羅發(fā)明，高中文，陶歆貴

（1.上海元測(cè)工程技術(shù)有限公司，上海 浦東 200120；2.北京三友宇天測(cè)繪有限公司，北京 石景山區(qū) 100043；3.廣東銳建勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 中山 528400）

1 引言

礦山測(cè)量是在新中國(guó)成立以后逐步發(fā)展起來的，經(jīng)過六十多年的發(fā)展，它已在礦山與地質(zhì)、采礦、礦建、安全環(huán)保等學(xué)科中呈現(xiàn)出既相互獨(dú)立又彼此滲透、交融的態(tài)勢(shì)。近年來由于有光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、衛(wèi)星空間定位技術(shù)（GPS）、地理信息技術(shù)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）等一系列的新學(xué)科、新技術(shù)的支撐,當(dāng)今的礦山測(cè)量工作已經(jīng)從原來單純利用測(cè)量、計(jì)算和繪圖來確定空間三維坐標(biāo)的學(xué)科,逐步發(fā)展成為與空間三維坐標(biāo)有關(guān)的一切幾何、地理、自然資源以及物理屬性等方面的測(cè)繪地理信息科學(xué)［1］。

幾年來，作為江銅集團(tuán)的骨干礦山——德興銅礦經(jīng)過全礦測(cè)量工作者的共同努力，逐步建立健全了礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)、地質(zhì)測(cè)量集成平臺(tái)的開發(fā)與應(yīng)用、采區(qū)邊坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、礦山管線信息系統(tǒng)及現(xiàn)狀總圖派生出來的礦山環(huán)保設(shè)施布置圖、安全危險(xiǎn)源分布圖、土地征地界線與復(fù)墾專題現(xiàn)狀圖，從而基本建立了大型露天礦山地理信息系統(tǒng)，并正在為礦山安全高效地組織生產(chǎn)而提供礦山地理信息服務(wù)！

2 礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的建立［2］

德興銅礦采礦、選礦、尾礦及輔助設(shè)施等工業(yè)場(chǎng)地分布在南北13.5km，東西13公km，即：東至鐵羅山、南至富家塢、西至張家畈、北至樂安江的范圍內(nèi)，總面積約83km2，共有1∶1000地形藍(lán)圖381幅。系統(tǒng)的建立首先是對(duì)這381幅地形藍(lán)圖，逐一進(jìn)行300dpi分辨率，黑白兩值掃描，形成bmp圖片文件；再由清華三維公司開發(fā)的EPSCAN 2000掃描矢量化平臺(tái)上數(shù)字化［3］，生成dwg文件后，按圖幅編號(hào)進(jìn)庫，再在CAD繪制總平面示意分幅圖上，利用CAD自帶的插入菜單下的超鏈接工具，完成所有圖幅的GIS數(shù)據(jù)庫的鏈接，形成礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息［3］系統(tǒng)，上傳礦山內(nèi)部網(wǎng)服務(wù)器，授權(quán)給有權(quán)用戶，有權(quán)用戶可根據(jù)用戶名及密碼調(diào)用，現(xiàn)已廣泛服務(wù)礦山生產(chǎn)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。

3 礦山地理信息采集口——地質(zhì)測(cè)量集成平臺(tái)的開發(fā)與應(yīng)用［4］

礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)形成后，礦山生產(chǎn)建設(shè)過程中，采區(qū)、排土場(chǎng)、尾礦庫等作業(yè)區(qū)域不斷發(fā)生變化，為確保礦區(qū)地理信息的現(xiàn)勢(shì)性、實(shí)用性，必須對(duì)礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息進(jìn)行及時(shí)更新，這就給礦山測(cè)量工作者提出了礦山地理信息采集口——地質(zhì)測(cè)量集成平臺(tái)開發(fā)的新課題。為此，礦山組織測(cè)繪及計(jì)算機(jī)技術(shù)骨干，研發(fā)出了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的德興銅礦地質(zhì)測(cè)量集成平臺(tái)。平臺(tái)系統(tǒng)以AutoCAD2000為基本應(yīng)用環(huán)境，以全新的ObjectARX2000作為開發(fā)工具,利用Microsoft Visal C++6.0、PowerBuilder8.0(DiCe.exe)為基礎(chǔ)面向?qū)ο蟮拈_發(fā)環(huán)境及應(yīng)用程序接口，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用最新版的SQL Server2000，Microsoft面向分布式客戶機(jī)/服務(wù)器計(jì)算的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS），是一種跨平臺(tái)的交互式語言。軟件的操作系統(tǒng)為WindowsXP。使平臺(tái)實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）實(shí)現(xiàn)觀測(cè)方法的設(shè)置、控制點(diǎn)的管理、后方交會(huì)觀測(cè)數(shù)據(jù)和碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)的輸入、后方交會(huì)的數(shù)據(jù)計(jì)算，能實(shí)現(xiàn)支點(diǎn)極坐標(biāo)的計(jì)算，形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫；（2）能快捷調(diào)用測(cè)量碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)作出月末驗(yàn)收線并保存，依據(jù)月末驗(yàn)收線及底板高程數(shù)據(jù)，計(jì)算采礦量、存礦量、出礦量，可編輯繪制出月末采區(qū)、排土場(chǎng)、尾礦庫現(xiàn)狀圖；可及時(shí)更新礦山地理信息數(shù)據(jù)庫，確保礦區(qū)地理信息的現(xiàn)勢(shì)性、實(shí)用性，滿足礦山生產(chǎn)設(shè)計(jì)的需要。

