現(xiàn)代礦山測量中應(yīng)用3S技術(shù)的研究

＊李 科

（汾西礦業(yè)集團賀西煤礦 山西 033300）

隨著信息技術(shù)水平的不斷提升，3S技術(shù)已經(jīng)能夠為礦山測量解決一些實際問題。因為，當(dāng)前礦山開發(fā)規(guī)模越來越大，次數(shù)越來越多，那么對于礦山測量技術(shù)的要求也就越來越嚴(yán)格。雖然3S技術(shù)自身有著精準(zhǔn)度高、可靠性高等特點，但是在應(yīng)用過程中依然有問題沒有及時解決，需要不斷對其完善，這樣才能夠更好的滿足礦山測量需求。

1.3S技術(shù)概述

3S技術(shù)，即GIS（地理信息系統(tǒng)）、RS（遙感技術(shù)）、GPS（全球定位系統(tǒng)）的統(tǒng)稱，是一種廣泛應(yīng)用于當(dāng)代地質(zhì)測繪、土地資源規(guī)劃管理、環(huán)境保護等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。GIS技術(shù)，即基于現(xiàn)代計算機軟件技術(shù)、信息技術(shù)及地理知識體系，對各類反映地理特征的參數(shù)進(jìn)行采集、整理，在計算機軟件及數(shù)據(jù)庫中形成虛擬的地理信息體系。為滿足不同地理信息的應(yīng)用需求，可以通過GIS提供針對性、動態(tài)化的信息數(shù)據(jù)支持。隨著各個領(lǐng)域地理信息的不斷采集，GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)規(guī)模在不斷擴大，詳細(xì)程度也越來越高，為地質(zhì)勘察、礦物勘測、環(huán)境管理等工作領(lǐng)域提供可靠依據(jù)。RS技術(shù)主要是指通過傳感器，按照一定的方法，對目標(biāo)物相關(guān)信息進(jìn)行采集的過程。在礦山測量工作中，RS技術(shù)的應(yīng)用主要是通過人工及人造機械等方式，對一定區(qū)域各個目標(biāo)物進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀測，并最終形成該區(qū)域地質(zhì)信息體系，滿足礦物勘測、風(fēng)險評估等方面的需求。值得一提的是，現(xiàn)代RS技術(shù)的應(yīng)用價值體現(xiàn)在其可以通過遠(yuǎn)距離攝像設(shè)備，從更合適的位置及角度，對目標(biāo)物圖像進(jìn)行采集，進(jìn)而獲得高清晰度、可視化的地理信息資料。GPS主要是利用衛(wèi)星信號接收裝備，與衛(wèi)星進(jìn)行通信交互，生成接收設(shè)備所在地區(qū)地理位置信息，滿足精準(zhǔn)定位、區(qū)域地理信息體系建設(shè)需求。精準(zhǔn)的地理位置信息，是GPS技術(shù)的核心價值所在，在礦山精準(zhǔn)測量中發(fā)揮著重要作用。

為了滿足現(xiàn)代相關(guān)測繪管理工作的需要，3S技術(shù)不再是三種技術(shù)的簡單組合，而是基于計算機軟件技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析理念的一套集成技術(shù)體系。也就是說，需要在信息化、大數(shù)據(jù)背景下，利用強大的計算機軟件功能，對三種技術(shù)采集到的信息、數(shù)據(jù)、圖像等進(jìn)行處理，形成可視化、精細(xì)化、動態(tài)化的地理信息體系。其中，GPS技術(shù)提供精確的位置、速度等信息，RS技術(shù)提供圖像、影像信息，再由GIS進(jìn)行信息整合、處理，便于不同用戶進(jìn)行信息調(diào)取和使用。顯然，3S并不是GIS、RS及GPS技術(shù)的簡單組合，而是從不同的應(yīng)用需求出發(fā)，對三種技術(shù)進(jìn)行有效融合，形成一套完整、有序且精細(xì)的技術(shù)系統(tǒng)，進(jìn)而去滿足更多的地理信息應(yīng)用需求。

