基于GPS測繪技術(shù)的礦山地質(zhì)工程測量應(yīng)用探究

劉方言

礦山地質(zhì)工程測量在測繪領(lǐng)域具有一定的特殊性，主要工作是查明礦山所處區(qū)域的工程地質(zhì)條件，從而為礦山建設(shè)、礦產(chǎn)資源開發(fā)等提供基礎(chǔ)資料，與礦山作業(yè)生產(chǎn)具有密切的聯(lián)系，通過采用測繪技術(shù)獲取全面且準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，能夠提升礦山生產(chǎn)作業(yè)安全性與效率，是推動礦山工程建設(shè)的關(guān)鍵所在。通過將GPS 技術(shù)應(yīng)用在礦山地質(zhì)工程測量作業(yè)中，依靠GPS 測繪技術(shù)的優(yōu)勢，能夠獲取更加全面且準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，已經(jīng)成為現(xiàn)代礦山地質(zhì)工程建設(shè)的核心技術(shù)。

1 GPS技術(shù)基本概念及其應(yīng)用優(yōu)勢分析

1.1 GPS 技術(shù)的基本概念

GPS 技術(shù)的誕生與使用已經(jīng)有多年的歷史，其核心技術(shù)是能夠通過人造地球衛(wèi)星對地球中的某個位置進(jìn)行確定，還能夠根據(jù)數(shù)據(jù)和信息得到出其他多種信息。GPS 技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用，改變了測繪工程工作模式，全面促進(jìn)測繪領(lǐng)域工作效率提升。GPS 技術(shù)的應(yīng)用，是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的一項重要產(chǎn)物，GPS 技術(shù)改變了人們對地球的認(rèn)知模式，通過三維立體的方式能夠為人們展現(xiàn)出更加真實、更加全面的地理信息，最為重要的是能夠?qū)崟r獲取當(dāng)前位置的具體信息。當(dāng)前GPS 技術(shù)還存于不斷發(fā)展和完善的過程，技術(shù)的變化與升級拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域，已經(jīng)成為多項工程建設(shè)中的核心測繪技術(shù)，在技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用過程中，為工程建設(shè)領(lǐng)域能夠提供更加有力的支持，為工程建設(shè)提供完善的資料與數(shù)據(jù)。將GPS 應(yīng)用在礦山地質(zhì)工程測量中，是GPS 技術(shù)取得的一項創(chuàng)新應(yīng)用成果，由于礦山地質(zhì)情況較為復(fù)雜，且對于測繪資料全面性和準(zhǔn)確性要求較高，傳統(tǒng)的測量技術(shù)難以滿足實際需求，從而導(dǎo)致礦山開發(fā)作業(yè)受到一定影響，在應(yīng)用GPS 技術(shù)后，能夠獲取礦山地質(zhì)更加全面的信息，幫助礦山開發(fā)建設(shè)獲取更加完備的基礎(chǔ)資料，并實現(xiàn)與礦山生產(chǎn)的緊密結(jié)合，解決礦床開采相關(guān)的礦體穩(wěn)定性問題，能夠?qū)崿F(xiàn)對地質(zhì)特征、礦石結(jié)構(gòu)以及區(qū)域內(nèi)自然環(huán)境的調(diào)查，能夠在很大程度上促進(jìn)礦山生產(chǎn)安全性提高。

