秦 杰/四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊

“3S”技術在我國礦山測量中的應用

秦 杰/四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊

【摘 要】在新時期測繪新技術的應運而生為礦山測量技術的進步注入了巨大的活力，特別是“3S”技術的發(fā)展，成為礦山測量學取得新發(fā)展、新突破的關鍵。本文首先說明了礦山測量的現(xiàn)代任務及其在“3S”技術應用的意義，然后闡述了“3S”技術在我國礦山測量中的應用。

【關鍵詞】“3S”技術；GPS-RTK；GIS；RS；礦山測量

一、礦山測量的現(xiàn)代任務及其在“3S”技術應用的意義

礦山測量的現(xiàn)代任務是：在礦山勘探、設計、開發(fā)和生產(chǎn)運營的各個階段，對礦區(qū)地面和地下的空間、資源、(以礦產(chǎn)和土地資源為主)和環(huán)境信息進行采集、存儲、處理、顯示、利用，為合理、有效地開發(fā)資源、保護資源、保護環(huán)境、治理環(huán)境服務，為工礦區(qū)的持續(xù)發(fā)展報務。為了實現(xiàn)其現(xiàn)代任務，礦山測量必須充分應用現(xiàn)代測繪儀器和技術，將先進的現(xiàn)代技術同礦山測量的實際工作、具體特點相結合，拓寬礦山測量的生存空間和業(yè)務范圍，促進礦山測量的改革和發(fā)展，適應市場經(jīng)濟體制和礦山體制改革的需要。在新時期測繪新技術的應運而生為礦山測量技術的進步注入了巨大的活力，特別是“3S”技術的發(fā)展，成為礦山測量學取得新發(fā)展、新突破的關鍵。

二、“3S”技術在我國礦山測量中的應用

（一）GPS-RTK技術的應用

1.概述。

采用載波相位觀測量為根據(jù)，實時動態(tài)差分法(RKT)是一種新的常用的GPS測量技術。在基準站上，GPS接收機對經(jīng)過其上方的可見衛(wèi)星進行實時的連續(xù)性觀測，利用無線電等設備傳遞發(fā)送到用戶觀測站;在用戶觀測站，對于基準站獲取的數(shù)據(jù)采取實時接收，之后利用相對定位的原理，顯示出能保證觀測站精度達到厘米級的三維坐標。該結果可以實時的反映出基準站和觀測值用戶坐標解算的收斂情況，并根據(jù)該收斂情況來判斷其質(zhì)量，從而達到在減少觀測數(shù)量的同時能夠提高效率。

2.在礦山測量中具體應用。

（1）內(nèi)業(yè)準備

結合具體的礦區(qū)情況和礦山測量所有的特點進行準備工作，主要有:

①由項目情況確認工程名稱。

②獲取工程范圍內(nèi)的控制點并進行分析和實地考察，判斷控制點形成的控制網(wǎng)是常規(guī)的還是GPS網(wǎng)，并確保這些點可作為基準點。

③確認參數(shù)設置：一般情況下，在基準站，數(shù)據(jù)采樣率為4～5s；在流動站，為1～2s。高度截止角在通常情況下設置為10度。

（2）求解工程相對測區(qū)的轉換參數(shù)

一般的礦山測量坐標系是北京坐標系或者獨立的坐標系，意味著需要進行WGS-84坐標系與該坐標系之間的轉換。

①在測區(qū)較大的情況下，需事先測定出由同一高等級控制點的兩種坐標求取的具體的轉換參數(shù)，在實際作業(yè)即GPS-RTK下，直接輸入獲取的參數(shù)和坐標。

②在RTK工作時也可實時求取轉換參數(shù)：具體為先建立基準站，要求在視野開闊的地方，四周無高大建筑和樹木群，實時單點定位WGS-84坐標，然后聯(lián)測三個以上的高等級控制點作為流動站，從而聯(lián)合解算出坐標參數(shù)。

（3）基準點的安置和測定

基準站的安置在滿足下列條件下可保障精度的同時提高效率。

①基準站一般設立在己知精確坐標的控制點上，但是如一些未知點的條件較好也可設立。

②對于基準站安置環(huán)境，需設立在視野開闊、地勢較高、電臺覆蓋區(qū)域良好的地點，并優(yōu)先考慮將基準站安置在測區(qū)中央地區(qū)，方便數(shù)據(jù)信號的傳輸。由于電磁波會影響到數(shù)據(jù)的傳輸，需盡量避開有較多電磁波干擾的地方。

