李成銀 張華平

（紅河礦業(yè)有限公司云南 紅河 661400）

探討全數(shù)字地形測(cè)圖在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

李成銀 張華平

（紅河礦業(yè)有限公司云南 紅河 661400）

全數(shù)字地形測(cè)圖是在現(xiàn)代制圖技術(shù)的支持下發(fā)展起來的高新測(cè)圖技術(shù)，在GPS、GIS等相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展的情況下，促進(jìn)了全數(shù)字地形測(cè)圖的快速發(fā)展以及廣泛應(yīng)用。全數(shù)字內(nèi)外業(yè)一體化地形測(cè)圖技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，其不僅可以促進(jìn)礦山建設(shè)，并且為其提供充分的技術(shù)支撐，提高了生產(chǎn)效率。本文對(duì)全數(shù)字地形測(cè)圖的基本原理進(jìn)行分析，并且對(duì)其具體應(yīng)用進(jìn)行闡述，供相關(guān)人士參考。

大比例尺；全數(shù)字；地形測(cè)圖

1 引言

地形測(cè)量工作主要分為兩類：控制測(cè)量、地物、地貌測(cè)量。傳統(tǒng)測(cè)量方法稱為白紙測(cè)圖，需要將平板儀測(cè)圖以及經(jīng)緯儀（或者是側(cè)路經(jīng)緯儀）測(cè)圖。傳統(tǒng)的測(cè)圖方法采用解析方法以及極坐標(biāo)法，最終做成了模擬式圖解圖。由于傳統(tǒng)測(cè)圖方法存在缺陷缺點(diǎn)，如成圖周期長(zhǎng)、精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，但均可以被全數(shù)字地形測(cè)圖替代。

2 全數(shù)字地形測(cè)圖的基本原理

應(yīng)用全新的測(cè)圖方法是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)以及現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。全數(shù)字地形測(cè)圖技術(shù)綜合了多種測(cè)量工具，如GPS接收機(jī)、電子全站儀以及自動(dòng)化成圖軟件等，通過定位形成模型式數(shù)字圖，如圖1所示。工作流程如下：在傳統(tǒng)的白紙測(cè)圖工作原理之上，借助新型信息科技技術(shù)，建立數(shù)據(jù)管理庫(kù)，對(duì)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理之后轉(zhuǎn)化為所需的地形圖。全數(shù)字地形測(cè)圖和白紙測(cè)圖相較而言，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：①突破的傳統(tǒng)測(cè)量工作的局限性，從首級(jí)控制到最終成圖都實(shí)現(xiàn)了一體化作業(yè)，這樣就減少了室外作業(yè)量，并且有效縮短了成圖的工作時(shí)間；②突破了分級(jí)布網(wǎng)以及逐級(jí)控制的工作原則，單獨(dú)的測(cè)區(qū)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)整體布網(wǎng)以及整體平差工作，且可以將控制網(wǎng)綜合使用，所以，控制點(diǎn)的數(shù)量更少，圖根控制的加密可以和碎步測(cè)量工作同時(shí)進(jìn)行；③碎部點(diǎn)的記錄需要充分遵循相關(guān)要求中的規(guī)定格式進(jìn)行，并且該格式可以和數(shù)字測(cè)圖軟件相兼容，以實(shí)現(xiàn)測(cè)圖軟件對(duì)固定對(duì)象的有效識(shí)別，可以將其和數(shù)據(jù)庫(kù)相連接，在測(cè)量碎部點(diǎn)過程中，可以隨意建設(shè)測(cè)站，也可以重復(fù)利用，在確定碎部點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，通常都是使用極坐標(biāo)形式，另外，也可以根據(jù)工作的實(shí)際要求靈活選用導(dǎo)線法、直角偏距法、交會(huì)法、方向交會(huì)法、對(duì)稱點(diǎn)等，對(duì)于編碼的選擇來說，可以根據(jù)測(cè)區(qū)的工作進(jìn)度合理選擇無碼作業(yè)或者是編碼作業(yè)形式；④碎部量測(cè)中不會(huì)受到外部環(huán)境以及圖幅邊界的限制，外業(yè)也可以不分幅作業(yè)，由內(nèi)業(yè)成圖時(shí)自動(dòng)進(jìn)行分幅與接邊處理。