1.2 GPS 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢分析

在GPS 技術(shù)高速發(fā)展的背景下，技術(shù)發(fā)展日趨成熟，為工程測繪行業(yè)提供了良好的基礎(chǔ)支持，將其應(yīng)用在礦山地質(zhì)工程測量中，具有多項技術(shù)優(yōu)勢，具體包括如下幾項：①降低礦山地質(zhì)工程測量復(fù)雜性。以人力為核心的礦山地質(zhì)工程測量技術(shù)，會受到多種外部和內(nèi)部因素的影響，在一些特殊礦山地質(zhì)工程類型和特殊測量環(huán)境中工作開展難度較大。我國的礦山地質(zhì)工程建設(shè)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，多種大型礦山地質(zhì)工程、復(fù)雜環(huán)境礦山地質(zhì)工程在很大程度上增加了礦山地質(zhì)工程測量難度，傳統(tǒng)人工測量方式需要花費大量的成本，且測量效率較低，測量精確性無法得到保障。GPS 技術(shù)在復(fù)雜的礦山地質(zhì)工程測量工作中能夠取得很好的效果，且能夠適應(yīng)大部分測量場合需要，外界環(huán)境干擾對GPS 技術(shù)的影響較小，針對多種大型復(fù)雜地質(zhì)情況的礦山工程，GPS 技術(shù)都能夠取得良好的應(yīng)用效果，快速獲取礦山工程的多項關(guān)鍵地質(zhì)信息，為礦山工程建設(shè)提供強(qiáng)有力的支持。②提高礦山地質(zhì)工程測量精度。精準(zhǔn)性是礦山地質(zhì)工程測量工作質(zhì)量的保證，只有精確的測量結(jié)構(gòu)，才能夠準(zhǔn)確地反映出礦山地質(zhì)工程物的真實信息，而傳統(tǒng)人工測量方式主要借助輔助設(shè)備進(jìn)行測量，且容易受到測量人員的技術(shù)水平和專業(yè)能力影響，礦山地質(zhì)工程測量結(jié)果精確性無法得到保障。通過采用GPS 測繪技術(shù)，利用人造地球衛(wèi)星和信號收發(fā)器，能夠?qū)崿F(xiàn)對礦山地質(zhì)工程信息的全面測量，且精準(zhǔn)度得到了很大的提高，不會受到人為主觀因素的影響，以精確的測量結(jié)果，能夠有效為礦山地質(zhì)工程后續(xù)開發(fā)建設(shè)提供支持。③優(yōu)化礦山地質(zhì)工程測量流程。傳統(tǒng)人工測量方式需要借助大量的輔助工具，比如軟尺、卷尺以及多種保護(hù)設(shè)備，且整體流程較為復(fù)雜，多項傳統(tǒng)測量設(shè)備在結(jié)合應(yīng)用過程中會產(chǎn)生一定的誤差問題，而通過采用GPS 技術(shù)，只需要通過信號收發(fā)器和相應(yīng)的系統(tǒng)就能夠完成對礦山地質(zhì)工程信息的高效率、高精準(zhǔn)度的測量，所需要的設(shè)備較少，整體測繪流程較為簡便，從而降低了礦山地質(zhì)工程測量成本，并使得測量流程得到全面簡化，在應(yīng)用少量測量設(shè)備的情況下，能夠完成對多種復(fù)雜礦山地質(zhì)工程的測量工作，有利于全面提升測繪效率，在促進(jìn)礦山地質(zhì)工程開發(fā)工程中具有重要的作用。

2 GPS測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)工程測量中的應(yīng)用方式

2.1 GPSGPS 測繪技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用原理

GPS 測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)工程測量中應(yīng)用時，采用兩臺以上接收機(jī)設(shè)備，將其安裝在基線中的每個測繪點位中，利用測量觀測站之間的具體位置，選擇已經(jīng)明確的點與基線坐標(biāo)，構(gòu)成GPS 控制網(wǎng)絡(luò)，接收相同一個的GPS 衛(wèi)星發(fā)射出的相同時間信號，之后利用數(shù)據(jù)在軟件計算處理中得到需要測繪的控制點位，通過人工以及軟件的對比與整合，即可得到被測目標(biāo)的精確化坐標(biāo)。

2.2 GPS 測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)工程測量中的基本應(yīng)用方式

在傳統(tǒng)的礦山地質(zhì)工程測量中，需要在測繪區(qū)域范圍內(nèi)構(gòu)建立圖根點以及控制點，同時需要在圖根上建設(shè)全站儀與經(jīng)緯儀，之后結(jié)合測量工具進(jìn)行繪圖，但是這種方式需要多名工作人員測量周圍的地物地貌基本信息，整體流程較為繁瑣，且精確度難以得到保障；而通過采用GPS 測繪技術(shù)開展地形測量工作，每一次測量都能夠得到較大面積的地形測量結(jié)果，且不會受到天氣等外界因素的干擾，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候測繪工作，不需要額外考慮到測量點之間的通視問題，且測量過程中多項數(shù)據(jù)的累計計算精度能夠得到充分保障，這就能夠在很大程度深提升測量作業(yè)效率，還能夠節(jié)省人力成本，最為重要的是能夠避免重復(fù)建設(shè)測量站點和移動站點，從而實現(xiàn)對測量誤差的有效控制，使得測量數(shù)據(jù)能夠更加真實地反映出礦山地質(zhì)工程實際情況，利用測量獲取的數(shù)據(jù)繪制礦山地質(zhì)工程地形圖。

