煤礦測量中的測繪新技術(shù)探析

摘 要：在以科技創(chuàng)新為主要手段的科學(xué)數(shù)字化的今天，傳統(tǒng)的測量手段已不能滿足當(dāng)前煤礦測量的要求，無論測繪技術(shù)還是測量工具都需要進(jìn)行一次根本性的變革。測繪新技術(shù)的出現(xiàn)不僅解決了煤礦測量中的測繪難題，更在煤礦測量工具和技術(shù)的更新?lián)Q代中起到了劃時(shí)代的作用，使得測量數(shù)據(jù)更加精確、及時(shí)、便捷。本文詳細(xì)介紹了煤礦測量中的測繪新技術(shù)，并結(jié)合實(shí)際介紹測繪新技術(shù)在煤礦測量中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦測量；測繪新技術(shù)；應(yīng)用

引言

煤礦資源對我國的發(fā)展起到了舉足輕重的作用，而煤礦測量作為煤礦開采的重要組成部分，它在當(dāng)今所起到的作用越來越受到人們的重視。在煤礦的勘測設(shè)計(jì)階段、開采階段、后期的運(yùn)營維護(hù)階段，通過煤礦測量技術(shù)所得數(shù)據(jù)的分析來提供煤礦的安全信息保障，但由于傳統(tǒng)測量工具的精度、測量范圍、尺寸受本身加工設(shè)備的影響，往往小誤差的測量在煤礦開采中會(huì)被放大，不僅直接影響到煤礦開采的經(jīng)濟(jì)效益，更大大降低了煤礦作業(yè)工人的安全系數(shù)。測繪新技術(shù)的出現(xiàn)不僅解決了測量精度上的難題，更加提高了工人的安全系數(shù)和煤礦開采的經(jīng)濟(jì)效益，是數(shù)字時(shí)代下煤礦測量的必然發(fā)展趨勢。

1 新測繪技術(shù)在煤礦測量中的重要性

近年來，由于對煤礦測量工作的失誤，煤礦事故在各地頻頻發(fā)生。煤礦測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對煤礦的安全作業(yè)具有重大的意義。而新測繪技術(shù)的出現(xiàn)使煤礦測量技術(shù)邁向了新的高度，它不僅使煤礦測量實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)型向科學(xué)型的轉(zhuǎn)變，而且它通過應(yīng)用“3S”技術(shù)、全站儀、慣性測量系統(tǒng)等一系列數(shù)據(jù)獲取高精密性、數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)便捷性、數(shù)據(jù)全天候動(dòng)態(tài)跟蹤性實(shí)現(xiàn)了對煤礦開采的科學(xué)管理，使煤礦作業(yè)更加安全、經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。

2 煤礦測量中的測繪新技術(shù)

2.1 “3S”技術(shù)

即GPS——衛(wèi)星定位技術(shù)；GIS——地理信息技術(shù)；RS——遙感技術(shù)。“3S”技術(shù)融合了以上三種技術(shù)的科技優(yōu)勢。作為數(shù)字化時(shí)代下的高科技產(chǎn)品，近年來隨著“3S”技術(shù)不斷的更新和完善，其運(yùn)行的穩(wěn)定性、科技的先進(jìn)性、空間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確及時(shí)性越來越多的被應(yīng)用到煤礦測量領(lǐng)域。

GPS——衛(wèi)星定位技術(shù)。自動(dòng)化、高精度、全天候是GPS的主要技術(shù)特點(diǎn)。在煤礦測量當(dāng)中，主要用于布置煤礦區(qū)域的測量控制系統(tǒng)，一方面可對煤礦區(qū)域的地理地貌、幾何分布等進(jìn)行數(shù)字化的監(jiān)控，還可以對礦區(qū)的土表的沉降程度根據(jù)自身的全天候、自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行全方位的監(jiān)測，對于礦井下部礦道的彎曲程度進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的監(jiān)控，對于煤礦區(qū)域的周邊環(huán)境進(jìn)行一定的檢測，同時(shí)還可以對礦井中的小車進(jìn)行定位和調(diào)度。

