朱應坤，王 輝，萬力瑋

（臨沂會寶嶺鐵礦有限公司,山東臨沂 277700）

1 數(shù)字化測量技術概述

目前，市場上對于礦產(chǎn)資源的需求空前增加，礦產(chǎn)開采的應用也在不斷發(fā)展。因為不可再生的礦產(chǎn)資源在日益減少，所以對于資源的有效開發(fā)與利用顯得尤為重要。當下我國礦產(chǎn)資源的開采面臨著技術、人力資源等各方面的壓力。偶有發(fā)生的礦難事件在給家庭帶來災難的同時也會造成一定的社會壓力，阻礙我國經(jīng)濟的發(fā)展。為了提高礦山開采的安全性與準確性，傳統(tǒng)的測量技術已經(jīng)被逐漸摒棄，數(shù)字化測量技術以其高效的觀測手段與精確的測量結(jié)果受到了測量行業(yè)的廣泛歡迎。比較常見的數(shù)字化測量技術包括數(shù)字化繪圖、三維化軟件、光電測量、全自動測量、導線測量、全方位測量、空間信息技術等。這些技術極大提高了測量的效率。

礦山測量中的數(shù)字化測量技術包括五個關鍵系統(tǒng)，分別是集采、調(diào)度、功能服務、包裝，以及核心系統(tǒng)。集采系統(tǒng)用于收集、整合、處理所測量到的礦山數(shù)據(jù)，并進行數(shù)字化的處理。調(diào)度系統(tǒng)則是提供一定的調(diào)整空間，以供查詢與分析，并控制數(shù)據(jù)的訪問與輸出。功能系統(tǒng)的重點模塊是AI、SA、SC、MCAD 等專業(yè)功能模塊。包裝系統(tǒng)是根據(jù)客戶需求篩選、建模、并排列組合，包裝成用戶需求的形式。最為重要的核心系統(tǒng)則相當于中樞管理器，用于對礦山測量的統(tǒng)一管理。

2 數(shù)字化測量技術的優(yōu)勢

礦產(chǎn)資源是不可再生的，所以在開采時要十分重視資源的有效利用與保護，根據(jù)資源數(shù)量、質(zhì)量制定出有針對性的開采計劃，從而合理安排挖掘進度，管控開采過程。利用數(shù)字化測量技術中的三維數(shù)字技術可以管理好礦山工作數(shù)據(jù)，并為礦山開采過程提供預警，從而保證挖掘安全性與決策準確性。數(shù)字化的測繪技術還能迅速整理、統(tǒng)計海量的數(shù)據(jù)信息，并利用計算機算法建模，將繁雜的信息整合成基礎的模型來展示礦山的情況。這種技術能將礦山的地形地貌、外部環(huán)境以及礦藏分布直觀地模擬出來，還能據(jù)此畫出圖紙，為后續(xù)的礦山開采提供數(shù)據(jù)支撐。此外，在具體的挖掘、開采過程中，數(shù)字化測量技術能對工序過程進行監(jiān)管與轉(zhuǎn)化，利用計算機技術將測量到的數(shù)據(jù)合理轉(zhuǎn)化成各類數(shù)字信息，再進行管理分析。這樣可以極大節(jié)省人力、財力以及物力的支出，在數(shù)據(jù)的處理上也更為準確，能在一定程度上做到保質(zhì)保量。

由于數(shù)字化測量技術能收集、處理的數(shù)據(jù)更多，所以數(shù)據(jù)結(jié)果的適用范圍也更為廣泛，并且同時保留著較高的數(shù)據(jù)精度。利用數(shù)字化技術還能維持24h 的動態(tài)測量勘測，數(shù)據(jù)更全面、可靠。此外，數(shù)字化測量技術還可以搭建出礦山管理數(shù)據(jù)庫，將所有環(huán)節(jié)聯(lián)動起來，從而減少數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)，節(jié)省時間，提高效率。

3 實際礦山測量中數(shù)字化技術的應用價值

3.1 保障測量安全性

礦山開采、測量一直都是公認的高危工作，安全指數(shù)極低。傳統(tǒng)的測量方法十分依賴人工，經(jīng)常需要人工深入礦區(qū)腹地，安全事故時有發(fā)生，極大地影響著測量人員的生命安全。面對礦山測量、開采的新要求，各方面工作都需要進行調(diào)整與優(yōu)化，首先要調(diào)整的就是開采方式。利用數(shù)字化測量技術可設計出多樣化的開采方式，及時應對礦區(qū)惡劣多變的外部環(huán)境，減少外部因素對礦區(qū)內(nèi)部安全性的影響，提高了礦山測量的安全指數(shù)，保證了測量人員的生命安全。

