測繪與地理信息新技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用及展望

當(dāng)下，礦山測量技術(shù)不斷更新，在測量精度等方面取得了較大的突破，尤其是在地理信息技術(shù)應(yīng)用方面，礦山測量工作內(nèi)容不斷完善。通過技術(shù)創(chuàng)新，該工作能夠為礦業(yè)生產(chǎn)提供更準(zhǔn)確、更科學(xué)、更詳實的數(shù)據(jù)，為人們提供量化、數(shù)據(jù)化、實時可視的數(shù)據(jù)，地理信息技術(shù)必將成為主流礦山測繪技術(shù)。

1 現(xiàn)代礦山測量在礦山中的作用

由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，勞動力的日益自由，使以往礦山的測量工作也隨之發(fā)生了很大改變。隨著現(xiàn)代測繪技術(shù)和測繪儀器的不斷發(fā)展，在礦山的勘探、設(shè)計、生產(chǎn)、經(jīng)營、改造以及礦山環(huán)境保護(hù)和治理等各個環(huán)節(jié)中，都有著越來越大的作用?，F(xiàn)代礦山測量工作主要包括：

（1）構(gòu)建礦區(qū)測量控制系統(tǒng)。主要是建立了礦山的測控網(wǎng)，并與國家的高水平控制網(wǎng)進(jìn)行了聯(lián)網(wǎng)，建立了煤礦的基準(zhǔn)網(wǎng)，把它和國家的高基準(zhǔn)點相聯(lián)系。

河道周邊的綠化，要做到層次化和空間化,種植密度不宜過大，樹木種類要較為豐富些，不同的流域要有不同的景觀。通常會以高達(dá)的喬木作為背景，將亞喬木、灌木、草花及地被作為組團(tuán)。水生植物和濕地植物要注重色彩的搭配，要體現(xiàn)出水體的美感。設(shè)計人員在設(shè)計城市河道道路景觀時，要堅持自然、淳樸的思想理念，做好將城區(qū)運(yùn)輸?shù)缆放c休閑道路分隔開，將河道周圍的道路與植物區(qū)域、小區(qū)公園等相融合在一起，設(shè)計出豐富多變的景觀區(qū)域，讓前來休閑放松的人們能夠享受到更加舒適的自然美。本項目市政道路改造措施為，新建8條市政道路，總里程約5km；新建5座景觀橋梁。

狗子這才滿意了，卻又問：“你來找江老師嗎？他一早就出去了。”雪螢說：“阿姨有事，你去玩你的吧?！闭f著，“蹬蹬蹬”上樓去了。狗子追上來，纏著她：“阿姨，你這段時間忙什么呢？怎么這么久不來了？阿姨，你陪我玩吧?！毖┪灮剡^頭，說：“狗子，阿姨有重要的事要做，改天陪你玩好不好？”

（2）為設(shè)計單位提供基礎(chǔ)圖紙。主要是測量和制作不同的地圖，提供各個元素的空間數(shù)據(jù)

。

GPS的相關(guān)設(shè)備有：GPS靜止接收機(jī)、實時動態(tài)GPS接收機(jī)、手持式GPS接收機(jī)等。它在礦山生產(chǎn)中的應(yīng)用，將代替常規(guī)的地表測繪，例如，采用GPS技術(shù)建立或復(fù)測、改造礦區(qū)控制網(wǎng)；礦區(qū)地表的移動監(jiān)測；水文觀測孔的高程監(jiān)測；地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測等。此外，它還被廣泛地用于礦區(qū)規(guī)劃測量、施工測量、勘探測量等方面。GPS靜止接收器的應(yīng)用主要是對礦區(qū)的精確定位和監(jiān)控；GPS實時動態(tài)測量系統(tǒng)RTK，主要應(yīng)用于測繪、工程放樣的校準(zhǔn)；手持式GPS接收器主要應(yīng)用于初期勘探階段，在精度不高的情況下進(jìn)行勘察。