4 采區(qū)邊坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的應(yīng)用［5］

露天采區(qū)邊坡的穩(wěn)定是采礦安全高效生產(chǎn)的前提，采區(qū)邊坡監(jiān)測(cè)是測(cè)量工作者對(duì)礦山安全工作的重要貢獻(xiàn)之一，邊坡監(jiān)測(cè)不論采用全站儀常規(guī)測(cè)量還是采用GPS的無人值守觀測(cè)，采集的坐標(biāo)數(shù)據(jù)均可生成不同時(shí)段的Excel數(shù)據(jù)，邊坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)就是基于Excel數(shù)據(jù)完成測(cè)點(diǎn)垂直沉降、水平位移等變形過程、變形速度及報(bào)警的窗口形象顯示系統(tǒng)。目前已在該礦露天采區(qū)邊坡變形監(jiān)測(cè)工作中廣泛應(yīng)用，極大地提高了礦山邊坡監(jiān)測(cè)后期數(shù)據(jù)處理與穩(wěn)定性分析的工作效率。

5 礦山管線信息系統(tǒng)的建立與應(yīng)用［6］

礦山采礦、選礦、尾礦輸送、生產(chǎn)、生活水的供給與排放等各種工業(yè)管線、地下隱蔽工程均為礦山生產(chǎn)建設(shè)過程中不可或缺的工業(yè)血脈信息，建立管線信息系統(tǒng)，為礦山生產(chǎn)建設(shè)有序管理與日后維修創(chuàng)造條件。礦山管線包括架空管線與地下管線。

架空管線地理信息的采集：野外進(jìn)行實(shí)地調(diào)查時(shí)，將調(diào)查的各種管線參數(shù)及網(wǎng)絡(luò)關(guān)系標(biāo)繪在1∶1000地形工作圖上；RTK GPS實(shí)測(cè)管線特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)；最后將結(jié)果輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并標(biāo)注相應(yīng)的參數(shù)。

地下管線地理信息的采集：用SUBSITE 65和RD 400 PXL專業(yè)管線探測(cè)儀，運(yùn)用電磁法探測(cè)上水管、下水管（溝）、動(dòng)力電纜、熱力管、酸性水輸送管、尾礦輸送管、精礦輸送管等金屬管線；非金屬管線（溝）采用探測(cè)與調(diào)查相結(jié)合的方法標(biāo)測(cè)。地下管線特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)RTK GPS按要求實(shí)測(cè)。探測(cè)結(jié)果通過不同的顏色標(biāo)記在CAD圖上，匯審管線有無遺漏、網(wǎng)絡(luò)關(guān)系是否正確等；最后以武勘院開發(fā)的《青山智能測(cè)繪與管理系統(tǒng)》（簡(jiǎn)稱“青山智繪SMS”）為平臺(tái)，結(jié)合礦山實(shí)際，以O(shè)DBC為數(shù)據(jù)接口，能與CAD的標(biāo)準(zhǔn)交換文件（dxf）、地理信息系統(tǒng)軟件Mapinfo的交換文件（mif）直接轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出，提供多種繪圖、編輯工具，方便快捷地對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、圖形進(jìn)行增加、刪除、修改、替換、標(biāo)注，實(shí)現(xiàn)管線幾何、空間、屬性數(shù)據(jù)查詢；能進(jìn)行管線碰撞分析，可統(tǒng)計(jì)出緩沖區(qū)內(nèi)的建構(gòu)筑物的數(shù)量、面積等；可根據(jù)分層情況，生成各種地下管線專題圖、專業(yè)圖，也可選取多圖層疊加生成綜合圖；并成功應(yīng)用于礦山建設(shè)工程中。