圖1 數(shù)字地形測(cè)圖示意圖

3 數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

3.1 人員與硬件設(shè)備配置

將數(shù)字化測(cè)圖作業(yè)組作為主要單位，每組共有6個(gè)成員，每組都必須配備4名以上可以熟練操作計(jì)算機(jī)并且具有豐富外業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)的工作人員，基本作業(yè)模式是4人負(fù)責(zé)外業(yè)操作，2人負(fù)責(zé)內(nèi)業(yè)操作。

3.2 控制測(cè)量

礦山大多處于比較偏遠(yuǎn)的山區(qū)，其地形地貌也比較復(fù)雜，施工操作的難度大，但是可以通過區(qū)域內(nèi)布置的高精度控制網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測(cè)圖，將已知的控制網(wǎng)點(diǎn)作為圖根點(diǎn)，滿足測(cè)圖的相關(guān)要求。若控制網(wǎng)不能滿足測(cè)圖區(qū)域的測(cè)量工作要求，就需要借助GPS布設(shè)數(shù)字化控制網(wǎng)，也可以通過紅外距布設(shè)一、二級(jí)紅外測(cè)距導(dǎo)線點(diǎn)作為首級(jí)控制的加密?；诖?，需要依據(jù)工作實(shí)際需要對(duì)各個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行控制，如控制點(diǎn)等級(jí)以及限制圖根控制的發(fā)展層次等，從而保證測(cè)量結(jié)果的精確度。

3.3 野外數(shù)據(jù)采集及編輯處理

在測(cè)量區(qū)域內(nèi)布置均勻的圖根級(jí)點(diǎn)，通過RTK采集信息，在滿足了測(cè)量半徑的條件下，需要在控制點(diǎn)上設(shè)立中心站架，從而對(duì)測(cè)站進(jìn)行針對(duì)化設(shè)置，并且在另外兩個(gè)控制點(diǎn)上設(shè)置流動(dòng)站，再模型階段，當(dāng)精度顯示為0.999…時(shí)，在已知控制點(diǎn)上廣泛采集數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)時(shí)顯示器上顯示的衛(wèi)星顆數(shù)不小于6顆時(shí)，精度高達(dá)mm時(shí)，對(duì)其進(jìn)行固定、存儲(chǔ)，將測(cè)得的數(shù)據(jù)和已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和核查，若基本符合再進(jìn)行地形點(diǎn)測(cè)量，顯示器會(huì)自動(dòng)記錄每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)以及點(diǎn)號(hào)。通過成圖軟件，將野外采集的數(shù)據(jù)均輸入計(jì)算機(jī)，然后經(jīng)過處理計(jì)算繪制地物，地形由外業(yè)采集的高程點(diǎn)自動(dòng)生成等高線。繪制的地形圖必須信息全面，并進(jìn)行合理刪減，使用的圖式符號(hào)比較正確，但是需要注意的是顯示和地質(zhì)勘查相關(guān)的重點(diǎn)元素。地形圖中地物點(diǎn)對(duì)于周邊控制點(diǎn)的平面位置中，需要將誤差控制在0.6mm以內(nèi)，高程中誤差也需要控制在在1/2等高距以內(nèi)。

3.4 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理及成圖

內(nèi)業(yè)將電子手簿借助接口軟件對(duì)通訊進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終生成的碎部點(diǎn)坐標(biāo)以及編碼的數(shù)據(jù)文件，經(jīng)過成圖軟件處理分析之后，計(jì)算機(jī)可以通過外業(yè)給出的連線信息以及相應(yīng)編碼對(duì)應(yīng)的圖示符號(hào)顯示。最終繪制出的地形圖比較直觀，但是其根據(jù)草圖標(biāo)記點(diǎn)對(duì)信息進(jìn)行篩選，如對(duì)連線等進(jìn)行編輯處理，所以信息不完整。將數(shù)字化成圖軟件生成的地形圖以及矢量化地形圖進(jìn)行組接，也就形成了信息比較完整的數(shù)字化地形圖。數(shù)字化成圖，最后的處理結(jié)果就是將野外測(cè)量信息如編碼、數(shù)據(jù)、點(diǎn)號(hào)等轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，將其輸入到計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過特殊處理生成可供成圖軟件調(diào)用的相應(yīng)文件，當(dāng)成圖軟件在處理信息時(shí)，通過計(jì)算、圖形編輯功能，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行刪線、連線、修改、注記、整飾等一系列編輯處理之后，生成與地面類似的圖形和符號(hào)，最后再以數(shù)字形式存盤、輸出以及管理。

