數(shù)字化測量技術在礦山測量中的應用

吳勤偉

近年來，隨著我國科技水平的不斷提高，礦山測量技術有了很大的進步。各種先進的數(shù)字化、信息化測量技術在礦山測量中的應用越來越廣泛，大大提高了礦山測量的效率和精度，降低了測量人員的工作強度，同時也降低了測量作業(yè)的難度和成本，為礦山的發(fā)展提供了科學的參考。

1 概述數(shù)字化測量技術在礦山測量中的重要性

隨著我國測量技術的不斷發(fā)展，GPS、GIS、RS、RTK、全站儀等多種先進的數(shù)字測量技術在礦山測量工作中得到了越來越廣泛的應用。與傳統(tǒng)測量技術相比，數(shù)字測量技術不僅具有較高的自動化和智能化水平，其應用途徑也更加廣泛。

目前，數(shù)字測量技術在礦山測量中的應用主要包括礦山測量數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字處理和分析、數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建和三維模型的建立，為數(shù)據(jù)查詢、訪問和應用提供了平臺基礎。從而為礦山生產(chǎn)和建設奠定了重要的技術基礎。數(shù)字測量技術在礦山測量中的應用優(yōu)勢在于，它不僅可以提高礦山測量的時效性和質(zhì)量效率，而且可以擴大礦山測量技術的應用范圍，從而滿足各種復雜條件下礦山測量的實際需要。

2 數(shù)字化測量技術在礦山測量中的作用分析

2.1 提高礦山測量作業(yè)精度

隨著經(jīng)濟發(fā)展的加快，我國對礦產(chǎn)資源的需求有了很大的提高，這對礦山開采提出了更高的要求，需要進一步提高礦山測量的精度。要確保數(shù)據(jù)的準確性，為企業(yè)帶來可靠的數(shù)據(jù)，使企業(yè)能夠妥善安排采礦工作，確保采礦施工的效率和安全。通過使用數(shù)字測量技術，可以大大提高采礦過程中的精度。借助數(shù)字軟件技術、圖形處理技術等數(shù)字測量技術，可以有效提高礦山測繪的精度，保證礦山測量人員提高工作效率，使礦山測量圖紙更加準確。

2.2 提高礦山測量效率

隨著全站儀、三維激光掃描儀和機載雷達數(shù)字化測量技術的發(fā)展，數(shù)字化測量技術的更新速度越來越快，使得工作人員的工作量越來越少，減少了人員的投資，縮短了工期。通過這些測量技術的應用，可以更有效地實現(xiàn)礦山地質(zhì)地貌的勘探。相關數(shù)據(jù)由測量人員采集，計算機處理，實現(xiàn)礦山開采圖的繪制?；谙嚓P數(shù)據(jù)的生產(chǎn)可以大大提高礦山測量的工作效率。

2.3 提高礦山安全生產(chǎn)水平

對于任何企業(yè)來說，都必須確保員工的人身安全，特別是在礦山生產(chǎn)過程中，因為礦山生產(chǎn)相關工作難度大，工作過程中風險系數(shù)高，所以必須重視安全問題。借助數(shù)字礦山測量技術，礦山現(xiàn)場手繪測量不再需要人工進行，減少了野外工作工作量，有效保障了礦山測量的安全。

3 探析在礦山測量中應用數(shù)字化測量的優(yōu)勢

3.1 信息的及時有效應用

在采礦作業(yè)中，測量不僅是一項初始內(nèi)容，也是一項安全保障措施。主要進行礦山地形和地物的綜合測繪和勘探。在礦山測量工作中，經(jīng)常受到各種外部因素的干擾，需要事先對其測量形式進行系統(tǒng)的研究和分析；如果在這一過程中不進行科學有效的研究和分析，直接開展調(diào)查工作，很可能會出現(xiàn)大量錯誤信息，導致調(diào)查結(jié)果的準確性喪失，給礦山的開發(fā)利用帶來隱患。在礦山測量中，應用數(shù)字測量技術可以及時、有效地獲取相關信息并加以利用；同時，還可以充分結(jié)合自然環(huán)境、地形地貌和水文地質(zhì)特征進行綜合測量分析，使測量形式更加科學。在整體干預階段，往往不會受到太多干擾因素的影響，相關數(shù)據(jù)信息可以及時有效統(tǒng)計。

3.2 工作效率得到有效提升

在礦山測量作業(yè)中應用數(shù)字化測量技術，可以開展實時有效地監(jiān)測。在進行礦山測量系統(tǒng)設計工作時，需要先開展實地測量工作，測量要求及條件均符合相關標準，再根據(jù)測量成果設計圖紙，為礦山安全生產(chǎn)工作提供有力參考依據(jù)；另外，數(shù)字化測量技術是以計算機與現(xiàn)代信息技術為依托，在進行全局應用及干預時進行豐富多彩的設計，更好地適應系統(tǒng)設計總體性需求。