2.3S技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用價值

在礦山建設(shè)過程中有著很多個環(huán)節(jié)，比如開發(fā)、設(shè)計等等，需要了解礦產(chǎn)資源的分布情況，明確礦區(qū)的環(huán)境信息，制定開發(fā)礦產(chǎn)資源的相應(yīng)方法，更好的保護環(huán)境等內(nèi)容[1]。如果想要讓以上內(nèi)容順利開展，那么就需要礦山測量工作的準(zhǔn)確，通過利用3S技術(shù)為礦山測量工作打下基礎(chǔ)，確保礦山測量工作質(zhì)量，為開展相應(yīng)工作提供幫助。尤其在如今礦山開采環(huán)境越來越復(fù)雜，以及環(huán)境保護、成本控制要求越來越高的情況下，傳統(tǒng)礦山測量工作在效率、準(zhǔn)確性、全面性和實用性方面存在的不足暴露出來?？傮w來講，在礦山測量中應(yīng)用3S技術(shù)主要有以下幾方面的優(yōu)勢：其一，有效規(guī)避環(huán)境影響。多數(shù)情況下，礦山所在地區(qū)的環(huán)境都比較復(fù)雜，尤其是隨著各類礦物開采廣度和深度不斷提升，礦山測量工作面臨的環(huán)境影響因素越來越多且越來越復(fù)雜。而3S技術(shù)的應(yīng)用，可以很大程度上降低環(huán)境因素對測量活動及策略結(jié)果的影響。其二，保證測量安全和效率。傳統(tǒng)礦山測量需要大量技術(shù)人員深入現(xiàn)場進(jìn)行人工測量，不僅效率較低，也存在較大的安全隱患。而3S技術(shù)應(yīng)用背景下，通過對各種遙感技術(shù)、通信衛(wèi)星技術(shù)的應(yīng)用，測量人員甚至無需到達(dá)礦山核心地區(qū)，就可以對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離、精確測量，這極大提升了測量效率，且保證了測量安全。其三，有助于提升測量精度和測量結(jié)果價值。傳統(tǒng)測量工作模式下測量的數(shù)據(jù)參數(shù)精準(zhǔn)性不足，同時參數(shù)類別、體量存在一定的局限性，這顯然無法達(dá)到當(dāng)今規(guī)?；⒕?xì)化生產(chǎn)管理的礦產(chǎn)行業(yè)發(fā)展要求。而3S技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以充分發(fā)揮三種技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，同時還會伴隨著一系列先進(jìn)儀器、測算方法的應(yīng)用，可以極大提升測量精準(zhǔn)度，同時也可以對更多有助于生產(chǎn)及管理的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和分析。因此，急需要通過3S技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)礦山測量工作的創(chuàng)新和信息化改革，促進(jìn)測量效率的提升，并且為后續(xù)的礦山開采、環(huán)境保護提供更多可靠的信息支持。

3.礦山測量中3S技術(shù)應(yīng)用過程存在的不足

(1)未建立可靠的信息平臺

在現(xiàn)代社會生產(chǎn)管理背景下，3S技術(shù)的應(yīng)用，需要建立在一套完善、可靠的信息庫的基礎(chǔ)之上。也就是說，需要有一個可靠的平臺來對通過3S技術(shù)采集到的地理信息進(jìn)行處理。但是，目前礦山測量中應(yīng)用3S技術(shù)時，沒有對信息的采集標(biāo)準(zhǔn)、要求進(jìn)行明確，在硬件、軟件方面的投入不足，導(dǎo)致3S技術(shù)的應(yīng)用缺少一個可靠的信息平臺。平臺的不健全，直接導(dǎo)致無法通過對3S技術(shù)采集到信息、數(shù)據(jù)不能進(jìn)行有效處理，無法進(jìn)一步挖掘這些數(shù)據(jù)信息的價值，自然也不利于礦山開采、生產(chǎn)管理工作的有序開展。

