數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

王福昌

（山西焦煤西山煤電斜溝礦，山西呂梁 035300）

在礦山測量工作的實踐中利用數(shù)字化測量技術(shù)，需要結(jié)合企業(yè)的運行情況，規(guī)劃有關(guān)的環(huán)節(jié)，提高數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用水平。測量人員應(yīng)具備較強的專業(yè)能力，在測量管理中，加強對數(shù)字化測量技術(shù)的合理運用，提高企業(yè)的數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用效果。在日常的礦山測量系統(tǒng)中，規(guī)范各個環(huán)節(jié)，提高測量質(zhì)量，確保礦山生產(chǎn)作業(yè)的高效性、安全性，發(fā)揮數(shù)字化測量技術(shù)的功能，為我國礦山測量事業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持與保障。

1 數(shù)字化測量技術(shù)的基本架構(gòu)

數(shù)字化測量技術(shù)的基本架構(gòu)具有較強的復(fù)雜性，測量步驟是否健全、規(guī)范，決定了礦山的具體測量工作質(zhì)量、工作效率，在該過程中，要做好完備的礦山準備工作，確保技術(shù)設(shè)備應(yīng)用的全面性，準備完善的設(shè)備設(shè)施，保證技術(shù)應(yīng)用科學(xué)、可行。整體優(yōu)化各個測量環(huán)節(jié)，便捷地把握測量要點，實現(xiàn)測量目標，滿足日常測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性需求。日常工作中，測量系統(tǒng)要具備一定的完善性和科學(xué)性，實時地獲取有關(guān)的測量信息，開展測量工作時利用測量技術(shù)，要制定合理的方案。

該過程中，建立起具有一定綜合性、高效性、穩(wěn)定性的數(shù)字化測量系統(tǒng)，其中要涵蓋完善的系統(tǒng)配置，包括激光測量雷達系統(tǒng)、三維測量激光跟蹤儀、掃描儀、室內(nèi)定位設(shè)置等有關(guān)的系統(tǒng)功能，滿足礦山的測量工作具體需要。在布置激光雷達系統(tǒng)時，要以工程部件外部測繪工作、檢測工作任務(wù)目標作為最終的落腳點，合理的布置激光雷達系統(tǒng)應(yīng)用，利用三維激光跟蹤器反饋信息，收集信息，調(diào)整日常的裝配型架，建立零部件外形測量檢測系統(tǒng)，確保礦山測量工作的順利實施，數(shù)字化測圖運行示意見圖1[1]。

圖1 數(shù)字化測圖運行示意圖

2 數(shù)字化礦山測量的步驟

數(shù)字化礦山測量的步驟主要可以分為以下五個環(huán)節(jié)，分別包括了采集、調(diào)度、功能實現(xiàn)、包裝、核心系統(tǒng)這五大環(huán)節(jié)，共同構(gòu)成了數(shù)字化礦山測量系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，采集環(huán)節(jié)負責對數(shù)據(jù)信息的采集與處理，以測量工程、勘探工程、傳感工程、文檔工程為主，用數(shù)字化的方式對相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進行采集和處理。借助調(diào)度環(huán)節(jié)的功能，建立健全的拓撲系統(tǒng)，并加強對拓撲系統(tǒng)的維護，查詢有關(guān)環(huán)節(jié)，分析數(shù)據(jù)信息，輸出一系列的制度成果。

調(diào)度環(huán)節(jié)是有效控制日常的數(shù)據(jù)訪問行為，調(diào)度日常的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)。功能環(huán)節(jié)具有較強的實用性和實效性，借助專業(yè)模擬的功能和分析功能，進行AI操作MCAD操作。包裝環(huán)節(jié)主要是提供三維建模工具，用于日常的礦山數(shù)據(jù)信息使用，其中涵蓋了3DGM數(shù)據(jù)挖掘工具。核心系統(tǒng)環(huán)節(jié)是在統(tǒng)一性的管理角度，對日常的模型和數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一規(guī)劃和管理，制定有關(guān)的決策，為各環(huán)節(jié)制定決策提供支持和保障，有效地利用數(shù)據(jù)信息，確保礦山數(shù)字化系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性[2]。

