新時(shí)期礦山測繪工程測量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用分析

張藝鵬

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定 071000）

礦山的開發(fā)直接影響到國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而礦山的測繪項(xiàng)目則直接影響到整個(gè)礦山的生產(chǎn)。因此，要對(duì)礦山進(jìn)行科學(xué)﹑合理的開發(fā)，必須從提高測繪技術(shù)水平入手。如何引入新技術(shù)﹑研發(fā)新設(shè)備，是目前有關(guān)部門急需研究和解決的課題。另外，由于國內(nèi)很多地區(qū)的礦體構(gòu)造較為復(fù)雜，在進(jìn)行此類礦體的測量時(shí)，必須采用較為先進(jìn)的技術(shù)與工藝，因此，要想使礦山勘測技術(shù)更加完善，還需進(jìn)一步完善。

1 工程測繪技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢

1.1 測圖與圖形的自動(dòng)化特點(diǎn)

工程測繪技術(shù)還能夠?qū)y量工作中的錄入信息﹑分析和管理數(shù)據(jù)等操作完全智能化，所以，數(shù)碼制圖技術(shù)可以方便的使用和訪問數(shù)據(jù)地形圖，而數(shù)據(jù)地形圖則是因?yàn)閿?shù)碼制圖技術(shù)的發(fā)展，方便數(shù)據(jù)的傳送和利用，并且還可以保存大量的數(shù)據(jù)﹑數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)，這樣，數(shù)據(jù)地形圖就可以自動(dòng)獲得位置﹑體積和位置等相關(guān)的信息，并且可以幫助電腦的輔助設(shè)計(jì)和GIS的工作。

1.2 高精度的測圖，方便更新與保存

在野外開展測量工作時(shí)，由于工程測繪技術(shù)并不出現(xiàn)采集數(shù)量不精的問題，而且準(zhǔn)確度又不受比例尺的直接影響，所以，由于工程測繪技術(shù)的精確度高，在實(shí)際很多測量工作中都受到了普遍的應(yīng)用，如地籍﹑管網(wǎng)﹑房屋建設(shè)等。在實(shí)際測量工作中，一旦測量實(shí)地變化時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)的測量方式來說就需要再次對(duì)進(jìn)行檢測，而數(shù)碼測量技術(shù)就不需要，它只需要對(duì)坐標(biāo)﹑代碼等有關(guān)數(shù)據(jù)給予更新，并通過相應(yīng)軟件對(duì)進(jìn)行了編輯處理，就可以獲取最新的結(jié)果如下圖，并對(duì)結(jié)果也進(jìn)行了更新以保證其現(xiàn)局性，而數(shù)碼測量技術(shù)和傳統(tǒng)測繪方法相比更具持久性和現(xiàn)局性，因?yàn)閭鹘y(tǒng)測量技術(shù)是把測繪的有關(guān)信息通過圖紙加以存儲(chǔ)，但圖紙?jiān)谶M(jìn)行了長期的應(yīng)用過程中，就難免有損失，這樣對(duì)今后的實(shí)際測量工作造成了麻煩而現(xiàn)在數(shù)碼測量技術(shù)對(duì)測繪信息的存儲(chǔ)將統(tǒng)一使用傳統(tǒng)數(shù)字化方法，這樣也就減少了圖紙的危害。

1.3 輸出形式的多樣性為GIS提供相關(guān)信息

因?yàn)閿?shù)字化測量技術(shù)所獲得的結(jié)果一般都是用數(shù)值化的形式加以存儲(chǔ)，所以其輸出方法也就相應(yīng)較多，并且能夠按照國家有關(guān)規(guī)定，對(duì)結(jié)果的輸入輸出方式給予適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這就在實(shí)際應(yīng)用中帶來了很多便利，而工程測繪技術(shù)在對(duì)測量圖進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，通常采取的是分層存儲(chǔ)的方法，由于這樣的存儲(chǔ)方法打破了圖表面的束縛，也因此為多測量結(jié)果的加工運(yùn)用帶來了更大的便利之處，從而促進(jìn)了測量業(yè)務(wù)的進(jìn)一步拓展。同時(shí)工程測繪技術(shù)也為GIS提供了信息，因?yàn)镚IS的數(shù)據(jù)收集量非常的大，而工程測繪技術(shù)的應(yīng)用就能夠通過把成果轉(zhuǎn)化成GIS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中所接受的格式，并對(duì)其予以增補(bǔ)與改進(jìn)，對(duì)于GIS功能能夠得以有效發(fā)揮，有著極大的幫助。