3.3 應用范圍較為廣泛

數(shù)字化測量系統(tǒng)在實施設計及干預過程中，常常會受到某些局限性因素影響，致使在后續(xù)的設計與應用時，需進一步深入研究分析和處理，這就需要廣泛應用一體化測量技術來進行。比較常用的有數(shù)字攝影測量、三維可視化、變形監(jiān)測以及數(shù)字化地形測繪等多種技術，在總體應用過程中，無論是測量信息的準確度，還是數(shù)字化控制適用性都能得到有效提升。

4 數(shù)字化測量技術在礦山測量中的應用

4.1 三維可視化技術

就三維可視化技術而言，它是現(xiàn)階段廣泛使用的數(shù)據(jù)表示技術。通過這項技術的應用，礦井可以以三維可視化的形式直觀地顯示出來。在礦山勘查過程中，利用三維可視化技術，可以在三維空間中綜合模擬與礦山地面和地下有關的地質(zhì)信息。其主要功能是確保測量人員能夠更好地了解和掌握相關地質(zhì)信息，從而掌握礦山的整體經(jīng)濟情況，確保相關項目的建設能夠有足夠的數(shù)據(jù)支持。在應用三維可視化技術的過程中，要注意以下幾點：一是要做好數(shù)據(jù)信息的采集工作。在此過程中，需要進行相應的外部輔助工作，以便掃描礦山的地質(zhì)和技術狀況，獲得相應的施工入口點。二是要做好數(shù)據(jù)的綜合處理，對采集到的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)編輯和拼接，并通過相關軟件消除掃描中的無效圖像噪聲，確保獲取的數(shù)據(jù)信息足夠準確。三是結(jié)合礦山相關數(shù)據(jù)信息建立管理平臺。在相關中央管理平臺的幫助下，員工可以參與其中，不僅可以實現(xiàn)整個測量過程的優(yōu)化管理，還可以借助網(wǎng)絡實時查看礦山數(shù)據(jù)信息，確保礦山測量工作的順利開展。

4.1.1 數(shù)據(jù)全方位采集

利用三維激光掃描設備的應用，可按照測量作業(yè)要求，實現(xiàn)被測區(qū)域全景或局部地質(zhì)地貌的掃描，準確了解礦山目前開采情況，獲取礦石分布信息，順便了解邊坡變化特征，為后續(xù)開發(fā)和勘查提供可靠依據(jù)。

4.1.2 數(shù)據(jù)快速處理

礦山測量中獲取的數(shù)據(jù)信息會直接上傳到三維建模軟件中，利用軟件自身的篩選功能，對測量數(shù)據(jù)實施過濾和整理，之后再利用Maya、3DMax等常用三維建模處理軟件，準確生成礦山井巷及相關機械設備的三維立體動態(tài)視圖，有利于更好地掌握礦山開采信息。

4.1.3 構(gòu)建三維系統(tǒng)平臺

該平臺的建立主要是為了加快數(shù)據(jù)資料的傳輸和共享速度，擴大計算機技術、網(wǎng)絡技術的應用范圍，減少因地域、環(huán)境等因素限制帶來的各類問題，進而準確、實時地把控礦區(qū)情況，做好調(diào)度和規(guī)劃工作，提高管理水平。特別是地質(zhì)模型，地質(zhì)模型包含兩個方面的內(nèi)容，一是開放的數(shù)字地形模型（DigitizeTerrainModel），或者稱為表面模型，它是一個不封閉的、類似層狀的表面實體，一般地表和斷層的建模屬于這一類型；二是線框?qū)嶓w模型，它是一個封閉的空間實體或是空心體，一般礦體和巖體的建模屬于此種類型。在一般的軟件建模中，實體模型與表面模型是基于相似的原理構(gòu)建，兩者在三維可視化方面得到了廣泛的應用，但三維實體模型是一種比表面模型更為復雜的三維體。表面模型是由多條不封閉曲線或直線生成的，它只表示一個面；而實體模型是由多條封閉的曲線生成的，它最大的特點就是具有封閉性。地質(zhì)模型是實現(xiàn)礦山可視化、數(shù)字化最重要的一個方面，建立好地質(zhì)模型，可以很好地幫助地質(zhì)工程師對資源儲量進行動態(tài)管理，也可以很好地幫助采礦工程師直觀地認識開采環(huán)境及開采對象，從而可以選擇開采方案、優(yōu)化設計，實現(xiàn)礦山的高效安全開采。