（4）野外作業(yè)過程

利用GPS-RTK整個野外作業(yè)實測的過程為：

①在基準站GPS接收機的實時動態(tài)差分系統(tǒng)中輸入獲取的測區(qū)坐標的轉換參數(shù)；

②安置GPS接收機于選定的有良好條件的基準站上，打開后輸入該站點的坐標和天線高，接收機會利用轉換參數(shù)將該坐標轉換到WGS-84坐標系統(tǒng)下；

③基準站實時接收衛(wèi)星信號，并將觀測值、工作狀態(tài)等信息發(fā)送出去；

④流動站接收機在接收衛(wèi)星信號的同時獲取來自基準站的數(shù)據(jù)，從而聯(lián)合生成該流動點的WGS-84坐標系下，再利用轉換參數(shù)，計算得到其地方坐標系下的數(shù)據(jù)，實時顯示供測量人員利用。

（二）GIS技術在礦山測量中的應用

地理信息系統(tǒng)GIS（GeographicalInformationSystem）是采集、存儲、管理、描述、分析地球表面及空間和地理分布有關的數(shù)據(jù)的理論和技術的總稱。單一的信息源信息往往是片面的，需要對這些眾多復雜而又相互關聯(lián)的內(nèi)容進行更接近本質(zhì)的認識，地理信息系統(tǒng)的多源數(shù)據(jù)綜合分析和數(shù)據(jù)管理能力可以給具有空間屬性的基礎地質(zhì)資料、地球物理、地球化學以及遙感等異源數(shù)據(jù)提供一個良好的融合平臺。

1.基于GIS技術建立多源數(shù)據(jù)找礦模型。

基礎地質(zhì)資料、地球物理、地球化學以及遙感等信息從不同的側面反映了地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象的某些特征，它們既相互獨立又彼此聯(lián)系。單一的信息源所提供的信息往往是片面的，需要對這些眾多復雜而又相互關聯(lián)的內(nèi)容進行更深入、更貼近本質(zhì)的認識，地理信息系統(tǒng)的多源數(shù)據(jù)綜合分析和數(shù)據(jù)管理能力給這些具有空間屬性的異源數(shù)據(jù)提供了一個良好的融合平臺。

2.三維礦山。

隨著地理信息系統(tǒng)、科學可視化技術和地質(zhì)信息計算機模擬技術的發(fā)展，近10多年來，三維地學模擬(3DemesionGeoscienceModeling，簡稱3DGM)已成為地學與信息科學的交叉技術前沿和攻關熱點。三維礦山是礦山客觀實體的一個模型描述，是3DGM理念的一個具體實現(xiàn)。通過三維礦山的建設，地質(zhì)、礦業(yè)界人士能夠更直觀、更精確地圈定礦體邊界，了解不同礦體分布的三維形態(tài)，準確地解譯和圈定地下地質(zhì)體，借以指導礦業(yè)開發(fā)和深部找礦預測。

（三）RS技術在礦山測量中的應用

RS（RemoteSensing）技術是在不直接接觸的情況下，對目標物或自然現(xiàn)象遠距離感知的一門探測技術，具體的講，是指在高空和外層空間的各種平臺上，

運用各種傳感器獲取反映地表特征的各種數(shù)據(jù)，通過傳輸，變換和處理，提取有用的信息，實現(xiàn)研究地物空間形狀、位置、性質(zhì)、變化及其與環(huán)境的相互關系的一門現(xiàn)代應用技術科學。

米級、亞米級地面分辨率遙感圖像的商業(yè)應用，使得利用遙感圖像進行大比例尺地形圖測繪成為可能。如1999年9月24日美國空間成像公司(SpaceImaging)發(fā)射的IKONOS-2高分辨率衛(wèi)星，其全色波段的地面分辨率為1米;2001年10月18日美國DigitalGlobe/EarthWatch公司發(fā)射的QuickBird高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星，其全色波段空間分辨率為0.61米。實驗證明，IKONOS全色影像可以制作1:5000的影像圖，QuickBird全色影像可以制作1:2500的影像圖。此外，近年來高分辨率遙感影像在土地資源調(diào)查、采礦塌陷地的提取、礦山生態(tài)環(huán)境調(diào)查、地質(zhì)災害調(diào)查等方面也得到了廣泛的應用。

三、結語

綜上，隨著空間技術、計算機技術、通訊技術和信息技術的發(fā)展，傳統(tǒng)測繪學科的技術體系、研究領域和學科目標都發(fā)生了深刻的變化。測繪學逐步發(fā)展為內(nèi)涵更為豐富的“地球空間信息學”。礦山測量學作為測繪學的一個分支，在“3S”技術的推動下，正朝著“礦山空間信息學”的方向發(fā)展。

參考文獻:

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