于宏宇

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽110000）

當(dāng)今社會的科技發(fā)展水平不斷提高，使社會發(fā)展進(jìn)入到了數(shù)學(xué)化趨勢。在地質(zhì)工程方面，數(shù)字成像和制圖技術(shù)在采礦業(yè)中的應(yīng)用可以提高效率和經(jīng)濟(jì)效益，同時提高采礦質(zhì)量[1]。礦山的工程地質(zhì)學(xué)是一個非常復(fù)雜的工程項目。為了有效地實現(xiàn)礦山地質(zhì)工程的發(fā)展目標(biāo)，必須保證采礦的質(zhì)量和效率[2]。傳統(tǒng)的地質(zhì)測繪技術(shù)會出現(xiàn)差異性，使測繪的信息無法滿足礦山工程需求，因此，將新型礦山數(shù)字化測繪技術(shù)應(yīng)用到未來工程發(fā)展當(dāng)中。

1 常見的礦山地質(zhì)工程數(shù)字化測繪技術(shù)

（1）地圖數(shù)字化測繪技術(shù)。數(shù)字化測繪技術(shù)發(fā)展過程中，主要是利用現(xiàn)代化計算機技術(shù)的優(yōu)點，并將其所勘查到的地質(zhì)工程數(shù)據(jù)及制圖輸入到計算機系統(tǒng)中，從而可以實現(xiàn)高效率的測繪信息傳輸。在實現(xiàn)數(shù)據(jù)話測繪時，可以減少工程地質(zhì)的工作量，從而可以提高經(jīng)濟(jì)效益。在傳統(tǒng)的礦山工程開采，通常是利用手動測量技術(shù)，這就增加了現(xiàn)場地質(zhì)工程人員的工作量，并且增加測試地質(zhì)人員的經(jīng)驗與可持續(xù)性。環(huán)境、天氣和其他因素會影響地質(zhì)工作的發(fā)展或準(zhǔn)確性[3]。通過使用計算機技術(shù)和現(xiàn)代電子設(shè)備，地圖和制圖技術(shù)的數(shù)字調(diào)查可以減少地質(zhì)工作期間暴露于不利因素的可能性。數(shù)字化測繪制圖技術(shù)，是以衛(wèi)星觀測進(jìn)行定位為基礎(chǔ)，利用定位系統(tǒng)將礦山工程進(jìn)行測繪，從而實現(xiàn)礦山地質(zhì)工程數(shù)字制圖的形成[4]。

（2）數(shù)字化成圖系統(tǒng)測繪技術(shù)。數(shù)字系統(tǒng)的勘測技術(shù)是基于地質(zhì)和地球物理勘測數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，并結(jié)合了先進(jìn)的電氣設(shè)備和智能軟件，從而實現(xiàn)智能化信息技術(shù)測繪。該技術(shù)實際發(fā)展與應(yīng)用，是對現(xiàn)場調(diào)查人員提出了嚴(yán)格的要求，對現(xiàn)場進(jìn)度的制度要利用經(jīng)驗來分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)[5]。礦山的巖土工程服務(wù)部門提供的大地測量和制圖數(shù)據(jù)，數(shù)字制圖系統(tǒng)的后續(xù)工作。傳統(tǒng)的采礦地質(zhì)和工程地質(zhì)工作需要大量的人力和時間，大地測量和制圖技術(shù)可以理想地解決此問題。將電子手冊與全站儀進(jìn)行應(yīng)用，可以加快地質(zhì)勘查工作，從而可以減輕工程難度，使地質(zhì)勘查質(zhì)量及精準(zhǔn)度得到提高，實現(xiàn)了良好的地質(zhì)工程勘查狀態(tài)。

2 數(shù)字化測繪的定義

當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，其數(shù)字勘測技術(shù)的發(fā)展可以分為四個階段：從遙感技術(shù)（RS），地理信息技術(shù)（GIS），全球定位技術(shù)（GPS）到數(shù)字技術(shù)和其他新技術(shù)。GPS、GIS、遙感、數(shù)字大地測量學(xué)和制圖學(xué)等技術(shù)的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使其有可能實施新的科學(xué)有效的工程測量方法。

其中，數(shù)字測量與制圖技術(shù)已成為礦山測量技術(shù)的新寵。它已得到采礦主管的高度贊譽，并廣泛用于礦山勘測中。通常數(shù)字大地測量技術(shù)體現(xiàn)在五個主要系統(tǒng)中，即收集、計劃、功能、包裝和主要系統(tǒng)。數(shù)字成像和制圖技術(shù)的使用更適合于礦山勘探、設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)和運營的各個階段。它結(jié)合了礦山測量與現(xiàn)代技術(shù)，擴(kuò)大了礦山測量的生活空間和范圍，并為礦山測量的改進(jìn)和發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。這更符合市場經(jīng)濟(jì)和采礦制度的改革。

