數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量的應(yīng)用

莊景遺

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.25.063

摘 要：礦山生產(chǎn)建設(shè)過程中離不開測量工作，通過數(shù)字化技術(shù)能夠有效地提高礦山測量的精度，降低測繪人員的勞動強度，對于保證礦山的安全生產(chǎn)有著重要的意義，文章就數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量中的具體應(yīng)用情況進行簡單討論和分析。

關(guān)鍵詞：礦山測量 三維可視化技術(shù) GPS技術(shù) GIS技術(shù) RS技術(shù)

中圖分類號：TD17 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（a）-0063-02

各種礦山企業(yè)對于國家經(jīng)濟的發(fā)展有著重要的作用，隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，礦產(chǎn)需求明顯增加，對于礦山生產(chǎn)建設(shè)提出了更高的要求，要盡可能提高礦山生產(chǎn)的效率，同時保證生產(chǎn)人員的人身安全，數(shù)字化測量技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種比較精確的測量技術(shù)，在礦山測量中應(yīng)用越來越多，研究數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量中的具體應(yīng)用對于礦山測量工作的開展有著現(xiàn)實意義。

1 數(shù)字化測量技術(shù)概述

數(shù)字化測量技術(shù)能夠精確勘探礦山的礦產(chǎn)資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理，利用GPS技術(shù)、三維可視化技術(shù)、RS技術(shù)可以全方位的勘探礦山的礦產(chǎn)資源分布情況，測量礦山的開采環(huán)境，對于整個礦山生產(chǎn)有著重要的意義。礦山數(shù)字化測量技術(shù)的功能主要包括數(shù)據(jù)采集、調(diào)度、整合、數(shù)據(jù)分析決策幾方面。

數(shù)字化測量技術(shù)中利用計算機仿真技術(shù)，可以直觀地反映礦山的地形特點，為礦山的開采工作提供指導；數(shù)字化測量技術(shù)的測量效率非常高，在動態(tài)監(jiān)測礦山生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用，能夠迅速得到測繪圖紙，指導礦山生產(chǎn)工作；可以為礦山的生產(chǎn)決策以及應(yīng)急預(yù)警提供參考。數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用時可以結(jié)合礦山的生產(chǎn)需求將測量結(jié)果的要素數(shù)據(jù)提取出來，獲取更多的數(shù)據(jù)資料或者圖紙信息。數(shù)字化測量技術(shù)的測量精度較高，測量范圍較廣，其中包含許多種不同的測繪技術(shù)，能夠有效減少礦山測量工作的勞動強度。

2 數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量中的具體應(yīng)用

數(shù)字化測量技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，其中包括RS技術(shù)、GPS技術(shù)、三維可視化技術(shù)等多種，下文就這幾種常見的數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用情況進行分析概述。