4.2 空間信息技術

空間信息技術即3S技術，其包括了地理信息技術、全球定位技術、遙感技術。該技術的應用對提供礦山測量實效性、全面性有著顯著效果。

4.2.1 全球定位技術

全球定位技術可對用戶、地面、空間這三部分實行監(jiān)督和掌控。全球定位技術是基于衛(wèi)星完成定位測量的，故精準度較高，但在運用該技術進行礦山測量時，需注意控制好測量基線的長度，以加強測量效果準確性。運用全球定位技術需選定好固定測量基點，進而推算出三維無約數(shù)平差，獲得平差值。需要注意的是，全球定位技術在應用中，受環(huán)境、氣候、地勢、標高等因素的影響，應做好規(guī)避工作，以免影響測量結(jié)果。

4.2.2 數(shù)字遙感技術

數(shù)字遙感技術以電磁波技術原理為基礎，利用掃描、攝影等方式獲取被測區(qū)域影像信息，再利用信息傳輸和處理技術、傳感技術等對測量圖像和信息加以處理。最終生成較為清晰、完整的測量圖形。另外，測量所得數(shù)據(jù)可實時傳輸?shù)降V山測量中心，基于遙感技術也可以對地表地物信息實行距離控測與識別。采用遙感技術能對礦山環(huán)境展開監(jiān)測，且能對礦山地形圖予以準確測繪，因而具有較高的推廣價值。

4.2.3 地理信息技術

該技術涉及地理空間測量，通過對現(xiàn)有地理模型及獲取數(shù)據(jù)的分析，可掌握被測區(qū)域地理地質(zhì)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化特征。地理信息系統(tǒng)技術應用于礦山測量，主要是采用礦區(qū)地理信息系統(tǒng)，將礦山資源環(huán)境信息作為平臺，將測量數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及輸出使用形成數(shù)字化技術體系，可滿足礦山生產(chǎn)對數(shù)據(jù)資料的基本需要。

4.3 數(shù)字化繪圖技術

所謂數(shù)字繪圖技術，就是以計算機網(wǎng)絡技術為背景，利用數(shù)字相關繪圖軟件在圖紙上反映真實的自然環(huán)境。繪圖過程將涉及計算機數(shù)據(jù)處理軟件。使用該技術的目的是使繪圖過程更加信息化和智能化。采礦時，有必要測量地表和地下條件，但由于地下結(jié)構(gòu)復雜。直接對地下情況作出倉促估計是不可能的。要進行合理的測量，繪制地形圖，然后利用地形圖制定切實可行的實施方案。但是，整個過程比較復雜，涉及人員較多，難以實現(xiàn)。因此，如果在這個工作流環(huán)節(jié)中使用數(shù)字繪圖技術，數(shù)字繪圖技術可以有效、準確地反映圖紙上的地表和地下情況，并且數(shù)字圖紙不受尺寸限制。因此，地圖的真實性不會受到圖紙尺寸的影響。數(shù)字測圖技術可以保證礦山測量的準確性，提高礦山開采工程的工作效率。

4.4 空間信息技術的應用

空間信息技術通常是由GPS、RS及GIS技術共同組成的數(shù)據(jù)測量技術，也通常被叫作3S技術。其中GPS技術主要是由GPS衛(wèi)星、地面支撐系統(tǒng)以及GPS接收機三部分組成，其工作原理是通過衛(wèi)星導航技術實現(xiàn)地面及空間信息的實時有效監(jiān)控，將監(jiān)控所獲取信息傳遞出去。該技術不受時間限制，同時還具有較高精準性和廣泛性，可以實現(xiàn)靈活測量且不會受到時空限制的影響等。RS技術是對地表物體實現(xiàn)距離測距及識別來獲取相關信息，并對所收集的信息加以掃描、攝影、傳輸和處理，利用應用傳感器和信息傳輸?shù)燃夹g實現(xiàn)信息的傳遞。該技術具有檢測面積大、控制范圍廣、經(jīng)濟性與時效性等特點，在礦山測量作業(yè)中得到了較為廣泛的應用，同時能夠為礦山環(huán)境的保護提供參考依據(jù)。GIS技術則是對地理空間進行監(jiān)測，結(jié)合相關的模型且具有針對性地展開研究與分析，進而獲取相關地理信息數(shù)據(jù)與資料；該技術主要是對區(qū)域地理環(huán)境信息展開相應的測量、收集以及處理等，使之形成一個數(shù)據(jù)采集、處理、輸出以及顯示為一體的數(shù)字化技術體系，為礦山開采及建設提供相應的數(shù)據(jù)支持。