慣性測量技術(shù)具有全天候、自主式、快速多能、靈活機(jī)動等特點，為大地測量、工程測量、礦井測量（非地面工程）自動化和智能化提供了新的技術(shù)手段。該技術(shù)采用慣性導(dǎo)航原理，通過對地球上各種不同的觀測資料（經(jīng)緯度、高程、方位、重力異常、垂直線等）進(jìn)行實時采集。ISS有兩種主要的類型：平臺型和捷聯(lián)型，ISS在測繪方面的功能主要有以下幾個方面：控制測量，例如：對原有控制點進(jìn)行檢查、加密以及航測控制等；管線的監(jiān)測、定位、地殼變化、地表沉降觀測；地震、重力測量、地球物理研究；礦山井筒和管道梁的垂直性監(jiān)測等。GPS/ISS結(jié)合技術(shù)可以很好地解決高分辨率的導(dǎo)航與定位要求。該組合系統(tǒng)可以在很大程度上彌補(bǔ)CPS和ISS之間的不足，通過對整個大地測量模式的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并在一定程度上實現(xiàn)了三維和大地水平面的確定，從而提高了GPS的定位和導(dǎo)航精度。目前國內(nèi)對ISS技術(shù)的研究還不夠深入，采用GPS+ISS相結(jié)合的方法進(jìn)行礦井測量是一種很有前景的新技術(shù)

。

（4）對礦區(qū)開采的合理性進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)管。重點是指導(dǎo)施工的精度、監(jiān)督施工進(jìn)度、“三量”統(tǒng)計

。

（3）礦山工程設(shè)計放樣。其內(nèi)容包括機(jī)電安裝、管線埋設(shè)、土建工程、采礦工程等，并按設(shè)計的相關(guān)規(guī)定，對礦井的工程進(jìn)行監(jiān)測，并在礦井的生產(chǎn)和基礎(chǔ)建設(shè)全過程中，對工程的各項工作與圖紙的要求進(jìn)行監(jiān)督和檢驗。

（5）為礦山的安全生產(chǎn)工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。其主要工作內(nèi)容是：合理保留保護(hù)煤柱，使各類圖表和數(shù)據(jù)更加全面、精確，為礦山安全生產(chǎn)提供可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

現(xiàn)代測繪與地理信息新技術(shù)，主要包括：

在及時兌現(xiàn)良種補(bǔ)貼等惠農(nóng)政策的同時，加大對核心區(qū)的農(nóng)資配套補(bǔ)助，對核心樣板區(qū)還補(bǔ)助種子、普鈣、油菜專用復(fù)混肥、油菜專用微肥、多菌靈、機(jī)耕費(fèi)等。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析 用SPSS22.0統(tǒng)計軟件處理，計數(shù)資料用χ2檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

（7）為了實現(xiàn)礦山的科學(xué)發(fā)展與和諧發(fā)展，必須加強(qiáng)礦山環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)，綜合治理采礦沉陷，礦山地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與治理。現(xiàn)代礦山測量工作應(yīng)將先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)與實際工作、具體特征聯(lián)系在一起，不斷地推動著礦山的發(fā)展和完善，以滿足新時期礦井技術(shù)發(fā)展的需要

。

2 現(xiàn)代測繪與地理信息新技術(shù)及其在礦山測量中的應(yīng)用

（6）礦山地面變形與“三下開采”的探討。建立建筑物、地層和地面變形的長期觀測站，對礦區(qū)內(nèi)的巖層、地表位移進(jìn)行了研究，并對各種類型的煤柱進(jìn)行了修正和設(shè)計，開展建筑物下、水柱下、鐵道下礦井的勘察與設(shè)計，利用位移參數(shù)，及時預(yù)測地面塌陷的范圍和時間，這樣才能有效地防止煤礦工人發(fā)生危險，防止建筑損壞，保障煤礦的正常生產(chǎn)。

2.1 航天遙感技術(shù)(RS)

利用航天遙感技術(shù)進(jìn)行礦山測量已經(jīng)有很長一段時間，并在實際應(yīng)用中取得了一定的成功。利用航天遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行礦區(qū)地貌的測繪，可以采取像片校正、目視判讀、野外調(diào)繪等方法進(jìn)行地質(zhì)勘探。與傳統(tǒng)的測圖相比，遙感數(shù)據(jù)具有快速、低成本和高精度的特點，目前已經(jīng)成為一種非常普遍的測繪技術(shù)。目前，在礦山測量中，利用航天遙感技術(shù)開展了一些重要的理論和技術(shù)研究。通過對礦山的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行實時動態(tài)采集，對礦山的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)控，為礦山的環(huán)保管理和生產(chǎn)管理提供科學(xué)的參考