3 礦山測量中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用要點

例如在內(nèi)蒙古自治區(qū)有色地質(zhì)勘察局綜合普查隊中，展開礦山測量工作，利用數(shù)字化測量技術(shù)，按照地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范，在武川縣小南溝鐵礦獲取工程測量數(shù)據(jù)，采取資料數(shù)字化處理激素，采集地形數(shù)據(jù)，利用計算機技術(shù)處理數(shù)據(jù)并制圖，輸出數(shù)據(jù)圖形，提高了礦山測量的技術(shù)水平。

3.1 資料數(shù)字化處理

對資料進行數(shù)字化處理，在礦山測量中是應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)時的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采取數(shù)字化處理資料的方式，原本的紙質(zhì)資料的存儲形式得到了簡化和升級，數(shù)據(jù)存儲的科學(xué)性、規(guī)范性大大增強。利用數(shù)字化處理的方式，在數(shù)據(jù)信息的使用、存儲等方面創(chuàng)造了便捷的條件，包括文字、圖片、表格等數(shù)據(jù)信息，都可以實現(xiàn)在線共享，傳輸數(shù)據(jù)，共享數(shù)據(jù)信息。工作人員可以在資料數(shù)據(jù)化處理中，使用AutoCAD 軟件技術(shù)，發(fā)揮出輔助功能，從ADO 的應(yīng)用中進行數(shù)據(jù)源的訪問，確保內(nèi)部訪問接口可行性，強化各項數(shù)據(jù)源的可訪問性和可共享性，數(shù)字測圖系統(tǒng)見圖2。

圖2 數(shù)字測圖系統(tǒng)概念

建立起完善的數(shù)據(jù)庫，確保各項管理活動具有較強的可操作性，在文字、數(shù)據(jù)和表格等定位查詢、定位訪問的工作中，發(fā)揮出數(shù)據(jù)庫的功能。借助VB軟件和ADO的功能，可以在數(shù)據(jù)庫中展開訪問活動，連接和共享多種數(shù)據(jù)庫中的信息資源資料。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用可以在其他程序顯化內(nèi)置對象的支持下，使各個程序之間的聯(lián)系得到協(xié)調(diào)控制，對各對象的性質(zhì)進行轉(zhuǎn)變，用跨越式調(diào)節(jié)的方式，使各程序間形成相互協(xié)調(diào)一致的關(guān)系。二次開發(fā)AutoCAD軟件，簡化編輯程序的步驟，實現(xiàn)繪圖目標，對開發(fā)對象進行制圖，提高開發(fā)效率和制圖的可維護性，在二次開發(fā)利用的過程中，確保數(shù)字化視圖和測繪視圖數(shù)據(jù)的準確性效果[3]。

3.2 三維可視化技術(shù)

在礦山測量工作中利用數(shù)字化技術(shù)時，使用三維可視化技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用范圍，三維可視化技術(shù)是一種數(shù)據(jù)體表征模式，三維可視化技術(shù)的主要功能就是借助模型的作用來描述和理解立體化的含義。在礦山測量工作的實踐中，廣泛運用三維可視化技術(shù)，可以協(xié)助相關(guān)的工作人員掌握礦山測量工程的整體情況，對礦體空間信息、地表地形信息、空間位置信息加強掌握，順利地開展礦山測量活動，制定礦山測量的工作計劃。在該過程中，測量人員要具備較強的專業(yè)能力、職業(yè)素養(yǎng)，強化空間分析的意識和技能，使用三維動畫軟件進行三維可視化的操作。

