數(shù)字化測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)工程中的應(yīng)用

張 晶

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊，新疆 烏魯木齊 830000）

1 數(shù)字化測量技木的概念

礦山采礦作業(yè)能否順利進行取決于采礦測量工作，而采礦測量工作是采礦開采過程中工作量強度、效率和安全的決定性因素。所以，借助現(xiàn)代數(shù)字化測量技術(shù)，不僅可以保證礦產(chǎn)資源測量數(shù)據(jù)的準確性，而且可以提高礦產(chǎn)資源質(zhì)量，為以后的采礦作業(yè)奠定基礎(chǔ)。數(shù)字測量技術(shù)是將傳統(tǒng)測量方法與計算機技術(shù)相結(jié)合，對獲得的數(shù)據(jù)信息進行綜合處理，并按功能進行分類，例如：全球定位系統(tǒng)、光電測量導(dǎo)距系統(tǒng)、數(shù)字地形測繪和三維數(shù)字化軟件等。開發(fā)利用這類礦產(chǎn)資源，不僅有利于提高我國礦產(chǎn)資源的開采效率，也有利于我國礦產(chǎn)事業(yè)的發(fā)展。為保證工程施工的高效、優(yōu)質(zhì)，應(yīng)定期對我國礦山企業(yè)員工進行技術(shù)培訓(xùn)，確保每位員工熟練掌握數(shù)字化測量技術(shù)。大規(guī)模引進數(shù)字化技術(shù)設(shè)備，有利于提高測量技術(shù)水平，推動我國礦產(chǎn)企業(yè)在國際市場上有所作為。

2 新型數(shù)字化測繪技術(shù)

中國工程測量進入了數(shù)字化時代。新型數(shù)字測繪技術(shù)在工程測量服務(wù)中發(fā)揮了重要作用，數(shù)據(jù)采集也在向?qū)崟r化、智能化、自動化發(fā)展。目前，還有一些傳統(tǒng)工程測量不能解決的問題，也有了解決的方法。

目前地質(zhì)工程測量主要采用以下方法。

（1）數(shù)字地圖技術(shù)。

（2）數(shù)字化繪圖方法。

傳統(tǒng)的工程測量很難在大量的地質(zhì)圖中完成輸入作業(yè)。

數(shù)字化技術(shù)改變了地質(zhì)圖件難以輸入的現(xiàn)狀。大型地質(zhì)圖可以通過掃描矢量分析儀和手持式數(shù)字跟蹤器輸入。新的數(shù)字化制圖技術(shù)以其精確、簡便、高效的特點，實現(xiàn)了地質(zhì)圖件信息的數(shù)字化。

采用新的數(shù)字地圖技術(shù)，只需在系統(tǒng)中輸入定定點坐標值，就可以顯示并提示出放樣點的位置，提高了礦山地質(zhì)調(diào)查放樣點的精度。利用新的數(shù)字化繪圖技術(shù)生成報表，企業(yè)可以利用計算機完成相應(yīng)的地質(zhì)工程勘察和礦產(chǎn)資源勘查設(shè)計。

測量分析模塊減少了測量員的工作量和工作量。利用此數(shù)據(jù)處理單元，可以優(yōu)化地質(zhì)工程相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)，使調(diào)整后的礦產(chǎn)資源質(zhì)量得到明顯提高。新的數(shù)字地圖技術(shù)能夠有效地減少圖根點的數(shù)量，具有很多優(yōu)點。

所以，新型數(shù)字化測繪技術(shù)具有不可比擬的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)測繪方法相比，它有許多不足之處，大大提高了礦山地質(zhì)工程測量的質(zhì)量和效率。當(dāng)前，數(shù)字化測繪新技術(shù)已經(jīng)能夠較好地實現(xiàn)對礦山地質(zhì)工程勘察工作的真實反映，促進我國不可再生資源的可持續(xù)發(fā)展。

2.1 數(shù)字化測繪技術(shù)分類

2.1.1 全站儀數(shù)字化測繪技術(shù)

電子測繪儀是該技術(shù)應(yīng)用的主要儀器。本設(shè)備按一定步驟分步測量地質(zhì)測繪對象的橫向水平角、垂直角和傾斜角(可實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)的同步測量和處理)，自動傳送到信息存儲單元，接收信息處理單元的反饋信息，從而實現(xiàn)測繪數(shù)據(jù)的雙向傳輸，保證后續(xù)存儲管理的順利進行。

2.1.2 3S繪制技術(shù)