2.3 放樣測量的具體應(yīng)用

在礦山地質(zhì)測量中，放樣是一項重要工作，因為露天采礦需要進(jìn)行鉆孔、平臺邊界以及開采邊界等不同的放樣工作，所有需要將圖紙中設(shè)計完成的電位定位在礦山實地；在傳統(tǒng)的放樣測量中，一般采用經(jīng)緯儀交會放樣技術(shù)以及全站儀邊角放樣技術(shù)等，這些放樣測量技術(shù)需要充分架設(shè)測量儀器，同時對于可視度具有較高要求，如果遇到特殊天氣或特殊情況，會導(dǎo)致放樣側(cè)臉工作無法有效開展，所以通過采用GPS 測繪技術(shù)與RTK 技術(shù)相結(jié)合的方式，采用固定與流動的接收機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而能夠?qū)⒃O(shè)計方案中的點位坐標(biāo)傳輸?shù)较到y(tǒng)中，利用GPS 接收機(jī)即可確定在礦山工程中的實際位置，能夠有效提升放樣效率。

2.4 GPS 測繪技術(shù)在大型露天礦山驗收中的應(yīng)用

在大型露天礦山地質(zhì)工程中，傳統(tǒng)測繪設(shè)備通常無法完成驗收工作，而通過采用GPS 測繪技術(shù)，不需要工作人員對其進(jìn)行看守，驗收工作人員能夠利用制圖軟件結(jié)合GPS 測繪技術(shù)構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)鏈，從而能夠在很大程度上降低數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗^程造成的誤差數(shù)值，實現(xiàn)全過程數(shù)字化測量與自動化測量；在采用GPS 測繪技術(shù)進(jìn)行驗收測繪時，需要依據(jù)連續(xù)性、可靠性等基本原則，與周圍單位基站系統(tǒng)建立連接關(guān)系，從而能夠構(gòu)成更加完善的點位坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)體系，進(jìn)一步提升GPS 測繪系統(tǒng)的覆蓋范圍，使得測量精度以及測繪效率全面提升。

2.5 在位置測量中的應(yīng)用

礦山地質(zhì)工程測量技術(shù)主要是對目標(biāo)礦山的地質(zhì)進(jìn)行勘察，測量流程一般包括初步普查、詳細(xì)調(diào)查等多個階段，獲取的測量數(shù)據(jù)能夠為后續(xù)礦山開發(fā)打下基礎(chǔ)。在測量初期階段，需要明確礦山的具體位置，并制定精細(xì)的測繪路線，需要繪制GPS 測繪技術(shù)應(yīng)用路線圖，在路線圖中準(zhǔn)確地展現(xiàn)出礦山周圍地形，用于判斷周圍地形是否會對勘察工作產(chǎn)生影響；通常情況下，開展礦山地質(zhì)測繪的工程一般為沒有開發(fā)的礦山，所以其中存在較多的不穩(wěn)定因素與不確定因素，比如地質(zhì)坍塌、巖石墜落等，會增加地質(zhì)測量難度，在此過程中GPS 測繪技術(shù)能夠發(fā)揮出良好的效果。GPS 測繪技術(shù)依靠全球GPS 衛(wèi)星系統(tǒng)，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)獲取定位信息，將定位數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)系統(tǒng)中，在礦山測量期間，可以先采用傳統(tǒng)的測繪技術(shù)獲取粗略數(shù)據(jù)，快速確定礦山的基本信息，之后利用GPS 測繪技術(shù)對礦體進(jìn)行精準(zhǔn)化定位，并將這些數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)中，從而能夠得到更加精準(zhǔn)的測繪地圖。

