淺談露天礦山測量與衛(wèi)圖助手軟件的應用

劉 李， 張 利 梅

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

萊比塘(Letpadaung)銅礦位于緬甸聯邦西北部實皆省(Sagaing)南部，距該省最大的城鎮(zhèn)蒙育瓦(Monywa)直線距離約5 km，其地理坐標為：北緯22°07′，東經95°02′。礦區(qū)至蒙育瓦鎮(zhèn)有公路相通，公路里程約26 km，經蒙育瓦鎮(zhèn)向東公路距離約110 km可抵達緬甸中部的經濟中心曼德勒市(Mandalay)，該市有國內及國際航班，交通方便。萊比塘銅礦礦山地形為兩座山丘(東山和西山)及中間溝谷，東部山頭標高300 m,西部山頭標高320 m，溝谷標高105 m，寬約300 m。

礦區(qū)氣溫：夏季最高為43 ℃，冬季為20 ℃左右。年降雨量751 mm，降雨時間集中于每年的7～10月。年蒸發(fā)量為1 876 mm，年均相對濕度為78.8%。

風向與風速：3～10月的主導風向為西南風和東南風；11～次年2月的主導風向為北風。平均風速為0.5～1.4 m/s。觀測到的最大平均風速為3.66 m/s。

2 礦區(qū)測量的基本情況

緬甸萊比塘露天礦區(qū)測量的主要內容包括礦區(qū)控制測量、礦區(qū)地形圖測繪、礦區(qū)施工放樣、礦區(qū)礦石圈定、礦區(qū)巖層與地表移動變形測量、礦山生產安全監(jiān)測、礦區(qū)基礎設施、線路、道路、開挖境界、高程檢查、道路坡度及月末驗收及制圖等工作。

萊比塘露天礦山采用的測量設備主要為瑞士Leica系列，包括Leica GPS15和全站儀LeicaTS02。

Leica GPS15定位技術在萊比塘銅礦礦區(qū)得到了普遍使用，給測量工作帶來了極大的方便，但也出現了較多弊端，尤其是礦區(qū)基礎設施建設承包單位多、GPS測量設備多且使用頻繁，礦區(qū)測量設備主要為Leica GPS15，共有6套，全部使用35 W大功率電臺，存在固定通道不夠用、經常出現信號相互干擾的情況。

礦山測量采用的全站儀為Leica TS系列，免棱鏡可以測距1 000 m。但因緬甸全年高溫，陽光對激光的折射很嚴重，實際上免棱鏡的測距只有600 m左右，且受雨季影響嚴重。

3 礦區(qū)測量設備使用時存在的問題

GPS衛(wèi)星空間定位技術在礦山測量實際應用中表現突出，但在萊比塘礦區(qū)測量應用中遇到了一些實際問題。

首先，該礦山處于熱帶季風氣候，常年高溫且礦區(qū)地形為兩邊山丘、中間為礦坑，每層按15 m的臺階高度條帶式開挖進而導致平臺幫底無法使用GPS；

其次，衛(wèi)星角度大大制約著GPS信號，每天上午9時至11時衛(wèi)星信號相當差；另外，礦坑積水時亦無法使用GPS測量。

在上述無法使用GPS測量的情況下，我們使用全站儀進行測量，無棱鏡600 m左右的測距能滿足I期采坑的測量要求，基本上解決了在GPS無信號和礦區(qū)積水的情況下無法采用GPS測量的問題，使礦山測量工作得到了及時銜接，為礦區(qū)開采及臺階平整度控制及時提供了測量數據。

4 礦區(qū)測量與91衛(wèi)圖助手的七參數解算

根據工程實踐，每月礦區(qū)的計劃進度和完成情況可以用測量數據和衛(wèi)圖助手相結合進行月末資料的查詢與對比，驗證管理計劃進度和完成情況的差異，分析出現差異的原因并為下月及后期進度計劃規(guī)劃提供參考，從做好整體規(guī)劃上提高資源的利用率及經濟效益。

為避免礦區(qū)測量對施工作業(yè)的過多干擾，減少測量時間，及時提供所需要的測量數據和圖紙，為礦區(qū)計劃和規(guī)劃做好服務，項目部引入了衛(wèi)圖助手進行實時編輯，提取數據高程，生成三維立體圖形，真正實現了全圖任意角度的轉換，從而實現了現場作業(yè)與內業(yè)的無縫對接，避免了天氣變化對礦區(qū)測量的影響，減少了對施工的影響，消除了隱患，實現了全天候的應用。對于采礦產量的提升具有很好的幫助效果。