例如使用3Dmax和Maya軟件等進行繪圖，可以協(xié)助日常的礦山數(shù)據(jù)測量工作順利實施與展開，Maya軟件應(yīng)用下進行三維繪圖，能夠制作基礎(chǔ)三維視覺效果，并通過數(shù)字化建模的形式，提高三維可視化模型的建設(shè)質(zhì)量和效率，展開建?；顒?。利用三維技術(shù)時，建模環(huán)節(jié)是關(guān)鍵的技術(shù)應(yīng)用點，在常規(guī)場景的環(huán)境設(shè)計中，構(gòu)建日常的模型，在點線面的組合過程中，還原實際比例，利用常規(guī)型的布線方式，確保比例可以真實、準確地還原在模型中。利用建模工具組以及細分曲面的方法展開建模工作，調(diào)節(jié)點線面，完善礦井施工的各個環(huán)節(jié)，提高日常的施工效率，在使用三維繪圖技術(shù)的過程中，需要采取一系列的操作措施，對初始模型進行處理。關(guān)注其中的細節(jié)，用數(shù)字化處理的方式增強模型真實度，例如明暗效果、紋理效果等，通過導(dǎo)出物體原來的UV坐標，借助Maya燈光進行渲染操作[4]。

3.3 數(shù)字化繪圖技術(shù)

在礦區(qū)開采區(qū)當中，客觀存在著地表特征，井下地質(zhì)條件、不同地域內(nèi)的開采通道特征各有不同，處于動態(tài)變化下，隨著開采活動的進行，將會形成新的礦區(qū)情況。例如開采后會出現(xiàn)采層厚度的變化和礦質(zhì)的變化，測繪人員需要利用數(shù)字化繪圖技術(shù)，將新的變化和新的現(xiàn)狀體現(xiàn)在圖紙中，按照傳統(tǒng)的繪制模式，通常需要投入大量的人力資源、物力資源，消耗更多的時間。這對煤礦生產(chǎn)的高效性產(chǎn)生了一定程度的阻礙，利用數(shù)字化繪圖可以展開科學(xué)的繪制活動，利用信息化繪圖、計算機管理的方式，對地上、地下的情況加強實時掌握。利用GIS 數(shù)據(jù)系統(tǒng)的功能，對礦山的開發(fā)運輸路線進行規(guī)劃，提高測量的精準度水平，在礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用中，確保各項活動的合理性效果，增強自動化繪圖的有效性[5]。

3.4 全球定位系統(tǒng)

在GPS測量中，為了達到理想的測量目標，需要確認基點的具體位置，對測量長度進行控制，確保測量長度，被控制在小于半徑30km 的標準內(nèi)，對半徑內(nèi)坐標進行推算，獲取平差值，選擇兩個基點進行高程控制工作，對兩點之間的高差進行計算分析，采取平差計算的形式，對各GPS高程進行計算。

GPS 測量技術(shù)對天氣環(huán)境具有較高的要求，外部作業(yè)環(huán)節(jié)需要選擇合適的時間與地點進行外部環(huán)境作業(yè)，一臺測量車上兩個人應(yīng)密切配合，開啟接收機或關(guān)閉接收機，同時進行測量。在數(shù)字化技術(shù)的支持下，展開礦山生產(chǎn)活動，要求技術(shù)人員具備一定的專業(yè)知識技能和較高的操作水準，保證礦山測量過程中利用先進的數(shù)字化技術(shù)，使各項測量活動具有較高的精度，提高礦山測量的效率。在科學(xué)技術(shù)的支持下，提高礦山測量的數(shù)字化水平，真正實現(xiàn)數(shù)字化、智能化的生產(chǎn)測量控制目標。

4 數(shù)字化測量技術(shù)的具體應(yīng)用策略

4.1 測量礦山地形

利用數(shù)字化測量技術(shù)協(xié)助測量人員展開相關(guān)工作，在礦山地形的測量中，測量人員可以縮短工作時間，快速地完成礦山測量的工作任務(wù)。對礦區(qū)的立體坐標數(shù)據(jù)進行收集，實時形成三維圖像，達到可視化管理數(shù)據(jù)的目的，為開采礦山資源提供資料支持。