2.1 空間信息技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

（1）GPS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用。GPS技術(shù)、RS技術(shù)等都屬于空間信息技術(shù)。GPS技術(shù)最開始是應(yīng)用于軍用領(lǐng)域中，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段GPS技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于民用領(lǐng)域。GPS系統(tǒng)應(yīng)用時移動站以及基站不需要通視，可以全天候作業(yè)，整個系統(tǒng)只依靠一個人就可以完成操作，能夠明顯減少作業(yè)量。利用GPS技術(shù)可以完成煤礦近井控制網(wǎng)布設(shè)、地面沉陷情況監(jiān)測、煤礦的垂直形變監(jiān)測等工作。煤礦生產(chǎn)中，煤炭資源經(jīng)過煤礦井筒從礦井中運輸出來，煤礦井筒的貫通工程就十分重要，且精確度要求比較高，新建礦區(qū)時，為了保證主副斜井貫通的精準度，地面近井控制網(wǎng)的建設(shè)就十分有必要，利用GPS技術(shù)可以完成地面近井控制網(wǎng)布設(shè)工作；礦山開采過程中可能會出現(xiàn)地面沉陷的問題，加強地面沉陷檢測對于保證礦區(qū)安全有著重要的意義。利用GPS技術(shù)，可以實時檢測礦區(qū)地面沉陷情況，方便礦區(qū)工作人員掌握沉陷區(qū)域水平位移情況，進而分析整個礦區(qū)的可開采情況，保證礦區(qū)開采工作的安全性，盡可能消除安全隱患。實際的監(jiān)測工作中，首先需要在地面沉陷范圍外安全區(qū)域設(shè)置對應(yīng)的參考基準，然后布設(shè)沉陷區(qū)域監(jiān)測點，該監(jiān)測點可以參考滑坡變形監(jiān)測方式進行布設(shè)，監(jiān)測點的坐標系統(tǒng)必須是獨立的坐標，GPS接收機可以接收到監(jiān)測信息，然后利用專用的計算機軟件完成數(shù)據(jù)信息的歸納處理，對比多期監(jiān)測結(jié)果，可以得出礦區(qū)大地高變化情況，分析礦區(qū)地面沉陷速度，以此為基礎(chǔ)評估出礦區(qū)采空區(qū)的安全系數(shù)。利用GPS技術(shù)還可以監(jiān)測煤礦的垂直形變情況，且監(jiān)測精度高、工作強度低，可以連續(xù)監(jiān)測。測量過程中，將GPS接收機作為觀測儀器，根據(jù)礦區(qū)的經(jīng)緯度、大地高等數(shù)據(jù)信息編制衛(wèi)星可見性預(yù)報表、衛(wèi)星幾何圖形強度因子預(yù)報表等，GPS監(jiān)測控制網(wǎng)通過邊連式連接方式布設(shè)，所有的GPS接收機需要保持對中整平，完成礦區(qū)靜態(tài)數(shù)據(jù)采集之后，對數(shù)據(jù)信息進行分析監(jiān)測，得出礦區(qū)大地高以及沉降值曲線，就可以清晰地看出煤礦的垂直形變情況。

就目前來說，在煤礦測量工作中，基本已經(jīng)全面普及GPS技術(shù)，但由于GPS技術(shù)對于信號接收要求較高，因此實際的礦山測量工作中，還需要將GPS技術(shù)與其他的測繪技術(shù)結(jié)合起來使用。

（2）RS技術(shù)（遙感技術(shù)）在礦山測量中的應(yīng)用。遙感技術(shù)是基于電磁波理論產(chǎn)生的一種探測技術(shù)，隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，遙感技術(shù)發(fā)展的更加完善，傳感器的頻譜范圍、分辨率都明顯提升。遙感技術(shù)主要利用紅外光、紅光以及綠光三種光譜波段探測，在礦產(chǎn)資源探測中主要依靠紅外光完成探測工作，可以說遙感技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中發(fā)揮了重要的作用，利用不同波段的紅外光可以識別各種礦物巖石，比如可見-近紅外段可以識別硫酸鹽、氫氧化物、赤鐵礦物、鐵氧化物等，端紅外波段可以識別黃鉀鐵礬、白云母等，熱紅外段可以識別石英、綠泥石等。地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查過程中，遙感信息主要通過GIS技術(shù)進行傳送。遙感技術(shù)應(yīng)用過程中離不開信息傳輸設(shè)備、遙感平臺、遙感器、圖像處理設(shè)備、接收裝置等設(shè)備，實際的工作過程中，首先由遙感器完成資料信息的收集工作，經(jīng)過信息傳輸設(shè)備將數(shù)據(jù)信息傳送到接收裝置中，由接收裝置進行歸納整理后發(fā)送到圖像處理設(shè)備中，得出三維影像飛行圖或者多光譜彩色合成圖，與地形圖、地質(zhì)圖相比，精度更高，在礦產(chǎn)資源勘探中發(fā)揮重要作用。