GIS——地理信息技術(shù)。GIS的主要技術(shù)特點(diǎn)則是用圖形或者地圖的方式對煤礦以及周邊區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)的采集和描述，同時(shí)也可以對圖形進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)更新和修改。在煤礦測量中GIS技術(shù)主要用于編輯繪制煤礦的地理地貌圖形，并且通過分析動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)對圖形中地理地貌的變化來動(dòng)態(tài)調(diào)整圖形，同時(shí)也可以通過調(diào)度系統(tǒng)對井下作業(yè)進(jìn)行監(jiān)控。

RS——遙感技術(shù)。RS遙感技術(shù)主要特點(diǎn)是利用外層太空的遙感來對地表的光譜變化進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，對煤礦區(qū)域以及周邊的地理地形環(huán)境進(jìn)行具體的觀測，從而研究井下采礦作業(yè)對周圍環(huán)境的影響。通過對RS遙感技術(shù)所采集到的數(shù)據(jù)的分析和整理，提高煤礦作業(yè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，有利于煤礦作業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 全站儀

全稱為全站型電子測速儀，全站儀通過與計(jì)算機(jī)二者結(jié)合在一起，能夠高效的建立起礦山的三維系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，從而有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析、整理，避免了大量的人工數(shù)據(jù)輸入所帶來的誤差，使得數(shù)據(jù)的處理更加便捷、有效、精確。

2.3 ISS——慣性測量系統(tǒng)

區(qū)別于GPS定位系統(tǒng)，它能夠動(dòng)態(tài)化、全天候、高效性的對不同環(huán)境、不同區(qū)域下的煤礦進(jìn)行測繪。在一定程度上可以和GPS定位系統(tǒng)功能優(yōu)勢互補(bǔ)。

3 測繪新技術(shù)在煤礦測量中的應(yīng)用

3.1 全站儀在煤礦測量中的應(yīng)用

全站儀的技術(shù)特性集經(jīng)緯儀和測距儀的優(yōu)點(diǎn)于一體。全站儀在測量過程中測量結(jié)果以數(shù)字形式呈現(xiàn)，其操作便捷、功能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)結(jié)果可通過數(shù)據(jù)采集記錄電子手薄采集到室內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、圖形繪制等一系列一體化作業(yè)。地面控制測量、地形地貌測量等可通過全站儀的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行精確測量，同時(shí)也可應(yīng)用于礦井下測量工作。在今后煤礦測量中，因其測量的精確化、智能化、數(shù)據(jù)數(shù)字化使其成為煤礦測量工具的主要發(fā)展方向。全站儀與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)可建立煤礦區(qū)域的三維數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸?shù)让旱V測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。目前，在各礦區(qū)的測量工作中，以全站儀為主導(dǎo)的測量工具正在逐步的替代傳統(tǒng)的測量工作，不僅大大增加了測量的準(zhǔn)確性，更使得測量數(shù)據(jù)的獲取更加全面，測量結(jié)果的處理更加智能化、數(shù)字化。

在當(dāng)?shù)氐哪趁旱V測量中，利用全站儀測量數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)定位數(shù)據(jù)對比，如表1所示。

表1 全站儀定位與傳統(tǒng)定位測量數(shù)據(jù)對比表

通過表1對比可以看出：

全站儀定位數(shù)據(jù)比傳統(tǒng)測量數(shù)據(jù)更高速、高效，應(yīng)用范圍更廣，節(jié)約人力物力更加明顯；全站儀測量范圍更大，更加實(shí)用，逐漸會(huì)成為工程測量的首選手段；全站儀測量數(shù)據(jù)平差比傳統(tǒng)的測量導(dǎo)線網(wǎng)平差更加快捷，平差精度也相對較高。