4 新時(shí)期地形測(cè)量中測(cè)量數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展

4.1 數(shù)字測(cè)圖

對(duì)于精度不達(dá)標(biāo)的地形圖，可以采用數(shù)字測(cè)圖技術(shù)開展數(shù)字測(cè)量工作，計(jì)算機(jī)技術(shù)在數(shù)字測(cè)圖中占據(jù)十分重要的地位，只需在計(jì)算機(jī)中安裝適用的專業(yè)軟件，在其外部連接輸出以及輸入設(shè)備，這樣就可以對(duì)測(cè)圖信息進(jìn)行統(tǒng)一管理以及分析處理，從而形成了一套較為成熟的流程化測(cè)量工作程序。當(dāng)前我國(guó)很多企業(yè)中的測(cè)量單位都是采用一體化的數(shù)字測(cè)圖方式。數(shù)字化繪圖和傳統(tǒng)手工繪圖工作來說，其優(yōu)勢(shì)顯著：①一圖多用，數(shù)字化繪圖可以按照不同要求繪制不同比例尺的地形圖，但是傳統(tǒng)繪圖大多都是手工完后，需要依據(jù)工程布局的差異開展差異化的測(cè)量工作，與此相比，數(shù)字化繪圖技術(shù)提高了工作效率；②數(shù)字化繪圖要求更高，可以借助全站儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)坐標(biāo)采集數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域地形進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)了外延數(shù)據(jù)采集，這樣精簡(jiǎn)了工作流程，可以省去讀數(shù)、計(jì)算以及站點(diǎn)繪圖等，可以直接避免人工操作失誤；③數(shù)字化繪圖工作時(shí)間段，畫面更加美觀，可以便于存儲(chǔ)以及查看分析，減少了人工工作量，并且提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。數(shù)字化繪圖可以綜合CAD制圖技術(shù)，這樣技術(shù)人員可以獲得地形圖上中某個(gè)具體點(diǎn)的坐標(biāo)以及測(cè)點(diǎn)之間的間隔距離，替代了傳統(tǒng)三角板或者是比例尺讀圖方法，測(cè)得的數(shù)據(jù)實(shí)效性更高。

4.2 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量成圖

數(shù)字測(cè)圖的主要發(fā)展趨勢(shì)就是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量成圖，就其根本來說，其和傳統(tǒng)名工作模式來說，工作方式以及工作原理有所差異，數(shù)字測(cè)圖工作過程中，主要是采用數(shù)字?jǐn)z影機(jī)采集數(shù)據(jù)以及影響，并通過計(jì)算機(jī)的相關(guān)軟件制作所需的數(shù)字影響，可以建立相應(yīng)的數(shù)字模型，最后合成數(shù)字化圖像。數(shù)字?jǐn)z影成像中其最大優(yōu)勢(shì)就是可以支持室內(nèi)作業(yè)，其基本不會(huì)受到外部環(huán)境的影響造成數(shù)據(jù)有效性降低。對(duì)于技術(shù)要求較高的測(cè)量工作來說，如城市密集地區(qū)的測(cè)量，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量成圖技術(shù)同樣適用，這類新型技術(shù)提高了成圖的清晰度與準(zhǔn)確度。例如，現(xiàn)代星載以及機(jī)載傳感器的應(yīng)用，使得拍攝的圖像具有較高的保真性。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：一方面，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用保證了影像地形測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)以及基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和有效性，另外一方面，影像測(cè)量技術(shù)經(jīng)過短時(shí)間的發(fā)展，其地形測(cè)量中已建立了初步的光學(xué)模擬技術(shù)體系，在短期實(shí)踐之后，對(duì)其進(jìn)行了完善和升級(jí)改造，已經(jīng)步入了信息化影像測(cè)量技術(shù)體系發(fā)展階段。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，礦山測(cè)量工作中數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用可以有效促進(jìn)礦山生產(chǎn)，提高礦山開采效率，在一定程度上保證礦山測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性以及生產(chǎn)的安全性。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，測(cè)量技術(shù)水平不斷提升，在地形測(cè)量工作中節(jié)省了工作時(shí)間，減少了人工工作量。目前測(cè)量自動(dòng)化以及測(cè)量數(shù)字化可以模擬人腦思維方式促進(jìn)數(shù)據(jù)處理工作，由此可見，需要加強(qiáng)研究，提高技術(shù)水平，加強(qiáng)實(shí)踐研究，這是未來礦山測(cè)量發(fā)展主要趨勢(shì)。

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1004-7344（2016）16-0132-02

2016-5-22