4.2 規(guī)劃礦山區(qū)域

利用數(shù)字化測量技術(shù)，在礦山測量中能夠?qū)崿F(xiàn)定位功能和規(guī)劃功能，對部分區(qū)域進行準確的定位，制定可行的礦山測量計劃，提高了礦山開采工作的水平。在實施施工測量的活動中，工作人員需要從數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用中，對礦區(qū)具體位置進行定位，加強對礦區(qū)周圍實際情況的了解和全面掌握。利用數(shù)字化測量技術(shù)，將氣候環(huán)境對測量工作順利實施帶來的影響降到最低，從而提高測量工作的質(zhì)量和效率。

4.3 制定礦山開采計劃

數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用為礦山開采活動提供了詳細的測量數(shù)據(jù)資料，開采礦山資源的過程中，工作人員可以利用數(shù)字化測量技術(shù)，制定詳細、可行性較強的礦山開采方案。建立起數(shù)字化測量系統(tǒng)，集中采集數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)，生成礦山生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫，對測量數(shù)據(jù)進行傳輸、共享、使用。測量數(shù)據(jù)傳輸和使用的時間有所減少，數(shù)據(jù)傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)簡化，測量的精確度水平高。

4.4 檢驗測量結(jié)果

在礦山測量中，針對測量結(jié)果進行檢驗時，利用數(shù)字化測量技術(shù)可以提高檢驗工作的效率，加快檢驗進度，在最短的時間內(nèi)完成測量結(jié)果的檢驗任務(wù)。對測量結(jié)果和實際情況進行對比分析，針對實際情況存在較大偏差的測量結(jié)果進行糾正，確保在礦山測量中所獲取到的測量數(shù)據(jù)信息具有真實性和全面性。

4.5 地面控制測量

數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用在礦山測量中，具有地面控制測量的功能，在地面控制測量工作的實踐中，涵蓋了多項工作任務(wù)和工作內(nèi)容，包括施工放樣、制作大比例地圖、對變形問題進行查找改進。工作人員利用數(shù)字化測量技術(shù)時，可以借助GPS技術(shù)的功能，對測量誤差進行控制，確保測量誤差處于可接受的標準范圍內(nèi)，對測量誤差積累問題進行限制，加強信息的準確傳遞，降低錯誤信息的傳遞率，提高信息傳遞的質(zhì)量和效果，保證測量的精確度水平，全面提升測量工作的綜合效率。在礦山測量實踐中，工作人員利用數(shù)字化測量技術(shù)時，可以將地面控制測量技術(shù)和GPS技術(shù)有機結(jié)合，提高地面控制測量方式的先進性和技術(shù)水平，布置GPS 控制網(wǎng)絡(luò)，綜合考量多項指標要素，包括測量范圍、密度、測量精確度，對礦區(qū)邊長進行設(shè)定，滿足工程建設(shè)的實際需求。分布網(wǎng)點的過程中，工作人員需要利用數(shù)字化測量技術(shù)，遵循著統(tǒng)一測量工作的原則，按照相關(guān)的等級標準增強施工的規(guī)范性[6]。

5 結(jié)論

綜上所述。我國的工業(yè)建設(shè)和社會發(fā)展進程逐步推進，礦山事業(yè)的現(xiàn)代化運轉(zhuǎn)中，加強對礦山測量工作的創(chuàng)新，提高礦山測量的技術(shù)水平，已成為目前我國礦產(chǎn)事業(yè)發(fā)展的主要探究方向。在礦山測量工作的實踐中，要建立起測量技術(shù)系統(tǒng)，向著數(shù)字化的方向展開技術(shù)的創(chuàng)新，提高數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用水平，增強測量環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量、工作效率。將數(shù)字化測量技術(shù)的功能利用起來，為礦山測量活動的順利實施夯實基礎(chǔ)，向著數(shù)字化、現(xiàn)代化的方向展開可持續(xù)的探索，增強我國的綜合國力水平。