絕對大地坐標系，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)內(nèi)容。

（2）工作流程。利用地面三維激光掃描技術(shù)進行金屬礦山的區(qū)域數(shù)據(jù)采集與分析，可以將其分為外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集以及前期規(guī)劃設(shè)計等操作步驟。通過對場地的勘探以及掃描站點的布置，能夠幫助進行后期的數(shù)據(jù)整合并重建該區(qū)域的地形模型，最終完成模型可視化以及數(shù)據(jù)整理的過程，為模型的應用服務提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。相較于傳統(tǒng)的人工測繪方式，地面三維激光掃描技術(shù)能夠?qū)θ藛T暫時無法到達的特殊區(qū)域進行數(shù)據(jù)采集。這種信息采集方式相較于傳統(tǒng)的單點采集模式，獲取較為簡單，數(shù)據(jù)量獲取甚至能夠達到30萬點每秒，外業(yè)工作的時間被大大縮短使得工作效率有了大幅度的提升，在獲得具有高精度特性的三維數(shù)據(jù)后能夠快速根據(jù)數(shù)據(jù)進行三維模型的構(gòu)建。

7 結(jié)語

綜上所述，利用新型的測繪技術(shù)不僅能夠有效提升測繪結(jié)果的準確性，同時由于新技術(shù)的應用能夠避免人們進入到特殊的地形環(huán)境，從而降低安全事故的發(fā)生風險。希望未來這些新型技術(shù)能夠在實踐過程中不斷得到更新與發(fā)展，為智能化數(shù)據(jù)測量工作提供更為完善的技術(shù)支持。