2 礦山測繪工程中測量工作的影響因素

2.1 測繪工作人員的專業(yè)水平

在礦山測繪項(xiàng)目中，測量工作的難度很大，對(duì)工作人員的要求也很高。因此，在礦山勘測工作中，測量員的專業(yè)水平與有關(guān)資料的準(zhǔn)確性有直接關(guān)系。因此，在整個(gè)礦山繪圖項(xiàng)目中，測量員是最積極的一個(gè)因素，他們的基本知識(shí)掌握程度﹑實(shí)踐能力和經(jīng)驗(yàn)都是必不可少的，同時(shí)，他們的工作態(tài)度也非常重要。

2.2 專業(yè)的測量技術(shù)和儀器設(shè)備

由于儀器是測量工作的載體，所以在整個(gè)礦山測繪工程中，儀器設(shè)備作為測量工作的載體，直接影響到有關(guān)的測量技術(shù)的落實(shí)。因此，測試儀器必須要有專業(yè)的人員來維護(hù)和維護(hù)，這是一個(gè)不容忽視的工作。只有保養(yǎng)良好的儀表和設(shè)備，其外部測量工作才能順利進(jìn)行，而工作人員的測量結(jié)果也更具參考價(jià)值。

2.3 測量監(jiān)管的嚴(yán)格程度

“監(jiān)管”是礦山測繪項(xiàng)目建設(shè)的重要內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，不僅要對(duì)測繪技術(shù)和儀器進(jìn)行監(jiān)督，還要對(duì)測繪工程中存在的潛在危險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)督。嚴(yán)格﹑科學(xué)的管理，對(duì)于減少整個(gè)礦山測繪項(xiàng)目的測量費(fèi)用，具有十分重要的意義。

3 當(dāng)下礦山測繪工程中測量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 急需進(jìn)一步開發(fā)和引進(jìn)核心性的技術(shù)

為了使礦山測繪項(xiàng)目的綜合應(yīng)用得到更好的發(fā)展，我國將加大對(duì)各類測量技術(shù)的投入。然而，盡管目前各類礦產(chǎn)資源市場巨大，需求巨大，但國內(nèi)很多礦山測繪項(xiàng)目仍面臨著關(guān)鍵技術(shù)的制約。在礦山勘測項(xiàng)目中，由于缺少核心技術(shù)，影響了測量工作的質(zhì)量和效率。國內(nèi)有關(guān)勘測隊(duì)伍在進(jìn)行礦山勘測的過程中，除了核心技術(shù)以外，也很少能看到一些高端技術(shù)的“身影”，很多技術(shù)的運(yùn)用也出現(xiàn)了斷層。因此，在礦山測繪項(xiàng)目中，關(guān)鍵技術(shù)的缺失是一個(gè)較為關(guān)鍵的問題，需要引起有關(guān)方面的關(guān)注。

3.2 相關(guān)測量裝備缺乏創(chuàng)新性

在礦山測量工作中，既要有高端的核心測量技術(shù)，又要有合格的測量設(shè)備，才能使各種測量技術(shù)的功能得到充分的發(fā)揮。國內(nèi)大多數(shù)礦山勘測隊(duì)伍，盡管有較為先進(jìn)的測量儀，并且每年都投入大量的人力物力，但在測量儀的革新上，依然沒有達(dá)到預(yù)期的效果。

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，各種經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都在飛速的發(fā)展，這就意味著各種先進(jìn)的測量技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)在礦山勘測項(xiàng)目中，如果不能在設(shè)備上進(jìn)行革新，就很難跟上社會(huì)的步伐，也難以在礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中搶占先機(jī)。

3.3 礦山測繪工程的測量成本普遍偏高

在礦山測繪項(xiàng)目中，測量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，也是一個(gè)值得重視的問題。然而，目前大多數(shù)礦山測繪項(xiàng)目仍處于高成本的狀態(tài)，其原因有：首先，很多測繪工程師都是使用傳統(tǒng)的航空影像法來進(jìn)行測量，這種方法不僅系統(tǒng)復(fù)雜，而且各種飛機(jī)的日常維修和攝影處理也是一筆不小的開支。其次，相關(guān)設(shè)備的操作人員要求較高，有時(shí)需要具備相應(yīng)的資質(zhì)證書。有些測繪隊(duì)伍還要訓(xùn)練隊(duì)伍里的工作人員，這樣就會(huì)增加測量費(fèi)用。最后，手工繪制地圖所需的材料相對(duì)來說要少得多，維修起來也要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，這也是為什么在礦山測繪項(xiàng)目中，測量的成本要高得多。

4 新時(shí)期礦山測繪工程測量技術(shù)的應(yīng)用

4.1 數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)