2.6 在礦山地質(zhì)工程遠(yuǎn)程測量中的應(yīng)用

在對礦山地質(zhì)工程進(jìn)行測量時，由于大部分礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，存在著無法在實地開展測量工作的問題，在這種情況GPS 測繪技術(shù)能夠發(fā)揮出良好的作用。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程測量技術(shù)為利用編碼程序?qū)κ植疽约叭緝x進(jìn)行編碼操作，通過軟件將實際地形圖實現(xiàn)等比例縮放后繪制地形圖，這種技術(shù)模式需要全面獲取礦山的地貌信息，在復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的礦山測量中應(yīng)用具有較高難度，且當(dāng)其中一項數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤時，會對整體測繪結(jié)果產(chǎn)生直接影響，而通過采用GPS 測繪技術(shù)，能夠快速完成大范圍的遠(yuǎn)程測量工作，能夠有效降低測繪難度，且測繪數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)傳輸過程較為可靠，能夠有效避免測量誤差問題出現(xiàn)，適合復(fù)雜地形礦山測繪作業(yè)開展，能夠有效滿足礦山地質(zhì)測繪的遠(yuǎn)程化測量工作需求。

3 基于GPS測繪技術(shù)的礦山地質(zhì)工程測量具體應(yīng)用流程與內(nèi)容

將GPS 測繪技術(shù)應(yīng)用于礦山地質(zhì)工程中，能夠解決許多傳統(tǒng)測繪技術(shù)無法解決的難題，是現(xiàn)代礦山建設(shè)工程中的關(guān)鍵性技術(shù)，為此在明確GPS 測繪技術(shù)的基本應(yīng)用方式后，需要準(zhǔn)確掌握GPS 測繪技術(shù)的具體應(yīng)用流程與內(nèi)容。

3.1 GPS 測繪技術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)備

在采用GPS 測繪技術(shù)對礦山地質(zhì)工程進(jìn)行測量時，首先需要做好準(zhǔn)備工作，完成對礦山區(qū)域的勘測，之后按照看勘測結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的準(zhǔn)備。點位選擇對于GPS 測繪技術(shù)的應(yīng)用會產(chǎn)生直接影響，是保證測量結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵所在，所以需要選擇準(zhǔn)確的測量點位，確保所選擇的測量點位具有代表性，在應(yīng)用于礦山地質(zhì)工程測繪時，需要依據(jù)如下基本原則：①選擇測繪點位需要考慮到接收設(shè)備安裝便利性，并保證具有良好的視野范圍，選擇相對位置較高的點位為宜。②在選擇測量點位時，需要保證具有良好的可見度，且附近不能存在遮擋物，否則會對信號接收產(chǎn)生影響。③測量點位需要設(shè)計在沒有大功率無線電發(fā)射源的位置中，也不能設(shè)計在高壓輸電線路、微波無線信號傳輸線覆蓋范圍中，這些信號會對GPS 測繪設(shè)備信號接收產(chǎn)生一定影響，無法有效保障測量結(jié)果準(zhǔn)確性，需要在選擇時充分考慮。④所選擇的測量點位之間，不能具有大面積河流以及其他衛(wèi)星信號物象，防止對衛(wèi)星信號接收效果產(chǎn)生影響；測量點位需要選擇在交通較為便利的區(qū)域，從而為設(shè)備運輸以及安裝等提供支持，并對設(shè)備安裝基礎(chǔ)進(jìn)行處理，確保GPS 接收設(shè)備安裝基礎(chǔ)穩(wěn)定且牢固。