91衛(wèi)圖助手的七參數是指兩個不同的坐標系之間轉換通常使用七參數模型(數學方程組)，在該模型中有七個未知參數，即：(1)三個坐標平移量(△X，△Y，△Z)，即兩個空間坐標系坐標原點之間的坐標差值；(2)三個坐標軸的旋轉角度(△α，△β，△γ)，通過按順序旋轉三個坐標軸的指定角度，可以使兩個空間直角坐標系的X、Y、Z軸重合在一起；(3)尺度因子K，即兩個空間坐標系內同一段直線的長度比值，用以實現尺度的比例轉換。

計算七參數至少需要三個公共已知點與在兩個不同空間直角坐標系中的六對坐標值，才能推算出這七個未知參數。計算出這七個參數，就可以通過七參數方程組將一個坐標系下一個點的坐標值轉換至另一個坐標系。

4.1 求解七參數

可以通過在Auto CAD(或其他圖紙資料)中和衛(wèi)星影像圖上找三組及以上公共點(Auto CAD和地圖上位置對應的三組點)，根據這些已知點推求七參數值。

(1)在91衛(wèi)圖助手軟件中找到其在衛(wèi)星地圖中對應的位置；

(2)在91衛(wèi)圖助手軟件中點擊七參數計算；

(3)點擊“點1”對應的文本框，然后點擊“從地圖中取點”按鈕，即從衛(wèi)星影像中取得了“點1”的坐標位置。在Auto CAD中點擊工具-查詢-點坐標，然后點擊對應點，即可獲取點在Auto CAD中的坐標，將X(橫坐標)，Y(縱坐標)填入到七參數計算對話框中，即可獲得第一組公共點。按照以上方法，依次找到三組以上公共點。

(4)點擊“計算七參數”按鈕，并對計算結果保存七參數，最后打開七參數查看內容，至此，完成了對所有數據的求解。

4.2 用91衛(wèi)圖助手軟件下載影像并通過七參數進行坐標轉換

(1)在91衛(wèi)圖助手軟件中拉框選擇范圍，然后雙擊下載，并在下載對話框中點擊“導出設置”。

(2)選擇“WGS84坐標系統(tǒng)高斯投影”進行參數設置。

(3)在彈出坐標轉換參數對話框中點擊“導入參數”。選擇并將上一步計算好的七參數值導入，然后點擊“確定”，導出對話框并點擊“確定”，下載對話框時也要點擊“確定”，即可進行下載并進行坐標轉換，下載后的數據為TIFF格式并帶有坐標信息。

4.3 將TIFF格式影響數據導入到Auto CAD中，與矢量文件套合

(1)在Auto CAD中打開DXF矢量文件。

(2)使用Insg影像導入Auto CAD插件，將在上一步中下載的影像數據帶坐標導入到Auto CAD中，同時需要調整顯示順序，將影像作為底圖顯示，即可完成Auto CAD中影像和矢量文件的完美套合。

在91衛(wèi)圖助手軟件中加載Auto CAD文件，通過七參數實現影像和Auto CAD的套合。點擊“加載矢量”按鈕，先選擇矢量文件，再選擇84坐標系高斯投影，然后導入參數，選擇計算好的七參數，最后點擊“確定”按鈕，在圖中即可實現地圖影像和矢量文件的完美套合。

5 將礦區(qū)測量數據與衛(wèi)圖套合使用

鑒于礦區(qū)測量的基本現狀：施工單位多、設備信號經常受到干擾且測量范圍廣、測量作業(yè)工作量大，在引進91衛(wèi)圖助手軟件后有效緩解了這種局面。

使用91衛(wèi)圖助手軟件“七參數”數據轉換處理，現場只需測量部分特征點數據，然后將現場測

量的部分特征點導入91衛(wèi)圖軟件進行三維數據解算，提取衛(wèi)圖上采剝區(qū)域和排土區(qū)域堆浸場及礦區(qū)道路的三維數據，再根據解算數據在Auto CAD文件內進行展點處理，即可得到三維立體圖，既節(jié)省了測量人員的勞動強度，又加快了出圖時間。

為了更直觀的展現整個礦區(qū)的面貌，根據解算數據和截取的衛(wèi)星圖，在Auto CAD里進行礦區(qū)測量數據展繪和地圖影像套合使用，可對整個礦區(qū)進行實時三維動態(tài)控制。

6 結 語

隨著科學技術的發(fā)展，礦山測量將會越來越智能化，通過衛(wèi)圖助手和制圖軟件的結合使用，實現了礦山測量管理的三維動態(tài)化，對礦區(qū)采礦進度，質量安全可以進行實時動態(tài)監(jiān)控管理。萊比塘銅礦在測量實踐中不斷發(fā)展和完善衛(wèi)圖助手與制圖軟件的結合使用，對推動整個礦區(qū)的管理體系進步起到了積極的作用。