在進(jìn)行工程測量時(shí)，采用多角度攝影法進(jìn)行礦山施工，同時(shí)還能對(duì)特定的細(xì)節(jié)進(jìn)行拍攝，并能將所拍的圖像進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送，這是傳統(tǒng)的工程測量技術(shù)無法做到的。數(shù)碼攝影技術(shù)，不但能根據(jù)不同的目標(biāo)，提供不同的圖像，而且還能實(shí)時(shí)監(jiān)控具體的施工地點(diǎn)和位置，從而確保工程的質(zhì)量。這種方法比傳統(tǒng)的工程測量方法更為科學(xué)﹑快速，而且可以取代手工的方法，而且操作簡便。

4.2 全球定位系統(tǒng)測量技術(shù)

GPS技術(shù)在近十年的發(fā)展中，在地理位置﹑氣象﹑衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。僅需利用衛(wèi)星進(jìn)行特定的空間距離即可，而在某些特殊的建筑條件下，GPS也可以利用遠(yuǎn)距離的遙感衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行測量。從空間的視角來進(jìn)行直接的測量。GPS的工作方式有兩種，一是靜態(tài)的動(dòng)態(tài)定位，一是在所要測的工作區(qū)域選擇一處定位點(diǎn)，然后在一段時(shí)間內(nèi)安裝接收器，在一段時(shí)間內(nèi)，不斷地接收各顆衛(wèi)星發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)，并設(shè)置移動(dòng)接收站，對(duì)衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，以保證在發(fā)射完衛(wèi)星信號(hào)后，能夠及時(shí)地接收到（見圖1）。

圖1 全球定位系統(tǒng)測量技術(shù)的工作原理

4.3 GIS系統(tǒng)的應(yīng)用

GIS技術(shù)的最大優(yōu)勢在于不需要像GPS一樣，在工程建設(shè)中不需要在工程建設(shè)中設(shè)定基準(zhǔn)點(diǎn)，在工程建設(shè)初期就能對(duì)工程的建設(shè)和施工質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)的測量，因此GIS的最大優(yōu)勢在于它不需要在工程建設(shè)前設(shè)定基準(zhǔn)點(diǎn)，確定測量區(qū)域，而且GIS可以覆蓋整個(gè)工程的建設(shè)過程，對(duì)工程的建設(shè)和質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，在使用上也更為方便，這對(duì)礦山測繪工作具有重大的意義。

4.4 空中攝影工程測量技術(shù)

與數(shù)碼攝像技術(shù)不同的是，空中攝影技術(shù)可以覆蓋整個(gè)建筑的上空，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行全面的測量，這種技術(shù)在工程建設(shè)過程中比數(shù)碼攝影技術(shù)更適合，可以更直觀的反映工程建設(shè)過程。該技術(shù)的運(yùn)用，使工作人員不再像以往那樣，必須同時(shí)進(jìn)行多個(gè)角度的測量，或由大量的人力來完成，而采用這種技術(shù)，只需由專門的技術(shù)人員操作，就能將工作人員的工作量降到最低。

4.5 無人機(jī)遙感技術(shù)

在利用無人機(jī)進(jìn)行測繪時(shí)，要確保其安全﹑影像精確，在沒有發(fā)現(xiàn)無人機(jī)之前，必須要對(duì)周邊的環(huán)境有一個(gè)初步的了解，然后根據(jù)這些條件，確定一條科學(xué)合理的航線，然后通過無人機(jī)的檢測，確定設(shè)備的位置。在使用過程中，無人機(jī)在使用過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生偏離，甚至產(chǎn)生偏差，所以在操作過程中，不僅要對(duì)所測量的區(qū)域進(jìn)行拍攝，還要對(duì)所測區(qū)域進(jìn)行拍攝，以清晰地記錄和保存所處區(qū)域的情況，最后的目的就是對(duì)影像進(jìn)行處理，得到三維影像，以驗(yàn)證其準(zhǔn)確性，以便為以后的數(shù)據(jù)分析提供參考（如圖2）。這樣既可以使相機(jī)得到理想的影像，又可以更新空中三角技術(shù)，使之更受歡迎。在拍攝過程中，可以通過改變飛行姿勢﹑轉(zhuǎn)向﹑曝光﹑延遲拍照等多種方法來獲得更全面﹑更直觀的影像，提高影像質(zhì)量。

圖2 無人機(jī)測量示意圖

5 新時(shí)期促進(jìn)礦山測繪工程測量技術(shù)發(fā)展的具體策略

5.1 努力引進(jìn)無人機(jī)測量這一先進(jìn)測量技術(shù)