3 數(shù)字測繪技術(shù)在礦山測量中的優(yōu)勢

借助計算機建模技術(shù)，可以實現(xiàn)數(shù)字勘測和制圖技術(shù)在礦山勘測中的應(yīng)用，該技術(shù)可以在計算機網(wǎng)絡(luò)上直接反映礦山中的地形和地籍信息，并可以直接使用測量數(shù)據(jù)來指導(dǎo)和控制采礦作業(yè)，進(jìn)行以減少不必要的成本并提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效率。

（1）數(shù)字化測繪技術(shù)能降低測量人員的工作強度。在礦山工程測量當(dāng)中，要采用數(shù)字測繪技術(shù)更為校正測量信息，在一定程度上提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品利用率，延長產(chǎn)品使用壽命，有效降低測量師的工作量和復(fù)雜度，工作強度大大縮短了生產(chǎn)周期，根據(jù)測量結(jié)果提高工作效率，并可以在相對較短的時間內(nèi)滿足各種客戶的需求。

（2）相對手工繪圖，數(shù)字化測繪技術(shù)的成圖精度較高。當(dāng)數(shù)字地圖系統(tǒng)正在收集數(shù)據(jù)時，可以使用全站儀自動原位收集和存儲3D地形坐標(biāo)。在工業(yè)數(shù)據(jù)處理中，它可以完全保持現(xiàn)場調(diào)查的準(zhǔn)確性，并減少不必要的錯誤。提高現(xiàn)場效率，顯著降低運營成本，并最大限度地提高經(jīng)濟(jì)效益。

（3）數(shù)字化技術(shù)能完全展現(xiàn)測繪對象的形象和特征。數(shù)字大地測量和制圖技術(shù)可以通過各種媒體技術(shù)（例如計算和建模），在傳統(tǒng)的勘測和制圖過程中更改數(shù)字和符號等無序圖像，更好地存儲數(shù)字產(chǎn)品以及通過各種媒體技術(shù)來充分顯示大地測量和制圖對象的圖像和特征。簡化產(chǎn)品存儲處理并簡化產(chǎn)品修改。使產(chǎn)品保持最新狀態(tài)且不可變形，以避免重復(fù)進(jìn)行測量和制圖，減少測量和制圖紙的浪費，并改善地形圖在工程測量和制圖中的使用。

（4）礦山地質(zhì)工程數(shù)字化測繪技術(shù)的核心能力體現(xiàn)為計算、數(shù)字化記錄儲存。通過轉(zhuǎn)換數(shù)字信息，可以準(zhǔn)確執(zhí)行大地測量和制圖工作以及定位功能。一旦有關(guān)礦山地質(zhì)工程的地質(zhì)信息由于天氣和環(huán)境等外部因素而發(fā)生變化，地質(zhì)人員還可以及時更新數(shù)字勘測和制圖以跟蹤數(shù)字信息。更新數(shù)據(jù)和坐標(biāo)已提高了數(shù)字成像和制圖技術(shù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性?；镜牟傻V地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)完成后，從而有益于計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，這樣可以直接應(yīng)用到地質(zhì)測繪當(dāng)中，可根據(jù)不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與精準(zhǔn)度，可以對其進(jìn)行實時監(jiān)測，并將所監(jiān)測的信息進(jìn)行打印。

4 數(shù)字化測繪技術(shù)在礦山工程測量中的應(yīng)用

4.1 礦山測量任務(wù)

現(xiàn)代礦山測量的主要任務(wù)可概括為：在合理范圍內(nèi)的勘探，設(shè)計，開發(fā)，生產(chǎn)和運營階段，收集，存儲，加工，展示，分析和使用地面和地下空間資源（主要是礦產(chǎn)資源和土地資源）以及有關(guān)礦區(qū)環(huán)境的信息，從而可以有效開發(fā)礦產(chǎn)資源，并要對資源進(jìn)行保護(hù)，使礦山工程得到可持續(xù)發(fā)展。

4.2 數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用

4.2.1 礦山數(shù)字化和數(shù)字化成圖—自動化礦山地學(xué)信息系統(tǒng)

