數(shù)字化測圖在礦山生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用與實踐

龔建萍

（江西省德興市自然資源局，江西 德興 334200）

1 引言

礦山地形圖測量是礦山找礦勘查、礦山建設(shè)及探礦工程的基本依據(jù)，也是礦山生態(tài)修復(fù)和礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患排查的重要數(shù)據(jù)支撐。江西某礦山持續(xù)保持穩(wěn)定生產(chǎn)60 余年，產(chǎn)生待修復(fù)區(qū)域面積約70萬m2，需要大量的測繪數(shù)據(jù)為礦山修復(fù)提供支持。傳統(tǒng)的測繪工作方式，基本上采用水準(zhǔn)儀、全站儀和經(jīng)緯儀等作業(yè)方式，不僅會產(chǎn)生較大的系統(tǒng)偏差，而且在人力成本上投入更高，耗時更長，實際出圖速度也較慢。當(dāng)前，許多礦山經(jīng)過多年的開發(fā)利用，產(chǎn)生了大量堆積區(qū)域，甚至部分區(qū)域已經(jīng)形成火山口式的堆高，所以傳統(tǒng)的測繪方式已無法滿足當(dāng)前礦山測量的需求。數(shù)字信息化地形測繪采用高精度全球定位系統(tǒng)（GNSS）技術(shù)，具有高精度、高效率等特點，本文通過數(shù)字信息化地形測繪的全新測繪方式，建立了物景的實體三維模型，實現(xiàn)了快速取點和出圖，滿足了當(dāng)前礦山的測量要求。

2 數(shù)字化地形測繪的特點及應(yīng)用

2.1 采用數(shù)字化地形測繪的必要性

傳統(tǒng)的三角網(wǎng)、邊角網(wǎng)、光電測距已無法滿足當(dāng)前地形測繪需要，其測量數(shù)據(jù)受人為因素的影響較大，特別是那些折線較多或者呈弧形的地形，每次測量結(jié)果均不相同，容易引起糾紛和爭議。數(shù)字信息化測繪工作具有自動尋找目標(biāo)和連續(xù)屏幕顯示功能［1］，且無需棱鏡測距儀支持，可在難以到達(dá)的地點或復(fù)雜的測量工作點實現(xiàn)客觀、真實、精準(zhǔn)測繪；同時，數(shù)字信息化測繪的應(yīng)用可替代傳統(tǒng)的基線丈量，可大幅減少測量人員現(xiàn)場作業(yè)時間，使得測繪工作更加高效。

2.2 礦山大比例尺測圖實例分析

2.2.1 平面精度及高程精度

平面精度方面。在作業(yè)圖上地面標(biāo)識物點相對于附近平面控制點的點位中的誤差（城市建筑群體和平地、山丘陵地上≤0.6 mm）［2］，在山地形、高陡等線地區(qū)和設(shè)站開展測繪困難的主要建筑物內(nèi)部上≤0.85 mm；圖上實物點相對于鄰近地物點間距中誤差≤0.5 mm；在光線不充足地段、林草茂密區(qū)、隱蔽地段等特殊難點地區(qū)，應(yīng)適當(dāng)放寬值。

高程精度方面。本次礦山主要生態(tài)修復(fù)區(qū)域與城市、周邊主要建筑區(qū)域的數(shù)據(jù)選取不同，城市主要建筑區(qū)域基本等高距為0.3 m～0.6 m 之間的平坦地區(qū)，高程標(biāo)識注數(shù)記測點與附近圖根點使用高程中誤差＞±0.16 m［3］。在上述以外區(qū)域數(shù)字線繪圖高程精度應(yīng)以現(xiàn)有的等高線插點的高程中誤差比來參考，所以在本次礦山測繪中，采用等高線插點類似于臨近圖根點的高程中誤差，按地形類別做如下要求：平地為小于等于3/4 基本等高距，山體地形、丘陵地帶為小于等于1/3 基本等高距，山地為小于或者等于1/3 基本等高距進(jìn)行調(diào)整。

2.2.2 測繪效果檢查核對方法

當(dāng)采用移動RTK 設(shè)備開展圖根點及像控點控制勘測時，應(yīng)對RTK 儀器控制測量精度開展有效檢查、校驗、核對［4］，采取的方法主要有以下兩種：第一，每個控制點、相控點均開展來回兩次的獨立觀測，兩次結(jié)果平面坐標(biāo)較差不大于±0.03 m，高程較差不大于±0.05 m，在限制差內(nèi)讀取平均值，作為控制點的平面坐標(biāo)和高程點；第二，采用手持全站儀對附近RTK 設(shè)備相對控制點進(jìn)行邊長檢查，其校驗、檢測的邊長水平距離的相對誤差＞1/3000。

