張淑美

山東能源集團臨沂礦業(yè)集團田莊煤礦，山東濟寧272103

摘要 隨著科學技術的發(fā)展以及我國煤礦工程的需要，越來越多的測繪新技術被應用到了煤礦工程測量中。本文著重分析了GPS（全球定位系統(tǒng)）、GIS（地理信息系統(tǒng)）、RS（遙感技術）、全站儀、ISS(慣性測量系統(tǒng))、三維激光掃描測繪新技術的優(yōu)點及功能，目的在于促進煤礦工程測量的高產(chǎn)、高效和可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞 煤礦工程；測量；測繪新技術

中圖分類號TD17 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0090-02

由于煤礦工程的復雜性、未知性，測繪技術在煤礦的勘測、開發(fā)、生產(chǎn)過程中均發(fā)揮著重要的作用。對煤礦工程測量中測繪技術的科學運用，可以實現(xiàn)礦區(qū)立體全方位的探測，對礦產(chǎn)質(zhì)量和體積以及土地資源的利用情況均可進行有效地數(shù)據(jù)采集和顯示，為安全科學的進行煤礦生產(chǎn)以及保護土地資源提供保障。

隨著科學技術的發(fā)展以及煤礦生產(chǎn)的需要，越來越多的測繪新技術應用到了煤礦工程測量中，本文著重介紹了GPS（全球定位系統(tǒng)）、GIS（地理信息系統(tǒng)）、RS（遙感技術）、全站儀、ISS(慣性測量系統(tǒng))、三維激光掃描幾種較為常見的測繪新技術的應用。

1 GPS技術應用分析

1.1 GPS技術簡介

GPS（Global Positioning System）也稱為全球定位系統(tǒng)，是美國于1994年斥資200億元建成，不僅具有導航的功能，而且還廣泛應用于地質(zhì)工程測量、土地測量、航空攝影等等，其特點是自動化、全天候、精度高，易攜帶等。這些特點也促使GPS在煤礦工程測量中得到廣泛的應用。

1.2 GPS相比于傳統(tǒng)技術的優(yōu)點

相比于傳統(tǒng)測量技術，GPS具有以下優(yōu)點：

1）可建立三維坐標系。傳統(tǒng)的的測量技術把大地測量與高程測量分開，并且采用不同的測量方法，但是GPS通過建立三維坐標系，可同時進行大地測量和高程測量，并且其測量精度可以達到四等水準；

2）觀測時間較短。以GPS基準站為圓心的15km范圍內(nèi)可進行測量，并且每個流動站的觀測時間僅需要幾秒鐘的時間；

3）定位精確度高。在400m~1000m的精密工程定位實踐中，同時進行GPS和電磁波測距儀測定邊長，GPS與電磁波測距儀的邊長偏差不超過0.5mm；

4）操作便捷。隨著新技術的應用，GPS的操作越來越簡單，達到傻瓜化的程度；

5）全天候作業(yè)。傳統(tǒng)測量技術往往受制與天氣的影響，但是GPS系統(tǒng)可以24小時在任何氣象條件下進行作業(yè)。它不會受制于黑夜、刮風下雨、下霧下雪等天氣，且測量精度也不會受影響。

1.3 GPS技術在煤礦工程測量中的應用

1）劃分礦區(qū)范圍，建立控制網(wǎng)絡；

2）對于礦區(qū)場地地面沉降進行測定；

3）大型建筑物或者井下巷道的彎曲變形測定；

4）對于礦區(qū)邊坡穩(wěn)定性進行全方位檢測；

5）對全礦區(qū)的礦車進行實時定位監(jiān)測及調(diào)度。

2 GIS技術應用分析

2.1 GIS技術簡介

GIS（Geographic Information System）又稱為地理信息系統(tǒng)，它可以將空間信息進行分析、處理，然后輸出顯示，可以實時進行圖像繪制和數(shù)據(jù)的更正，無論在政府還是科研單位都得到了廣泛的應用。

2.2 GIS技術在煤礦工程測量中的應用

隨著地質(zhì)模擬技術的發(fā)展，三維地學模擬已經(jīng)成為地質(zhì)與信息科學的學術前沿與熱點。當然該技術也可以應用到煤礦工程測量中，通過建立三維的煤礦區(qū)，對礦區(qū)的各個部分結構及大小形狀準確描繪出來，在進行具體的測繪工作時，就可以調(diào)用該模擬系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的獲取與修正，為測量工作提供保證。

3 RS技術應用分析

3.1 RS技術簡介

RS（Remote Sensing）又稱為遙感技術，是通過衛(wèi)星上的攝像設備對地面的圖像進行高分辨率的拍攝，然后把清晰的圖片傳送到地面供人們使用。遙感技術得到快速普及的原因是可以實現(xiàn)大面積同步觀測，并且具有經(jīng)濟性和時效性的優(yōu)勢，多光譜航空攝影和高分辨率的遙感衛(wèi)星將成為對地觀測獲取基礎地理信息的重要手段。遙感技術不僅可以運用于科學研究，而且在煤礦工程測量中也會得到很好的應用。

3.2 RS技術在煤礦工程測量中的應用

1）對礦山周邊環(huán)境進行監(jiān)測；

2）煤的污染范圍及程度；

3）分析礦區(qū)地表的沉降情況和程度；

4）與GIS技術相結合監(jiān)測礦區(qū)周圍土地的利用情況，為煤礦有序開采及土地合理利用提供最有效的保障方法。

4 全站儀應用分析

4.1 全站儀在煤礦工程測量中的應用

1）距離測量。全站儀相對于傳統(tǒng)井下導線測量可以大幅度提高精度，而且操作簡單，另外在距離測量時，全站儀可以修正溫度、氣壓的影響，因為光的傳播速度受溫度和氣壓的變化而變化，全站儀可以自動計算出大氣偏差值，并對數(shù)據(jù)結果進行修正；

