莊景遺

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

摘 要：礦山生產(chǎn)建設過程中離不開測量工作，通過數(shù)字化技術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)字化測量技術在礦山測量中的具體應用情況進行簡單討論和分析。

關鍵詞：礦山測量 三維可視化技術 GPS技術 GIS技術 RS技術

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)字化測量技術是近年來發(fā)展起來的一種比較精確的測量技術，在礦山測量中應用越來越多，研究數(shù)字化測量技術在礦山測量中的具體應用對于礦山測量工作的開展有著現(xiàn)實意義。

1 數(shù)字化測量技術概述

數(shù)字化測量技術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、三維可視化技術、RS技術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)字化測量技術中利用計算機仿真技術，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)決策以及應急預警提供參考。數(shù)字化測量技術應用時可以結(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，能夠有效減少礦山測量工作的勞動強度。

2 數(shù)字化測量技術在礦山測量中的具體應用

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

2.1 空間信息技術在礦山測量中的應用

（1）GPS技術在礦山測量中的應用。GPS技術、RS技術等都屬于空間信息技術。GPS技術最開始是應用于軍用領域中，隨著科學技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段GPS技術已經(jīng)廣泛地應用于民用領域。GPS系統(tǒng)應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技術可以完成煤礦近井控制網(wǎng)布設、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)的建設就十分有必要，利用GPS技術可以完成地面近井控制網(wǎng)布設工作；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，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)域設置對應的參考基準，然后布設沉陷區(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，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，以此為基礎評估出礦區(qū)采空區(qū)的安全系數(shù)。利用GPS技術還可以監(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)星可見性預報表、衛(wèi)星幾何圖形強度因子預報表等，GPS監(jiān)測控制網(wǎng)通過邊連式連接方式布設，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，但由于GPS技術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技術與其他的測繪技術結(jié)合起來使用。

（2）RS技術（遙感技術）在礦山測量中的應用。遙感技術是基于電磁波理論產(chǎn)生的一種探測技術，隨著科學技術的迅速發(fā)展，遙感技術發(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技術進行傳送。遙感技術應用過程中離不開信息傳輸設備、遙感平臺、遙感器、圖像處理設備、接收裝置等設備，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技術在礦山測量中的應用。GIS技術也就是地理信息系統(tǒng)，利用GIS技術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，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。endprint

2.2 三維可視化技術在礦山測量中的應用

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，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支持。利用三維可視化技術可以完成礦山地質(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。三維可視化技術的應用，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，相關工作人員要對各種數(shù)字化技術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，保證礦山生產(chǎn)工作順利高效開展。

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