(2)缺少對現(xiàn)代工具資源的應(yīng)用

在礦山測量工作中應(yīng)用3S技術(shù)，需要深入了解相應(yīng)的技術(shù)特點和要求，對礦山測量工作目標(biāo)進(jìn)行分析，再在實際應(yīng)用中充分發(fā)揮3S技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。但是，雖然部分單位為礦山測量工作配備的了3S技術(shù)應(yīng)用所需的設(shè)備、系統(tǒng)工具，但是相關(guān)人員的工作、理念依然停留在傳統(tǒng)的工作模式之下。比如，針對礦山周邊地區(qū)地勢、地貌的勘察，依然消耗大量的人力資源去進(jìn)行現(xiàn)場勘測，使用傳統(tǒng)的影像采集設(shè)備進(jìn)行拍攝。同時，也沒有對采集到的影像信息進(jìn)行信息化處理，更沒有構(gòu)建可視化的虛擬模型，這自然無法滿足當(dāng)下礦山測量工作的數(shù)據(jù)應(yīng)用需求。

(3)測量工作機制不合理

在礦山策略工作中，3S技術(shù)的應(yīng)用，實際上要求對傳統(tǒng)測量工作機制進(jìn)行全面的改革，充分結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)形成科學(xué)、高效的測量機制。但是，部分單位沒有深入結(jié)合3S技術(shù)的應(yīng)用要求，測量工作中對信息數(shù)據(jù)采集、整理和分析應(yīng)用意識不足，導(dǎo)致工作中無法發(fā)掘更多有價值的數(shù)據(jù)信息，也無法對已有數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理，無法有效推動礦山測量工作的全面改革創(chuàng)新。

4.3S技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

所謂3S技術(shù)其實就是三種技術(shù)的總稱，分別為衛(wèi)星遙感測量技術(shù)、地理信息系統(tǒng)測量技術(shù)和全球定位系統(tǒng)測量技術(shù)，這三種技術(shù)在繪制科學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛。在這其中的地理信息系統(tǒng)主要是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，然后利用測量技術(shù)來獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對其分析處理，讓測繪系統(tǒng)向著自動化。智能化方向有效發(fā)展[2]。所以，當(dāng)前的測繪技術(shù)隨著3S測量技術(shù)的不斷應(yīng)用，正在向前發(fā)展。

在礦產(chǎn)行業(yè)不斷發(fā)展過程中，其礦山測量技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大，向著地面控制、地面碎部、地表移動監(jiān)測等方面來進(jìn)行應(yīng)用。通過3S測量技術(shù)能夠開發(fā)更多全新領(lǐng)域，比如通過3S技術(shù)能夠建立模型，以此來用于找礦，還能通過模型，更好的了解礦體分布情況，進(jìn)而分析礦山的地下地質(zhì)。通過對其新技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠有效的創(chuàng)新傳統(tǒng)測量模式，進(jìn)而推動礦山測量向自動化方向有效發(fā)展。

(1)RS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

對于這種技術(shù)而言，以電磁波為基礎(chǔ)，利用相應(yīng)的傳感器來接受電磁波信息，這種技術(shù)的成本并不高，而且對于信息的反應(yīng)較為靈敏，能夠很有效的收集相應(yīng)信息[3]。遙感技術(shù)作為一種重要的技術(shù)，能夠很好的用于礦山環(huán)境監(jiān)測、分析等工作中。這種技術(shù)的覆蓋范圍較廣，所得到的相應(yīng)圖像能夠很直觀的看到相應(yīng)數(shù)據(jù)，其具有真實性的特點。通過遙感技術(shù)能夠獲取到礦山的實際地形情況，以及其中的地質(zhì)構(gòu)造。