3.2 標(biāo)志埋設(shè)與基準(zhǔn)站設(shè)置

標(biāo)志埋設(shè)與基準(zhǔn)站設(shè)置，是GPS 測繪技術(shù)應(yīng)用過程中的兩項重要工作，會對礦山地質(zhì)工程測量產(chǎn)生直接影響。首先，在標(biāo)志埋設(shè)過程中，通常需要采用具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，在選擇完成的測量點位及時作出相應(yīng)的標(biāo)志，確保在測量過程中能過快速找到該標(biāo)志，標(biāo)石需要保證堅固且無破損，能夠?qū)崿F(xiàn)長時間的測量應(yīng)用。其次，在基準(zhǔn)站設(shè)置過程中，設(shè)置方式較為靈活，這也是GPS 測繪技術(shù)應(yīng)用的一項優(yōu)勢，基準(zhǔn)站可以設(shè)置在沒有確定的點位坐標(biāo)中，也可以設(shè)置在已經(jīng)明確的精準(zhǔn)坐標(biāo)中，只需要將基準(zhǔn)站設(shè)置在地理位置相對較高的區(qū)域皆可，并保證周圍不存在障礙物，同時做好電臺信號覆蓋工作，從而能夠有效提升實際運行效果；為了避免出現(xiàn)多重路效應(yīng)，并防止數(shù)據(jù)丟失問題發(fā)生，基準(zhǔn)站周圍區(qū)域內(nèi)不能存在無線電發(fā)射臺以及高壓電路等，所以需要做好前期考察工作，選擇最有優(yōu)勢的基準(zhǔn)站設(shè)置位置，以此方式能夠為GPS 測繪技術(shù)應(yīng)用效果提升打下基礎(chǔ)，獲取礦山地質(zhì)工程更加準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。

3.3 GPS 測繪技術(shù)的施測與放樣

在GPS 測繪技術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)備工作完成后，正式進(jìn)入施測階段。GPS 測繪技術(shù)測量的關(guān)鍵點在于獲取衛(wèi)星信號，并對衛(wèi)星信號進(jìn)行跟蹤與處理，之后得到相關(guān)的定位信息與測量數(shù)據(jù)。施測過程中流程較為簡單，是GPS 測繪技術(shù)應(yīng)用的一項優(yōu)勢，每個測量移動站只需要一名工作人員即可完成，在每次測量工作開始前需要明確已經(jīng)掌握的控制點，保證檢測系統(tǒng)能夠正常運行，之后開展后續(xù)的測量工作。實時動態(tài)RTK 處理數(shù)據(jù)較為便捷，將收集的施測坐標(biāo)利用數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)導(dǎo)入到計算機(jī)中，之后對圖形進(jìn)行編輯處理，將處理后的圖形打印出來；在鉆孔放樣測量中，RTK 實時動態(tài)數(shù)據(jù)能夠提供更加精確的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，能夠快速準(zhǔn)確定位；采用GPS 測繪技術(shù)與RTK 技術(shù)相結(jié)合的模式，不僅能夠提高測繪工作效率，還能夠提升礦山地質(zhì)工程測繪經(jīng)準(zhǔn)確，減少人力成本的投入，最大程度滿足礦山測繪工程的實際需求，以此方式保障礦山地質(zhì)工程各項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，將其應(yīng)用于后續(xù)的礦山建設(shè)中具有良好的效果。

3.4 測量結(jié)果立體化處理

按照GPS 測繪技術(shù)的應(yīng)用原理來看，數(shù)顯獲取衛(wèi)星的高度截止角度，將獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，能夠得到測量點位的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，能夠利用GPS 測繪技術(shù)得到礦山地質(zhì)工程中測量結(jié)果的三維數(shù)據(jù)，也就是A（x，y，z）形式，將其輸入到計算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中以及繪圖團(tuán)建中，能夠得到空間立體化的地形圖，相比于傳統(tǒng)的測繪結(jié)果而言，立體化的地形圖能夠更加準(zhǔn)確地展現(xiàn)出礦山地質(zhì)工程的細(xì)節(jié)，使得礦山地質(zhì)信息更加精準(zhǔn)，從而能夠為后續(xù)的礦山開采工作提供支持；輸出的礦山地質(zhì)地形圖等，能夠輸出到移動設(shè)備客戶端中，以便于工作人員隨時查看，具有良好的交互性和操作便利性。

4 結(jié)語

綜上所述，本文簡要闡述了GPS 測繪技術(shù)的基本內(nèi)涵及其應(yīng)用優(yōu)勢，并對GPS 測繪技術(shù)在礦山工程測量中的基本應(yīng)用方式進(jìn)行分析，最后提出了GPS 測繪技術(shù)的具體應(yīng)用流程，希望能夠?qū)ΦV山地質(zhì)工程測量工作起到一定的借鑒和幫助作用，不斷提升GPS 測繪技術(shù)應(yīng)用效果。