礦山數(shù)字化勘查已經(jīng)成為礦山地質(zhì)信息采集的基本方法，這是實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化收集，從而降低了礦山勘查成本。全面利用所采集的數(shù)據(jù)來源，利用此數(shù)據(jù)建立礦山的基本信息，及地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫，保持礦山地質(zhì)信息系統(tǒng)的暢通，如下圖1所示。這樣做的過程，要注意模式識別和專家系統(tǒng)理論，該研究的最終目標(biāo)是使山地地圖數(shù)據(jù)的收集，識別和處理自動化。

圖1 礦山數(shù)字化測繪技術(shù)流程

（1）三維可視化技術(shù)。三維可視化技術(shù)是一種用于建立礦山數(shù)據(jù)模型，并渲染將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可視圖像的三維圖像的技術(shù)。首先，我們需要建立一個模型。它通過智能地協(xié)調(diào)和規(guī)劃軟件中的點，線和面來執(zhí)行此操作，以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)生成礦體的數(shù)字模型，該模型可以顯示礦體的位置和形狀并模擬礦體的特定細(xì)節(jié)。開發(fā)工作。第二，將材料附加到模型。在建模的第一階段，我們可以大致了解礦體的宏觀圖像，并且材料應(yīng)根據(jù)實際條件賦予模型某些屬性，例如顏色，光澤，光滑度，反射效果等。一步將大大提高模型的真實性。第三，渲染的主要內(nèi)容是為模型添加照明。模擬真實情況，智能地定位光源和光強度，并渲染模擬圖像。最后，制作動畫。根據(jù)實際的DV拍攝情況，模擬動畫場景并使靜態(tài)對象動態(tài)化。

（2）數(shù)字化資料處理技術(shù)。礦山勘測中的數(shù)據(jù)處理主要是指數(shù)字、圖形、文本和表格的處理，包括收集、處理和存儲等。在此過程中，可以使用專業(yè)的數(shù)字處理軟件（例如VB等）來有效地創(chuàng)建數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫，并可以改善數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)共享，可維護(hù)性和易于存儲性。

4.2.2 礦山開采環(huán)境的綜合評價與治理—礦山開采環(huán)境四維動態(tài)信息系統(tǒng)

針對礦山地質(zhì)空間狀態(tài)的不斷變以及開采機構(gòu)，在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)模型建立上，研究出可適用于礦山地質(zhì)空間的綜合數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)，從而可以使建立的地質(zhì)與采礦信息更加有效。該系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到如下目標(biāo)：①實現(xiàn)各類地質(zhì)采礦條件下開采沉陷的四維動態(tài)模擬，為礦山開采沉陷的綜合治理提供依據(jù)。②實現(xiàn)礦區(qū)生產(chǎn)管理的動態(tài)模擬，為主管部門提供決策咨詢。③實現(xiàn)礦區(qū)土地資源自動化管理，為礦區(qū)開采環(huán)境的綜合評價與治理提供依據(jù)。

采礦和地質(zhì)工程中的現(xiàn)代數(shù)字勘測和制圖技術(shù)通?？捎糜诟鞣N工程和地質(zhì)勘測中。無論是地形圖，垂直和水平橫截面圖，大地測量控制圖以及其他測量和制圖，數(shù)字測量和制圖技術(shù)都可以在戶外使用。數(shù)字成像測繪技術(shù)的運用，不僅可以理想地解決傳統(tǒng)地質(zhì)技術(shù)的難點，而且可以消除傳統(tǒng)地質(zhì)技術(shù)的弊端、減少大地、制圖工具和人力資源的投入和使用，提高準(zhǔn)確率，和地質(zhì)作業(yè)的效率。不僅可以實現(xiàn)測繪的準(zhǔn)確性，而且還具有更大的靈活性并減少了外部非人為因素的影響。在未來的地質(zhì)工作中，數(shù)字成像和制圖技術(shù)將完全取代傳統(tǒng)的體力勞動。

5 結(jié)束語

簡而言之，礦山勘測涵蓋了許多學(xué)科，是采礦技術(shù)和大地測量科學(xué)與技術(shù)的主要結(jié)合。隨著科學(xué)技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，礦山勘測的技術(shù)方法開始與數(shù)字技術(shù)緊密結(jié)合。地形勘測和制圖，以及由此產(chǎn)生的現(xiàn)代地形勘測和制圖方法，為礦山勘測的進(jìn)一步發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。數(shù)字測繪技術(shù)使測繪能夠基于智能，自動化和準(zhǔn)確度特征，整合采礦數(shù)據(jù)的收集，處理，控制，傳輸，分析，表達(dá)，應(yīng)用和輸出，為采礦區(qū)的工程建設(shè)提供方便的參考。它們在現(xiàn)代礦山勘測中起著重要作用。