6 總圖信息動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)及其派生的專題現(xiàn)狀圖

基于礦區(qū)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)，對(duì)礦區(qū)總圖分層、分塊，根據(jù)礦山地質(zhì)測(cè)量集成平臺(tái)生成的現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)，及時(shí)更新，按照礦山生產(chǎn)建設(shè)目的的不同，通過改變地理信息數(shù)據(jù)的特性，按照專題屬性不同分層、分塊，刪層、刪塊，編制出諸如：礦山環(huán)保設(shè)施布置圖、安全危險(xiǎn)源分布圖、土地征地界線與復(fù)墾專題現(xiàn)狀圖，采區(qū)及排土場(chǎng)現(xiàn)狀圖，尾礦庫現(xiàn)狀圖等用途不一的專題圖件及數(shù)據(jù)庫，極大地滿足礦山生產(chǎn)發(fā)展的需要。

7 新技術(shù)在礦山測(cè)量的應(yīng)用方向

綜上所述，在科技大發(fā)展的今天，礦山露天礦山地理信息系統(tǒng)在廣大礦山測(cè)量工作者的不懈努力下初具規(guī)模。但我們也應(yīng)清醒看到，當(dāng)今礦山測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步在發(fā)展層面上已充分應(yīng)用了光電技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，然而在無人機(jī)數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)［7］、雷達(dá)邊坡變形監(jiān)測(cè)技術(shù)［8］等一系列的新學(xué)科、新技術(shù)應(yīng)用層面上做的還不夠。為此，我們還需努力的方向是：

（1）近年來，我國(guó)在無人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)方面也蓬勃發(fā)展。現(xiàn)在的無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)具有影像分辨率高、升空準(zhǔn)備時(shí)間短、操作控制容易、起降場(chǎng)地要求低、作業(yè)效率高的特點(diǎn)，很好地解決了傳統(tǒng)地形圖測(cè)繪面臨的困難，航測(cè)也成為地形圖測(cè)繪的新趨勢(shì)。為此，應(yīng)積極推廣應(yīng)用先進(jìn)的無人機(jī)數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)，進(jìn)行礦區(qū)現(xiàn)狀圖測(cè)繪、礦山作業(yè)量測(cè)量驗(yàn)收，礦山資源開發(fā)、排土場(chǎng)、尾礦庫等地質(zhì)監(jiān)測(cè)方面，鐵運(yùn)、220kV高壓線路的巡視等，大大提高了礦山發(fā)展對(duì)地理信息數(shù)據(jù)更新的要求，在礦山地理信息更新工作中作出新貢獻(xiàn)，從而更好地服務(wù)礦山生產(chǎn)。

（2）推廣雷達(dá)技術(shù)在露天邊坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

目前邊坡變形監(jiān)測(cè)雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)獲得廣泛的應(yīng)用，這項(xiàng)新的技術(shù)與傳統(tǒng)邊坡變形監(jiān)測(cè)方法相比，使用雷達(dá)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)有以下優(yōu)點(diǎn)：

①監(jiān)測(cè)精度高，雷達(dá)能以毫米以下級(jí)精度獲取邊坡變形數(shù)據(jù)；

②測(cè)量可覆蓋整個(gè)邊坡；

③系統(tǒng)可自動(dòng)獲得或讀取已有的DTM（數(shù)字地形圖）數(shù)據(jù)，兼容多種GIS數(shù)據(jù)，在三維環(huán)境下顯示監(jiān)測(cè)結(jié)果；

④空間分辨率高，能監(jiān)測(cè)到被測(cè)區(qū)域表面很小的區(qū)域變形，采樣間隔短，方便確定目標(biāo)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)最大位移發(fā)生的位置，便于風(fēng)險(xiǎn)管理，可避免常規(guī)監(jiān)測(cè)中常發(fā)生的采樣周期間隔較長(zhǎng)和數(shù)據(jù)不連續(xù)或丟失等問題；

⑤監(jiān)測(cè)位置選擇靈活，能夠在較遠(yuǎn)的距離對(duì)存在隱患的邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

⑥無需在被測(cè)邊坡上布設(shè)固定監(jiān)測(cè)設(shè)備，即使發(fā)生邊坡失穩(wěn)事故，也不會(huì)造成監(jiān)測(cè)設(shè)備的損失；

⑦可以對(duì)邊坡事故進(jìn)行全過程的連續(xù)監(jiān)測(cè)，并能在后期對(duì)事故區(qū)域繼續(xù)監(jiān)測(cè)、評(píng)估。

總之，在科技創(chuàng)新促進(jìn)礦山可持續(xù)發(fā)展與全面對(duì)標(biāo)實(shí)現(xiàn)礦山提質(zhì)增效的洪流中，礦山測(cè)量工作者要不斷自我加壓，不斷努力，建立健全現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、功能強(qiáng)大、方便快捷的露天礦山地理信息系統(tǒng)，為礦山安全高效地組織礦山生產(chǎn)，為加快建設(shè)智能礦山貢獻(xiàn)我們測(cè)量人的聰明才智！