圖根控制點及控制點測量采用GNSS-RTK 方法開展工作，測量作業(yè)區(qū)域轉(zhuǎn)換按七參數(shù)計算［5］，即采用江西省CORS 網(wǎng)（江西省連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)），開展聯(lián)測至少3 個及以上項目區(qū)附近收集的起算控制點。采集的起算點原始數(shù)據(jù)、參數(shù)，利用儀器手簿自帶相關(guān)軟件的參數(shù)計算功能開始計算，求解得出測區(qū)合格且能夠滿足的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換7參數(shù)。觀測前要對架設(shè)三角支架進(jìn)行校準(zhǔn)、整平，使用RTK 控制點測量模式進(jìn)行作業(yè)，儀器高點往不同方向丈量3 次取中數(shù)（差值大于或等于5 mm 重量），工作開始時平面殘差值控制在2 cm 以內(nèi)、垂直殘差值控制在3 cm 以內(nèi)。每個測點進(jìn)行兩次測量或采取巡回回測方式測量，在每次觀測之前需要對儀器進(jìn)行初始化，在得到固定支點的狀態(tài)下進(jìn)行觀測，每次觀測歷元數(shù)為不小于22 個，采樣間隔3-6秒，巡回兩次測數(shù)的高差應(yīng)不大于5 cm［6］。

2.3 數(shù)字信息化地形測繪技術(shù)的實踐與應(yīng)用

為了更好地應(yīng)用和管理測繪數(shù)據(jù)，提升測繪水平與效率，更好地服務(wù)礦山建設(shè)，本次利用C2S技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)模型、建設(shè)信息系統(tǒng)等數(shù)字信息化地形測繪技術(shù)，達(dá)到了江西某礦山排土場的測繪快速成圖效果（如圖1 所示）。

圖1 江西某礦區(qū)排土場地形測繪數(shù)據(jù)化成圖

主要投影方式采用高斯-克呂格投影為基準(zhǔn)，從而建成集野外數(shù)據(jù)采集庫、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、圖形編輯和快速繪圖等為一體的自動覽圖系統(tǒng)，圖件形成后操作人員可在圖中任意拾取目標(biāo)點，得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，達(dá)到減少操作人員投入、節(jié)省工作時間，提升繪圖效率的目的［7］。

3 物體實際三維模型

首先將DOM 和OSGB 格式傾斜模型直接導(dǎo)入cass9.1 軟件，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采用CASS_3D 基礎(chǔ)版V2.0.2 進(jìn)行采集，一是利用屏幕分顯方式加載物體實景三維模型數(shù)據(jù)，二是建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并使其同步，具體流程見圖2，當(dāng)數(shù)據(jù)庫全部導(dǎo)入后，可在二維形體或三維形體狀態(tài)下的地形圖進(jìn)行測繪，如圖3 所示［8］?？稍诙S形體或三維形體狀態(tài)下采集各種地面物體、標(biāo)識物類型的特性或特征線，并借助地面物體本身和地面物體標(biāo)識之間的幾何空間關(guān)系，自動繪制好相應(yīng)的實體物體特征。對地形、地貌、地理信息的取值、估算，可在實景實物模型建立后，直接在模型表面、拾取高程點完成，實現(xiàn)更加精準(zhǔn)地拾取點線面的數(shù)據(jù)［9］。當(dāng)三維模型建立后便可提交礦山生態(tài)修復(fù)部門，由該部門根據(jù)三維模型來更加精準(zhǔn)、高效地規(guī)劃整體的修復(fù)方案。

圖2 實物模型生產(chǎn)流程圖

圖3 物體實際三維模型

4 總結(jié)

數(shù)字信息化地形測繪和物體實際三維模型的建立具有三維可視化、地形準(zhǔn)確、高精度、動態(tài)更新等特點，不僅能滿足和適應(yīng)當(dāng)今礦山地形測繪和數(shù)據(jù)管理的需要，更是未來測繪現(xiàn)代化的基準(zhǔn)體系組成和建設(shè)的重要組成部分［10］。此外，有利于在自然資源信息管理與應(yīng)用中保持信息的完整性和一致性，促進(jìn)地理信息資源共享，進(jìn)一步提高信息保障能力和服務(wù)水平。