（3）GIS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用。GIS技術(shù)也就是地理信息系統(tǒng)，利用GIS技術(shù)可以完成礦山資源信息的展示、表達、統(tǒng)計、查詢等工作，為礦山地質(zhì)管理工作奠定良好的基礎(chǔ)，促進了礦山地質(zhì)信息圖形標識的電子化，為礦山的地質(zhì)空間分布地圖的測繪、礦山?jīng)Q策工作提供支持。用GIS技術(shù)進行礦山測量時，首先需要建立一個礦山地理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)中包括礦山的地質(zhì)地形圖、礦山的基本測量資料等信息，應(yīng)具有礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)編輯、空間分析、綜合管理等功能，能夠?qū)ΦV山資源的開采工作奠定良好的基礎(chǔ)。endprint

2.2 三維可視化技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

礦山地質(zhì)對象本身具備復雜多變性、隱蔽性等特點，為了保證礦山生產(chǎn)建設(shè)工作順利進行，必須要做好礦山測量工作，利用三維可視化技術(shù)，能夠?qū)⒌V山測量工作中得出的各種數(shù)字信息、平面圖形以更加直觀的方式展現(xiàn)出來，有效地增強地質(zhì)數(shù)據(jù)的表現(xiàn)力以及直觀性，為礦山地質(zhì)工作者的地質(zhì)現(xiàn)象以及空間分布分析提供技術(shù)支持。利用三維可視化技術(shù)可以完成礦山地質(zhì)體的三維模擬工作，一般情況下，礦山的地質(zhì)體形態(tài)十分復雜，空間范圍大，變化較大，地質(zhì)資料信息來源較多、類型也較多，包括水文地質(zhì)信息、巖土特性等多種，比較復雜，因此地質(zhì)體三維模擬過程中的原始數(shù)據(jù)大多是離散的，三維地質(zhì)建模的關(guān)鍵就是處理這些不規(guī)則的數(shù)據(jù)信息。三維空間建模過程中首先需要收集地表、斷層以及礦體三部分的原始數(shù)據(jù)，地表樣本數(shù)據(jù)通過測量就可以獲得，斷層數(shù)據(jù)采集時首先需要根據(jù)勘探線剖面圖將斷層投影到地形平面圖之上，之后可以得到斷層地表露頭數(shù)據(jù)以及斷層面數(shù)據(jù)。礦體數(shù)據(jù)采集的方式與斷層數(shù)據(jù)采集方式比較類似，最終獲得的數(shù)據(jù)形式均為離散點三維坐標。露天采場空間范圍較大，人工取樣工作量大，比較麻煩，精確度也難以保證，因此需要利用空間插值技術(shù)完成數(shù)據(jù)的處理。工程地表面上的點及線的特征表達可以依靠不規(guī)則多邊形網(wǎng)格模型完成，形成不規(guī)則邊界多邊形之后，需要將其剖分成TIN模式，地表斷層、礦帶邊界的TIN剖分結(jié)果各不相同，如圖1、圖2分別為同一個礦山地表、礦帶邊界TIN剖分模型。圖形繪制時，首先將地表、斷層、礦帶邊界繪制出來，然后進行地質(zhì)界面的求交裁剪，最終可以得到完整的三維地質(zhì)模型。三維可視化技術(shù)的應(yīng)用，使得礦山地質(zhì)體空間形態(tài)表達更加的直觀，對于工程技術(shù)人員的工作有著重要的意義。

3 結(jié)語

當前階段礦山測量過程中數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)被廣泛推廣開來，可以明顯提高礦山的生產(chǎn)效率，保證礦山生產(chǎn)的安全性，礦山生產(chǎn)工作中，相關(guān)工作人員要對各種數(shù)字化技術(shù)的功能以及實際的使用方法有充分的認識，了解數(shù)字化技術(shù)在礦山生產(chǎn)中的重要意義，結(jié)合自身的實際情況合理選擇數(shù)字化技術(shù)，保證礦山生產(chǎn)工作順利高效開展。

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