3S指的是遙感(Remote Sensing)、 GPS (Global Position System)和地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System)。在具體測繪過程中，遙感技術(shù)的實現(xiàn)工具是遙感測試儀，它能夠?qū)崿F(xiàn)對地物遠距離的感知和探測，集中處理和分析測量對象的各種數(shù)據(jù)。常用的電磁波、紅外等可見光檢測處理方法，保證了圖像識別的完整性和數(shù)據(jù)處理的有效性。在保證軌道衛(wèi)星導(dǎo)航性能的前提下，GPS技術(shù)系統(tǒng)能有效地采集低頻信號，并及時傳送到相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理機中，具有存儲安全性。

2.2 數(shù)字化測繪技術(shù)的優(yōu)勢

2.2.1 自動化程度高

數(shù)字化測繪技術(shù)與現(xiàn)代計算機技術(shù)結(jié)合，并基于大數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和分析，可做到自動化、高質(zhì)量地識別被測目標，繪制并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。但需注意的是，自動化的基礎(chǔ)前提是相關(guān)技術(shù)人員可依據(jù)具體測繪要求事先設(shè)置相關(guān)參數(shù)，并按照技術(shù)規(guī)范引導(dǎo)設(shè)備完成測繪動作，在設(shè)備完成測繪并反饋數(shù)據(jù)信息后，技術(shù)人員應(yīng)檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量并有效存儲，必要時進行二次測繪。

2.2.2 集成化程度高

在傳統(tǒng)測繪礦山地質(zhì)地貌時，若涉及被測物體較多，程序較多時，往往需要人工分段、分類管理，整體測繪效率不高，測繪精度也不能保證。使用數(shù)字測繪技術(shù)可集中測繪不同山體或地貌，并且自動化系統(tǒng)會集中收集相關(guān)數(shù)據(jù)并分析處理。此過程的數(shù)據(jù)完整性較高，可減少人工測繪的誤差，準確度較好。另一方面，集成化測繪較為便捷，無需轉(zhuǎn)換不同被測對象的測繪模式，減少了設(shè)置參數(shù)、變更參數(shù)的步驟。在空間或者時間上都可體現(xiàn)數(shù)字化測繪的優(yōu)勢，并可代替工人進行全天不間斷自動化作業(yè)。

3 數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用

3.1 數(shù)字化測繪地形圖

在數(shù)字化測繪技術(shù)中，由數(shù)字網(wǎng)格構(gòu)成的測繪地形圖，是在已有測繪通用圖的基礎(chǔ)上，利用計算機和數(shù)字化測繪設(shè)備，綜合處理經(jīng)濟、礦產(chǎn)資源等方面的測繪工作。地理坐標下的資源調(diào)查保證了其一致性，形成了一套較為完整的框架體系，從而使礦山企業(yè)在保證各種重要測量數(shù)據(jù)得以保存的基礎(chǔ)上，利用計算機網(wǎng)絡(luò)進行信息檢索。

與傳統(tǒng)測繪工程中使用的地形圖相比，由數(shù)字網(wǎng)格構(gòu)成的測繪地形圖信息數(shù)據(jù)存儲容量大、科技含量高、綜合性強、智能化程度高、應(yīng)用范圍廣。

為確保最終測量數(shù)據(jù)的準確性，需要信息管理系、裝備技術(shù)系、地質(zhì)系相互協(xié)作，借助相關(guān)內(nèi)容，共同完成礦山資源勘探基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

3.2 地理資料技術(shù)

作為一名礦山測繪工程技術(shù)人員，在工程測量過程中，借助地理信息技術(shù)，可以獲取一系列與地質(zhì)測量有關(guān)的重要數(shù)據(jù)資源。應(yīng)用此方法可進一步處理礦山地質(zhì)工程的相關(guān)信息，從而獲得各種較為完整和多樣的信息。

鑒于礦山企業(yè)的特殊性，利用這些信息源的作用，在地質(zhì)勘探過程中可以獲取一些重要的地質(zhì)信息，并對其所在地區(qū)進行地形測量。在常規(guī)測量中，主要的地質(zhì)工作是通過經(jīng)緯面形成地形圖。傳統(tǒng)的地形圖生成方法相對于地理信息技術(shù)生成的地形圖來說顯得滯后。

后者通過全站儀和外部操作生成相對較大比例的地形圖，形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)編碼，可以滿足某些復(fù)雜地形的測量需要。

3.3 數(shù)字測量分析

（1）在數(shù)字繪圖新技術(shù)中，它可對某些礦山地質(zhì)工程進行精確的繪圖。

（2）在礦山地質(zhì)工程方面，主要包括制定和實施測量計劃。

（3）對于測量規(guī)劃，主要包括技術(shù)、文字和測量要求，以保證規(guī)劃的合理性和科學(xué)性。計劃文本應(yīng)簡明扼要，不能重復(fù)已有明確定義。著重探討了工程測量施工過程中容易被忽視或混淆的問題。