3.2 GIS技術(shù)在煤礦測量中的應(yīng)用

GIS技術(shù)在煤礦測量中的應(yīng)用主要體現(xiàn)以下三個(gè)方面：一是礦山區(qū)域地理地形圖的快捷繪制。GIS通過與GPS定位技術(shù)的結(jié)合，在礦區(qū)地形圖的繪制過程中不僅可以整體的繪制礦山的地貌地圖，而且通過GPS對區(qū)域具體位置的定位與GIS地理全貌的數(shù)據(jù)分析整理，使得煤礦區(qū)域中具體的地理地貌圖形在煤礦測量中有更加清晰、更加精確的定位和描述；二是優(yōu)良的煤礦測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。不僅使測量數(shù)據(jù)方便進(jìn)行存儲(chǔ)、整理，更使得測量數(shù)據(jù)的查詢更加的數(shù)字化、人性化，提高了測量數(shù)據(jù)處理的工作效率；三是GIS技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)過程中。特別是應(yīng)用到井下煤礦作業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，不僅可以實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的監(jiān)控井下的煤礦作業(yè)，而且可以對礦井以下的地形地貌進(jìn)行全方位全天候的可視化監(jiān)控。這一系統(tǒng)的誕生和應(yīng)用，創(chuàng)造了煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的新型管理模式，為煤礦的安全生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保障。

3.3 GPS定位技術(shù)的升級——ISS，即慣性測量系統(tǒng)

慣性測量系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)的區(qū)別在于：避免了GPS系統(tǒng)信號限制的局限性。慣性測量系統(tǒng)可在不同的自然環(huán)境、不同的地理地貌的條件下，利用慣性導(dǎo)航的原理，對距離、經(jīng)緯度、重力感應(yīng)、高程、方位角及垂線偏差等數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，主要應(yīng)用到以下幾個(gè)方面：一是檢測地表的沉降和幾何形變；二是對煤礦以及周邊區(qū)域的地震預(yù)防和監(jiān)測；三是對礦井下管道進(jìn)行位移監(jiān)測；四是彌補(bǔ)GPS技術(shù)缺陷，同GPS定位系統(tǒng)組合成高精度、全角度、全天候的定位系統(tǒng)，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)兩種系統(tǒng)的優(yōu)勢互補(bǔ)。通過使用慣性測量系統(tǒng)和定位系統(tǒng)的結(jié)合，其導(dǎo)航和定位的精確度在實(shí)際的測量工作中明顯的有很大提高。

3.4 RS技術(shù)在煤礦測量中的應(yīng)用

RS技術(shù)，即遙感技術(shù)。RS技術(shù)利用外層空間對礦區(qū)地表表層所發(fā)出的電磁波的監(jiān)測和截取，對光譜信息進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和分析，組合成圖像，圖像中包括對地表的植被和土壤等生態(tài)環(huán)境變化的分析，通過圖形成像來顯示礦區(qū)的開采對周圍生態(tài)環(huán)境變量的影響，從而有效合理的利用礦區(qū)的土地，達(dá)到礦區(qū)的開采對生態(tài)環(huán)境的影響最小化。

4 結(jié)束語

測繪新技術(shù)的出現(xiàn)是煤礦測量革新的必然結(jié)果，“3S”技術(shù)、全站儀、慣性測量系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅代替了傳統(tǒng)粗放式的測量手段，更使煤礦測量的精度、效率、圖像處理得到了很大的改善，在數(shù)字化、信息化的今天，測繪新技術(shù)的發(fā)展無疑如一股浪潮一般推動(dòng)了煤礦測量工作優(yōu)質(zhì)、高效化作業(yè)，在煤礦測量乃至整個(gè)測量史上涂上了濃墨重彩的一筆。作為數(shù)字時(shí)代的科技產(chǎn)物，必將迎來更加光輝燦爛的明天。

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作者簡介：金祥波（1978-），男，漢族，大專學(xué)歷，甘肅省靖遠(yuǎn)縣人，助理工程師，1999年參加工作在甘肅窯街煤電集團(tuán)天祝煤礦工作，2006年應(yīng)聘于內(nèi)蒙古利民煤焦有限責(zé)任公司煤礦，主要從事煤礦地質(zhì)、測量、煤質(zhì)、防治水技術(shù)及管理工作。