。

2.2 將衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)應(yīng)用于礦山測量

全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)在世界范圍內(nèi)的崛起，深刻地改變著整個測繪科技的發(fā)展。美國GPS，俄羅斯格洛納斯，歐洲伽利略，中國的北斗（英文縮寫為“COMPASS”，中文音譯為“BD”），被譽(yù)為世界四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS是全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中使用最多、性能最穩(wěn)定的一個。GPSGPS以其高精度三維定位、短觀測時間、不需通視、不需全天觀測等優(yōu)勢，在十多年間得到了廣泛地應(yīng)用。它在礦山中的運(yùn)用，很大程度上取代了以前的地表測繪。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是我們國家自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的，與世界各國的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是相通的，具有高精度、高可靠性的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)，并具有短報文通信功能。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)于2011年12月27日正式投入試運(yùn)行。2020年左右，將其逐漸在世界各地推廣使用。本研究將RDSS技術(shù)與RNSS技術(shù)有機(jī)地融合在一起，可以像GPS、GLONASS、GALILEO等為使用者提供衛(wèi)星的無線導(dǎo)航服務(wù)，并具有位置和通訊的能力。隨著我國衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的迅速發(fā)展以及我國自主衛(wèi)星系統(tǒng)的建設(shè)，北斗產(chǎn)品價格、產(chǎn)品質(zhì)量、商業(yè)模式等諸多制約因素逐漸被克服。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的不斷發(fā)展，它的性價比也越來越高，在現(xiàn)代礦山測量中，衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)將成為重要的技術(shù)。

2.3 將地理信息技術(shù)應(yīng)用于礦山測量

在礦區(qū)內(nèi)應(yīng)用的GIS系統(tǒng)叫做“礦區(qū)資源-環(huán)境信息系統(tǒng)”。MRRIS是礦山測量技術(shù)是一種新的發(fā)展趨勢。基于礦區(qū)資源環(huán)境信息系統(tǒng)，運(yùn)用各種技術(shù)方法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、管理、分析和輸出的自動化智能化技術(shù)體系，為礦井的可持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)的決策支持。礦山測量工作是我國礦業(yè)開發(fā)利用信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，而建立礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)將成為礦產(chǎn)勘查開發(fā)的一個重要方向。目前，國土資源管理、建設(shè)規(guī)劃等部門都在積極推動這一技術(shù)的運(yùn)用，發(fā)展地理信息產(chǎn)業(yè)已成為國家發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，并且，隨著各種相關(guān)軟件的不斷完善和推廣，必將對GIS的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展產(chǎn)生積極的推動和促進(jìn)作用

。圖1為GPS、GIS、RS三者之間關(guān)系。

2.4 將慣性測量系統(tǒng)應(yīng)用于礦山測量

引理 6 當(dāng)10-點v關(guān)聯(lián)5個三角形,且它的鄰點均為3-點,則這5個三角形中如果有4個為窮的,第5個三角形一定為富的。

（2）管道保溫措施的選擇。本項目位于北方地區(qū)，冬季氣溫較低，管道需要考慮防凍問題。管道可以外包保溫層明設(shè)或埋地敷設(shè)在土壤冰凍線凍土層以下保溫。本項目經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用埋地敷設(shè)方式，管頂覆土深度位于土壤冰凍線以下0.15m。

3 現(xiàn)代測繪儀器及其在礦山測量中的應(yīng)用

3.1 全站儀及其在礦山測量中的應(yīng)用

全站儀是一種廣泛使用的測量儀器，它是把光電子技術(shù)與光學(xué)技術(shù)有機(jī)地融合在了一種儀器上，它把測量儀器和電子儀器的優(yōu)勢有機(jī)地融合在了一起。該智能全站儀是一種綜合了光、電、磁、機(jī)等最新科技的儀器，具有測距、校對和定向功能。由于它具備了雙向通訊的特性，能夠接收計算機(jī)的指令，輸入和輸出，并可將測量結(jié)果以數(shù)字的形式呈現(xiàn)。操作簡單，性能穩(wěn)定。同時，利用全站儀與現(xiàn)代信息技術(shù)，可以實現(xiàn)礦山數(shù)據(jù)的自動采集、傳輸和處理。代替了以往手工記錄、手工錄入、煩瑣計算等繁重的工作，該方法不僅能提高工作效率，而且能提高結(jié)果的準(zhǔn)確度，因此在礦山勘測中得到了普遍的應(yīng)用。礦山地面控制測量、地形測量、礦山建設(shè)工程測量、井下施工測量等傳統(tǒng)礦山測量工作，尤其是井下測量，都可以采用全站儀來完成。另外，全站儀在礦山地表移動監(jiān)測，礦山土地復(fù)墾工程的實施以及礦山地質(zhì)災(zāi)害的治理中，已被大量使用。隨著全站儀和計算機(jī)技術(shù)的普及，我國現(xiàn)代測繪工作已從傳統(tǒng)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型