當(dāng)工程中首次采用數(shù)字化測量技術(shù)時，有關(guān)人員需要明確方案的可行性。通過測試，了解數(shù)字化測繪對測量精度的影響，并根據(jù)測試結(jié)果編寫測試研究報告或證書。對于礦山地質(zhì)工程，應(yīng)明確勘查方案是否可行。計量涉及的名詞、公式、計量單位、符號、術(shù)語、編碼等必須按照有關(guān)規(guī)定和標準進行。

在應(yīng)用新型數(shù)字測繪技術(shù)時，需要根據(jù)項目的總體特點和實際施工要求，對其進行測量。運用計算機數(shù)字技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)調(diào)查規(guī)律和原則，消除測量誤差，保證最大限度地實現(xiàn)工程測量。保證結(jié)果和質(zhì)量的可靠性。對于礦山地質(zhì)工程測量工作，采用了測量分析模塊，有效減少了測量人員的工作量和強度，滿足了企業(yè)的需求。

3.4 礦山地質(zhì)測量資料的應(yīng)用程序

對采集到的數(shù)據(jù)進行準確的測量和處理，并利用數(shù)字繪圖技術(shù)進行處理，保證了數(shù)據(jù)處理的高效和安全。利用數(shù)字測繪技術(shù)，實現(xiàn)了內(nèi)部數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)配準軟件的連接，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)處理。通過 SURPAC軟件掃描已測靶點數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)靶點位置坐標，實現(xiàn)靶點時間軸與位置分布信息的精確匹配，提高了數(shù)據(jù)采集處理效率，優(yōu)化了配準過程。該系統(tǒng)能夠有效地記錄下不同測量過程的數(shù)據(jù)配準方式，為以后的測繪工作提供了有效的參考。利用激光立體掃描成型技術(shù)，實現(xiàn)了整個礦區(qū)面積的快速計算。為了確保礦井立體結(jié)構(gòu)剖面測繪中建筑物整體面積準確計算。

3.5 破碎步測法在礦山地質(zhì)測繪中的應(yīng)用

目前，地根測量在礦山測繪中越來越廣泛，在具體測量過程中，采用的是 RTX技術(shù)。針對地面平坦、障礙物較少的礦區(qū)，采用 RTX技術(shù)進行合理控制，利用 GPS技術(shù)分析各測點的測量誤差，及時反饋相關(guān)結(jié)果，減少復(fù)雜地質(zhì)地貌引起的測量誤差，提高測繪安全性。在數(shù)據(jù)采集過程中，這種數(shù)據(jù)誤差可通過測量邊界點的方式進行優(yōu)化，測量封閉區(qū)域，然后類比繼承測量數(shù)據(jù)特征和測量模型，繪制其它類似的地形地貌圖。

4 礦山地質(zhì)數(shù)字測繪實例

礦山地質(zhì)工程勘察中，采用新的數(shù)字測繪技術(shù)所獲得的地質(zhì)資料，更注重其有效性和宏觀性。其數(shù)據(jù)量很大，可用于監(jiān)測礦山地質(zhì)，并利用礦山目前的地質(zhì)條件及相關(guān)數(shù)據(jù)進行預(yù)測，廣泛應(yīng)用于大型地質(zhì)工程勘察。

（1）采用新型數(shù)字繪圖技術(shù)，可對礦山總體地質(zhì)構(gòu)造及巖石分布進行有效、實用的分析研究。

（2）與傳統(tǒng)技術(shù)相比，新型數(shù)字測繪技術(shù)具有更高的測繪精度，能夠生成三維坐標，并能自動存儲。減少技術(shù)流程所需的時間，減少現(xiàn)場工作時間。

通過多媒體技術(shù)，使被測物體的主要外觀和圖像顯示更加完整，使制圖人員一目了然。但是，傳統(tǒng)的多媒體技術(shù)并沒有得到很好的應(yīng)用，新的數(shù)字繪圖技術(shù)保留了采礦工程測量數(shù)據(jù)的不可變形性，減少了誤差，提高了礦山地質(zhì)工程測量水平。

5 結(jié)語

將數(shù)字測繪技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查過程中，利用現(xiàn)代化技術(shù)和多功能地圖識別技術(shù)，可以滿足地質(zhì)調(diào)查工程的需要，提高結(jié)果的準確性。數(shù)字繪圖技術(shù)可滿足地質(zhì)調(diào)查工程各個環(huán)節(jié)的需要。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，每一位礦工地質(zhì)勘查工作者都應(yīng)該承擔(dān)起準確、高效的勘查責(zé)任，培養(yǎng)勘查工作者的創(chuàng)新意識和改革精神，適應(yīng)社會發(fā)展的新形勢。數(shù)字測繪新技術(shù)將在礦山地質(zhì)工程勘察中得到應(yīng)用。為了成為數(shù)字時代的測量員和測繪工作者，必須不斷提高測量員的技術(shù)水平。