4.5 數(shù)字測量技術在礦山測量結(jié)果復核中的應用

數(shù)字測量技術還可以應用與對礦山測量結(jié)果的復核檢測。通過不同測量技術的應用以及對測量結(jié)果的對比分析可以更加準確的發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果是否存在明顯的誤差，及時查找誤差原因并采取相應的糾正調(diào)整措施，以保證測量結(jié)果的準確性和客觀性。各礦山企業(yè)以及測量單位應結(jié)合礦山生產(chǎn)建設的實際需要以及自身的技術經(jīng)濟條件積極加大數(shù)字化測量技術在礦山測量中的推廣應用力度，充分發(fā)揮數(shù)字測量技術在礦山測量中的優(yōu)勢，進一步提升礦山測量的技術水平，使測量結(jié)果更加客觀準確，能夠為礦山建設以及生產(chǎn)管理決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

4.6 3S技術在礦山測量中的應用

對于3S技術來說，主要涵蓋GIS、GPS、RS。從測繪技術發(fā)展的層面考量和分析，就目前來看，在礦山測量中，對數(shù)字化測量技術的利用，3S技術是較為重要的一項技術。在開展礦山測量工作的時候，對該技術加以運用，數(shù)據(jù)信息獲取的時間會大大縮短，信息的精準度更高，能夠為后續(xù)礦山開采的順利開展提供可靠依據(jù)。

4.6.1 GPS技術的應用

GPS技術主要是由用戶、空間和地面監(jiān)控三個部分全組合而成。與傳統(tǒng)的手工測量技術不同，借助GPS技術，展現(xiàn)出來的優(yōu)勢非常多，能夠達到實時跟蹤和定位的目標，可以為地理空間測量提供可靠支撐。同時，借助計算機系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對內(nèi)部的合理分析，精準掌握相關數(shù)據(jù)信息。通過這樣的方式，所測量的數(shù)據(jù)會更加精準，對后續(xù)項目的順利實施很有幫助。

4.6.2 RS技術的應用

該技術也可以稱之為遙感技術。在礦山測量中，對該技術加以有效運用，并通過其所涉及的攝影、掃描等技術手段對數(shù)據(jù)信息高效管理，能讓地表的地物信息得到有效識別和控測。同時，通過把該技術合理運用到礦山測量中，礦山地形圖測量工作的進行也會越來越合理，并實時地對礦山環(huán)境進行監(jiān)控，從而真正做到大面積礦山監(jiān)控工作平穩(wěn)完成的目的。此外，該技術的經(jīng)濟性很強，具有較高的實效性，能夠?qū)Φ匦蔚孛驳膶嶋H條件進行精準測量。

4.6.3 GIS技術的應用

利用地理信息系統(tǒng)技術對礦山工程進行測量過程中，重點是通過整合地域空間，并在對地理模型有效運用的基礎上，通過提取動態(tài)和空間的環(huán)境地理信息數(shù)據(jù)，從而對工程進行整體的環(huán)境數(shù)據(jù)分析，使得礦山測量品質(zhì)能整體提升。同時，在礦山測量期間，在該技術手段的支持下，可以將采礦的環(huán)境地理信息系統(tǒng)技術作為基礎，從而使得礦山資源的環(huán)境信息成為平臺，保證環(huán)境數(shù)據(jù)的收集與管理能形成完善的技術體系，對工程情況進行精準預測和決策，以便數(shù)據(jù)能更加準確可靠。

4.7 數(shù)據(jù)資料的數(shù)字化處理技術應用

在礦山測量作業(yè)中，數(shù)據(jù)收集及管控是不容忽視的重要內(nèi)容。對數(shù)據(jù)的處理機制及其執(zhí)行和落實也是至關重要的，相關技術人員不斷增強管制機制，提高管理工作的有效性，積極構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)收集與處理手段。在應用數(shù)字化處理技術時，技術人員需綜合有效地對數(shù)據(jù)資料展開分析，最大限度地開發(fā)利用基礎數(shù)據(jù)信息。進行數(shù)據(jù)資料數(shù)字化處理就是綜合有效地分析電子圖表并繪出相關圖件，再借用轉(zhuǎn)化技術實現(xiàn)圖形、文字的完整表達輸出，有效提高數(shù)字化技術的應用效率需要科學的手段和高科技的投入。在礦山生產(chǎn)中，結(jié)合開采建設實際需要，有效增強軟件結(jié)構(gòu)和硬件設備，不斷提升測量機制應用效果，滿足礦山科學開采的需求。

5 結(jié)語

現(xiàn)如今，科學技術的發(fā)展突飛猛進，礦山測量工作的要求也在逐步提升，越來越多的高科技運用其中，數(shù)字化測量手段便是其中之一，憑借其顯著的優(yōu)勢在礦山測量作業(yè)中得到了較為廣泛的應用，有效地提升了礦山開采作業(yè)的精準性，保障了作業(yè)人員的安全。希望礦山企業(yè)在開采中重視數(shù)字化測量技術，加大投入力度，不斷促進礦山開采及建設事業(yè)的健康、快速發(fā)展。