2）角度測量。煤礦工程測量中的角度測量是重要的一環(huán)，測量角度的準確度決定著最弱邊和最弱角的誤差大小。全站儀的角度測量極其簡捷，只需依次選準第一個目標和第二個目標，在儀器的顯示屏上就可以顯示該角的大?。?/p>

3）坐標測量。坐標測量的步驟是先安置好儀器，然后選擇坐標模式，輸入?yún)?shù)，然后找準后視點，繼續(xù)轉動照準部，找到站點上所設的標志，按下測量鍵就可以求出站點的三維坐標；

4）放樣測量。在某些情況下，井下需要進行放樣測量，例如安裝比較重要的設備，對設備的重心及軸線都具有一定的要求。全站儀可以預先設置程序，對放樣進行測量；

5）定向測量。井下巷道的挖掘以及巷道的貫通，方向控制是尤為重要的，因此全站儀可以派上用場，進行定向測量，全站儀主要是通過對巷道的中心及腰線進行標定來定向。全站儀相對于傳統(tǒng)經(jīng)緯儀的定向步驟簡略，而且精確度高。

4.2 井下使用全站儀的注意事項

1）全站儀在進行光電測量距離時，應該提前檢查反光鏡常數(shù)是否與反光鏡匹配，因為不同反光鏡其常數(shù)也不同；

2）采用導線測量時，盡量不要使用自動存儲功能，因為對于“后前前后”的觀測方法很多儀器是不兼容的，只能使用“后后前前”或者半測回觀測方法，但是這兩種方法均存在一定的不足，因此對于數(shù)據(jù)的記錄方面最好是手工記錄。

5 ISS應用分析

5.1 ISS技術簡介

ISS(Inertial Surveying System),又稱為慣性測量系統(tǒng)。慣性測量系統(tǒng)其實是一種不同于GPS的導航定位技術，它的優(yōu)點是自動化、全天候、機動靈活，由于GPS受衛(wèi)星信號的限制，慣性測量系統(tǒng)可以隨時隨地進行工程測量，為煤礦工程測量提供個一種新的技術手段。它利用慣性導航的原理，可以同時諸如經(jīng)緯度、距離、高程、重力感應、垂線偏差及方位角等數(shù)據(jù)。

5.2 ISS在煤礦工程測量中的應用

慣性測量系統(tǒng)一共分為平臺式系統(tǒng)和捷聯(lián)式系統(tǒng)，在煤礦工程測量中應用在以下幾個方面：

1）地震測量與預防；

2）地表變形或沉陷；

3）管道偏移監(jiān)測；

4）控制測量，檢測已有控制點，或航測控制并加密控制點；

5）與GPS組合形成高精度的定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以建立準確的三維坐標系及大地水準面，形成模型系統(tǒng)，并對數(shù)據(jù)進行快速處理，其優(yōu)勢在于互補了GPS與ISS的缺陷，在實際測量中定位和導航的精度均明顯提高。

6 三維激光掃描技術應用分析

6.1 三維激光掃描技術簡介

該裝置的是由高分辨率攝像機、全球定位系統(tǒng)、三維激光掃描儀、可升降操作平臺以及計算機組成。三維激光掃描儀采集的數(shù)據(jù)可以和標準坐標系結合在一起，形成直觀的矢量圖，并能以不同的文件格式通過計算機輸出。

6.2 三維激光掃描技術相比于傳統(tǒng)技術的優(yōu)點

1）操作簡便，高效率，低費用；

2）空間定位更加精準；

3）可以實時的獲取三維圖像及數(shù)據(jù)；

4）圖像的質(zhì)量很高，且數(shù)據(jù)很詳細；

5）速度極快的掃描及采集數(shù)據(jù)，可以有效的減少回轉次數(shù)；

6）三維數(shù)據(jù)采集齊全，可以對實景細節(jié)進行描述；

7）高質(zhì)量的圖片能較好的顯示地質(zhì)結構的細節(jié)及紋理特征。

6.3 三維激光掃描技術在煤礦工程測量中的應用

三維激光掃描技術在煤礦工程測量中主要應用于以下幾個方面：

1）礦區(qū)邊坡系數(shù)及穩(wěn)定性檢測；

2）對井筒斷面進行測量；

3）巷道斷面測量；

4）建筑物剖面測量；

5）地面井架的安裝變形測量；

6）土地面積及土地利用率的測量；

7）橋梁、公路、河道、鐵路、構筑物等地基的測繪工作。

7 結論

本文總結了GPS、RS、全站儀等測繪新技術在煤礦工程測量中的應用，為煤礦測量以及煤礦生產(chǎn)提供了科學的依據(jù)。但是，雖然各種測繪新技術在煤礦工程中得到了不同程度的發(fā)展，但是煤礦工程的復雜性決定著現(xiàn)階段僅有的技術還不能滿足科研和生產(chǎn)的需要，例如超聲波在巖石中的傳播特性還需要深入的研究，對于各類巖石的測量方法還不足。另外，對于井下安全保障預警體系的建設還需要投入大量的研究。因此，煤礦測量工作是一項艱巨且持久的任務，需要科學研究人員以及煤礦測量人員的共同努力來完成，為煤礦安全生產(chǎn)提供可靠保證。

參考文獻

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