因為合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)并不會受到過多外界因素的影響，而且能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測，所以利用這種技術(shù)對其礦區(qū)的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過明確其數(shù)據(jù)來獲取到地表的信息，通過測量信息的方法來明確礦區(qū)的地表變化。在利用遙感技術(shù)獲取到相應(yīng)信息過程中，合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)其精準(zhǔn)度最高。因為這種技術(shù)不會受到天氣環(huán)境的影響，能夠獲取到精度達(dá)到毫米級的信息，真正的實現(xiàn)高精度、高可靠性的監(jiān)控特點。從二十世紀(jì)八十年代以來，國外的一些研究人員就將這種技術(shù)有效的應(yīng)用于對各種地表形變的監(jiān)測中，比如沉降、火山等相應(yīng)災(zāi)害的監(jiān)測中。而我國應(yīng)用這種技術(shù)的時間較晚，當(dāng)前隨著遙感技術(shù)不斷更新，合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)已經(jīng)在各個領(lǐng)域都有所應(yīng)用，比如地表沉降、滑坡等方面的監(jiān)測，在礦山測量方面也取得較好的效果，能夠?qū)ΦV山的變形情況進(jìn)行實時監(jiān)測。

(2)GIS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

這種技術(shù)是利用計算機系統(tǒng)來及時收集相應(yīng)的地理信息，并對其進(jìn)行分析，而且還能夠從不同的角度來進(jìn)行分析。首先，地理信息系統(tǒng)自身有著非常龐大的數(shù)據(jù)庫，利用這其中所存在的數(shù)據(jù)就能夠及時的獲取到相應(yīng)的地理信息，進(jìn)而來有效的解決相應(yīng)的問題。其次，地理信息系統(tǒng)因為是以計算機為基礎(chǔ)，所以能夠及時的采取相應(yīng)的地理信息，并對其進(jìn)行分析和解決。最后，這種系統(tǒng)可以顯示地理信息，并對其進(jìn)行儲存的一項管理系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，能夠及時的在相應(yīng)專業(yè)人員的幫助下解決所出現(xiàn)的問題。雖然在不同角度下，其GIS的定義各不相同，但是都能夠很好的體現(xiàn)出地理信息系統(tǒng)的高精準(zhǔn)度。

地理信息系統(tǒng)在礦山中的應(yīng)用，能夠讓礦山測量更加智能化。因為地理信息系統(tǒng)自身有著非常強的信息分析能力，能夠及時對礦山的空間進(jìn)行具體分析，能夠有效的實現(xiàn)空間查詢、分析。礦區(qū)通過利用GIS查詢礦圖的空間屬性，可以結(jié)合礦區(qū)的辦公系統(tǒng)，來及時對礦山的三維空間進(jìn)行有效分析。相比于傳統(tǒng)的分析方法，其精準(zhǔn)度更高，而且工作量更少。

(3)GPS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

隨著計算機系統(tǒng)的不斷完善，GPS被應(yīng)用于各個領(lǐng)域中。與此同時，將GPS技術(shù)應(yīng)用于礦區(qū)控制測量中，能夠更好的發(fā)揮GPS技術(shù)的高精度、高自動化。GPS定位系統(tǒng)就是為了能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行實時監(jiān)控、測量。GPS定位由三部分組成，分別是基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)鏈和流動站所組成，GPS監(jiān)控系統(tǒng)將基準(zhǔn)站設(shè)計為精度較高的控制點，并且在這其中安裝衛(wèi)星來對其進(jìn)行檢測，然后再利用無線電和參數(shù)設(shè)備將所接收到的信號傳輸?shù)较鄳?yīng)的接收機上，對其進(jìn)行計算，進(jìn)而來獲取到準(zhǔn)確的坐標(biāo)。當(dāng)前，國家大地測量GPS控制網(wǎng)，通過對其坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，能夠更好的對地球形狀、空間技術(shù)等方面進(jìn)行研究，進(jìn)而來為防災(zāi)提供相應(yīng)資料。所建立的GPS控制網(wǎng)，能夠更好的監(jiān)控局部區(qū)域，進(jìn)而為城市建設(shè)提供相應(yīng)幫助。