無人機(jī)技術(shù)主要用于礦山地形的測量，它克服了以往在山區(qū)進(jìn)行測量費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)，方便了勘測工作。雖然礦區(qū)的地勢并不平坦，但只要有一架三維攝像機(jī)，就可以準(zhǔn)確地顯示出礦區(qū)內(nèi)的地形。通過這種方法，礦山勘測隊(duì)伍能夠精確地測定出礦區(qū)的高程﹑等高線等信息，從而有助于提高整個(gè)礦山勘測隊(duì)伍的測量精度。另外，利用無人機(jī)對(duì)礦山進(jìn)行測量，可以有效地改善單片機(jī)拍攝的工作原理。這是因?yàn)?，在高空中，立體攝像機(jī)的分辨率比較高，可以讓整個(gè)測量過程更順暢，也可以減少測量費(fèi)用。然而，采用無人偵測技術(shù)，要求測量者對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的相關(guān)技術(shù)有一定的熟悉。首先，以單張照片為主要測量方式；配合無人機(jī)和平板。如此一來，整個(gè)測量數(shù)據(jù)采集工作就會(huì)變得簡單快捷。其次，綜合法是礦山測量中使用最頻繁的一種。全能法測驗(yàn)是由一個(gè)立體測量儀來完成的，這個(gè)測量儀可以將地表的情況完全呈現(xiàn)出來，由工作人員進(jìn)行測量，從而形成一張完整的地貌地圖。最后，在測量礦場的地形時(shí)，采用分工法也是一個(gè)很好的辦法，因?yàn)樗m用于山區(qū)和丘陵地區(qū)，因此在某些方面，它與三維測量機(jī)有著異曲同工之妙?？傊壳盁o人駕駛測量技術(shù)是目前較為先進(jìn)的一種測量方法，其先進(jìn)的技術(shù)運(yùn)用使工作人員得到極大的解放。一些礦山勘測隊(duì)伍已經(jīng)引入了無人偵測技術(shù)，但仍有很多小組在進(jìn)行手工測量，可見推廣無人偵測技術(shù)的必要性。

5.2 努力提高測量設(shè)備的自動(dòng)化和智能化程度

礦山測繪工作本身就是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，如果仍按常規(guī)方法進(jìn)行，將會(huì)造成很大的困難，而且精度也不可能很高，所以必須要根據(jù)時(shí)代的發(fā)展，不斷地引進(jìn)新的技術(shù)和裝備。在新世紀(jì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，很多工業(yè)企業(yè)都在運(yùn)用智能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而煤礦勘測工程也必須順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢，不斷地向智能化﹑自動(dòng)化方向邁進(jìn)。在采礦方面，無人機(jī)的測量是非常重要的，如果能夠不斷的改進(jìn)儀器，不斷的提升自動(dòng)化和智能化，那么整個(gè)礦山的測繪工作將會(huì)變得更加的安全。隨著檢測儀器的智能化﹑自動(dòng)化，其意義已經(jīng)不再是單純的人工勞動(dòng)強(qiáng)度，而是通過對(duì)測量結(jié)果的精確分析，從而達(dá)到最大限度地降低誤差。此外，提高測試儀器的自動(dòng)化﹑智能化水平，也有助于對(duì)某些測試技術(shù)與其它相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。因此，要想達(dá)到"雙贏"，就必須要有相應(yīng)的儀器，以保證整個(gè)礦山的測繪工作的順利進(jìn)行。

5.3 打造高技能、高素質(zhì)的測量人才隊(duì)伍

采用先進(jìn)的技術(shù)和裝備進(jìn)行測量，也必須要有專門的技術(shù)人才，雖然看起來很簡單，但對(duì)工作人員的專業(yè)素質(zhì)的要求卻很高。另外，在礦山勘測工作中，必須重視工作人員的分工，既要有專業(yè)的測量人員，又要有其他的工作人員，才能保證測量工作的正常進(jìn)行。比如，就算是自動(dòng)化設(shè)備，也要對(duì)其運(yùn)行狀況和參數(shù)進(jìn)行測試，而且檢驗(yàn)人員也要專業(yè)，具有豐富的檢測經(jīng)驗(yàn)；若有關(guān)的測量儀器發(fā)生故障，測繪工程師應(yīng)保證維護(hù)人員具有一定的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。但要注意的是，無論在哪個(gè)部門，都要定期對(duì)礦山工程繪圖隊(duì)伍進(jìn)行技術(shù)和技術(shù)操作方面的訓(xùn)練。

6 結(jié)語

礦產(chǎn)資源在整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中占有較為特殊的地位，既可以提高經(jīng)濟(jì)效益，又可以提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。因而，礦山測繪工程測量工作的發(fā)展，特別是對(duì)其技術(shù)問題的重視?？傊谖覈V山勘測技術(shù)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)，應(yīng)從提高技術(shù)先進(jìn)性﹑完善設(shè)備﹑培養(yǎng)人才三個(gè)方面著手。