。

3.2 GPS相關(guān)儀器在礦山測量中的應(yīng)用

赫文斯是美國兒童圖書館服務(wù)發(fā)展歷史上一位豐碑式的人物，提出并親自實踐了許多兒童圖書館服務(wù)開創(chuàng)性舉措，引領(lǐng)了美國兒童圖書館事業(yè)的發(fā)展。

3.3 其他現(xiàn)代化的測繪儀器

例如：激光指向儀、電子陀螺經(jīng)緯儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀等，也已用于礦山測量。同時，開發(fā)了一批專門用于礦山的測量儀器。

3.4 日后礦山測量技術(shù)及儀器的發(fā)展方向

礦山測量技術(shù)的發(fā)展趨向可以概括為“四化”，其內(nèi)容包括：內(nèi)外業(yè)一體化；數(shù)據(jù)獲取與處理自動化；測量工程控制和系統(tǒng)行為的智能化；測量成果和產(chǎn)品的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、實時化和可視化?！? S”一體化技術(shù)是當(dāng)今世界新技術(shù)發(fā)展的必然方向。同時，各種現(xiàn)代化技術(shù)的融合，使測量儀器的發(fā)展日益智能化。例如：全站儀與電子陀螺儀的一體化、全站儀與GPS的一體化、GPS與ISS的一體化、RTK與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一體化、全站儀及GPS與激光掃描儀的一體化等

。

3.5 加強(qiáng)管理工作

結(jié)合礦山測量工作的特點和實際情況，提出了對礦山測量工作進(jìn)行有效的改進(jìn)。為了適應(yīng)現(xiàn)代社會的變化，必須制訂出適應(yīng)礦山測量工作發(fā)展和工作人員發(fā)展的有關(guān)規(guī)章制度，使職工樹立正確的工作理念，并能明確適合公司發(fā)展的愿景和愿景。同時，要加強(qiáng)礦山勘測人員的內(nèi)部協(xié)作能力，定期組織測量員進(jìn)行家庭戶外活動，提高員工對公司的歸屬感和親近感，使其工作積極性得到提高?？梢詫嵤┛冃Э荚u的管理模式，使每個人都能意識到自己的工作價值。此外，還要鼓勵測量人員積極探索出創(chuàng)新的工作思想和建設(shè)計劃，并對其中的優(yōu)秀建議予以表彰和獎勵，以推動企業(yè)測量技術(shù)的發(fā)展。

3.6 推動有關(guān)的技術(shù)革新

現(xiàn)代礦山測量儀器和設(shè)備具有越來越多的功能，而且儀器的尺寸也越來越小，由于數(shù)據(jù)和智能化的特性，大部分的測距和經(jīng)緯儀器都被智能化的信息系統(tǒng)所取代。全站是目前和未來礦山測量中最流行的一種測量工具。采用自動陀螺儀和水準(zhǔn)儀，可以有效地解決陀螺和水準(zhǔn)測量中的問題。采用先進(jìn)的技術(shù)、測量手段，可以大幅度地減輕工人的勞動強(qiáng)度，降低人工、材料的費(fèi)用，并使數(shù)據(jù)的精度和效率得到改善。采用數(shù)字顯示技術(shù)，將有關(guān)的測量數(shù)據(jù)和結(jié)果顯示出來，使測試工作朝著自動化、綜合的方向發(fā)展。保證了礦山安全、穩(wěn)定，加速了礦業(yè)的發(fā)展，使測量工作者的工作積極性和主動性得到了極大地提升

。

3.7 完善測量

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的發(fā)展，礦山測量人員面臨的主要問題有兩個：

（1）科學(xué)合理地分析數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確收集、分析和存儲測量數(shù)據(jù)。

（2）礦山測量工作存在著污染，測量人員面臨的生態(tài)環(huán)境問題十分突出，同時也給周圍環(huán)境造成了損害，礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用也受到了影響。為解決礦山測量工作中存在的諸多問題，工作人員要成為實際測量工作中的主體，就是要熟練運(yùn)用信息系統(tǒng)，加強(qiáng)理論知識，增強(qiáng)工作能力

。

4 結(jié)語

單一學(xué)科內(nèi)容已經(jīng)不能滿足的當(dāng)下測量工作需求，跨學(xué)科發(fā)展是該技術(shù)在各行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的前提。在礦礦山企業(yè)開展測量工作的過程中，要擴(kuò)大地理信息技術(shù)使用范圍，使用先進(jìn)的測繪設(shè)備，推動相關(guān)技術(shù)應(yīng)用和創(chuàng)新，進(jìn)而科學(xué)開展測量，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級。

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