在一些位置偏遠(yuǎn)、環(huán)境復(fù)雜、風(fēng)險性較大的地區(qū)，礦山測量工作更需要用到GPS技術(shù)。在人造衛(wèi)星的支持下，測量人員無需深入危險地帶，便可以快速對當(dāng)?shù)馗鱾€測繪點進(jìn)行精確定位，結(jié)合RS技術(shù)實現(xiàn)風(fēng)險區(qū)的地理信息獲取。這些信息的獲取，對后續(xù)的礦山生產(chǎn)活動規(guī)劃、環(huán)境保護等工作，都提供了重要的信息支持。所以目前我國正全面加強對GPS技術(shù)的投入，其中北斗區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)的建成，更是在國家能源開發(fā)、國防事業(yè)當(dāng)中發(fā)揮了舉足輕重的作用。

5.3S集成技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用趨勢

3S集成技術(shù)將遙感系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)有效的結(jié)合到一起，利用遙感系統(tǒng)來及時的獲取目標(biāo)所在地理位置，通過地理信息系統(tǒng)能夠及時對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且對其進(jìn)行儲存，而全球定位系統(tǒng)能夠為其提供目標(biāo)的空間位置，將這三種技術(shù)有效的結(jié)合在一起能夠真正的實現(xiàn)互補。比如，在礦山危險源探測中，通過GIS地理信息系統(tǒng)，對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)結(jié)構(gòu)、環(huán)境變化情況進(jìn)行了解，大致判斷當(dāng)?shù)丨h(huán)境情況，對可能存在危險源的風(fēng)險地區(qū)進(jìn)行劃定。然后，通過RS技術(shù)，對該區(qū)域進(jìn)行遙感攝影，獲取不同角度及比例尺的高精度影像資料，再通過計算機軟件對這些資料進(jìn)行處理，生成當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)地貌環(huán)境三維模擬圖。然后，通過GPS技術(shù)，對風(fēng)險地區(qū)的各個關(guān)鍵位置進(jìn)行精確定位，設(shè)置觀測點，進(jìn)一步縮小危險源的判定范圍，直到精確找到可能威脅礦山生產(chǎn)活動的危險源。另外，可以通過將遙感系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，還能夠?qū)ν恋氐膶嶋H情況進(jìn)行實時監(jiān)測，并自動生成相應(yīng)的可視化模擬圖，便于直觀地判斷區(qū)域風(fēng)險，提高風(fēng)險管理能力。

在應(yīng)用3S技術(shù)過程中，雖然能夠取得較好的檢測效果，但是在這其中依然存在著一些問題。比如，利用3S技術(shù)只能夠?qū)ζ錅y量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理，在未來發(fā)展過程中還應(yīng)該向智能化方向發(fā)展。此外，如何在這其中做好對大量數(shù)據(jù)的儲存，依然是3S技術(shù)中需要解決的重要問題。為了能夠更好的利用3S技術(shù)的優(yōu)點，在這其中及時的和其它相應(yīng)技術(shù)結(jié)合使用，讓其數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)可視化，這樣才能夠讓3S技術(shù)有效的發(fā)揮自身價值。因此，在未來的礦山測量工作中，關(guān)于3S技術(shù)的研究重點在于，分別提高各類技術(shù)的應(yīng)用水平的基礎(chǔ)上，強化技術(shù)集成，構(gòu)建自動化、實時化、精確化及智能化的地理信息管理應(yīng)用系統(tǒng)。目前，國家相關(guān)領(lǐng)域正基于能源產(chǎn)業(yè)、土地規(guī)劃管理工作，積極建設(shè)融合了3S技術(shù)的智能化地理信息管理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，礦山測量工作將可以實現(xiàn)多部門協(xié)作，快速完成測繪、圖像模擬、風(fēng)險分析及資源規(guī)劃等工作，全面提高土地測量工作的成果價值。

6.結(jié)語

總而言之，雖然當(dāng)前3S技術(shù)還處于初步應(yīng)用階段，但是在礦山測量中已經(jīng)取得較好的效果，能夠更好的保證其工作效率，有效的解決在礦山測量中所存在的問題，更好的推動礦山測量向前發(fā)展。3S技術(shù)在以后礦山測量中將占據(jù)非常重要的地位，隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展，礦山測量技術(shù)其深度和廣度也在不斷擴大，向著智能化、自動化方向前進(jìn)。