3.2 提升測量準確性

礦山測量工作對于測量的準確度有著極高的要求，因為在測量、開采過程中需要精準定位，并采用一些具有殺傷力的輔助工具，如果測量失之毫厘，結(jié)果則會謬之千里。測量人員必須重視測量的精準度，這就要求測量人員科學的運用測量方法，充分發(fā)揮出數(shù)字化測量方法的優(yōu)勢。數(shù)字化測量技術具有極強的專業(yè)性與應用性，所以操作人員在測量之前需要做好準備工作，對測量工作任務進行詳細的了解，并提前熟練設備的使用，嚴格按照操作過程規(guī)范作業(yè)。規(guī)范的操作過程與專業(yè)的操作人員能最大程度地保障數(shù)字化測量技術作用的發(fā)揮，在整體上提高測量的準確性，對礦山開采工作的推進起到積極的促進作用。

3.3 增強測量效率性

礦山開采的第一步就是定位、測量。這項初始工作的主要內(nèi)容是勘測、勘察礦山地形地貌，掃描并分析底層結(jié)構?？茖W的測量工作也是一種有效的安保措施，但具體過程免不了受到眾多外界因素的干擾，例如天氣、設備等，所以必須提前對測量形式、方法進行研究，選擇最合適的技術。如果不提前做好準備就盲目測量，很可能導致測量結(jié)果有誤，根據(jù)錯誤的信息進行開采，給礦山的開發(fā)增加風險與不確定性。如若在開采的過程使用數(shù)字化測量技術，就能更及時的獲取準確信息，將信息與實際情況、地形特征、水文水貌等內(nèi)容結(jié)合起來綜合分析、測量，減少外部因素的干擾，有效地統(tǒng)計并處理相關信息。

使用數(shù)字化測量技術還能進行實時監(jiān)測與調(diào)控。在設計礦山開采系統(tǒng)之前，先利用數(shù)字化技術進行實地測量工作，如果測量結(jié)果、開采條件符合相關的安全標準，再設計具體的開采方案。還可以根據(jù)測量的信息繪制出詳細具體的圖紙，為開采工作的安全提供有力的保障。數(shù)字化測量技術與計算機技術、信息技術相結(jié)合，全局應用于開采過程，既能提高開采的效率，也能保障測量安全，適應開采的各種需求。

3.4 提高技術應用性

傳統(tǒng)技術在設計、實施以及應用過程中具有非常明顯的局限性，使用范圍較為狹窄，智能化不足。從而給后續(xù)的推進造成阻礙，到后續(xù)過程再進行新一輪的分析與處理無疑是效率低下且勞民傷財?shù)?。此時如若使用數(shù)字化測量系統(tǒng)，進行一體化的測量，就能提高技術的應用范圍與價值。例如使用數(shù)字攝影、三維繪圖、自動測繪、監(jiān)督等技術，這些技術不僅能應用于總體的全過程，而且還能有效提升數(shù)字控制的水平，保證測量的水平。

又 成立當且僅當 (S,W,I,Z)=(S*,0,I*,0)。由LaSalle's不變集原理可知 S(+∞)=S*, I(+∞)=I*，因此系統(tǒng)(1)存在滿足邊界條件(2)的行波解。

4 礦山測量中具體數(shù)字化測量技術的應用措施

4.1 三維可視化技術

必須科學地應用數(shù)字化測量技術才能在礦山測量工作中提高實際測量的質(zhì)量，其中必不可少的技術之一就是三維可視化技術。三維可視化技術的主要內(nèi)容是使用三維激光掃描進行測量。此種技術一經(jīng)問世就得到了熱烈反響，這是一種根據(jù)高密度的點云數(shù)據(jù)來計算并還原實景的技術，在礦山的測量工作中優(yōu)勢明顯。例如，可以利用定向的傳感器以及具有激光測距功能的探頭設備迅速掃描并分辨測量對象，幫助測量人員收集海量的空間數(shù)據(jù)，掌握礦山的空間位置、三維數(shù)據(jù)等內(nèi)容。而且三維可視化技術在實際應用時遠距離接觸即可，這就能減少測量人員深入礦區(qū)腹地的危險，且遠距離的掃描結(jié)果成本適宜，精度較高，很大程度上提高了測量工作的質(zhì)量與效率。尤其是在面對斷層、下井等特殊地礦時，其作用更是不容忽視。

4.2 數(shù)字化繪圖技術

礦山的地形地貌、水文水質(zhì)都具有未知性，而且深藏于山體底層的環(huán)境如何，更是無從得知，十分抽象。如若僅憑肉眼可見的外部環(huán)境繪圖開采，那必然隱患無窮。所以礦山測量人員需要利用技術手段將所收集的礦山內(nèi)外部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成直觀的圖像內(nèi)容，除了總體圖像之外，還需繪制出不同礦區(qū)、不同地形的圖紙。這是礦山測量的目標，也是礦山開采的重要依據(jù)。傳統(tǒng)的繪圖方法不僅需要大量數(shù)據(jù)信息，還很依賴專業(yè)的繪圖人才，人工為主的繪圖方式耗時長，誤差大。

傳統(tǒng)的繪圖方式早已無法滿足現(xiàn)代化的礦山開采、建設、利用需求。圖像是利用礦山資源的指路明燈，如果沒有全面、及時的地下條件信息，沒有能準確反映地質(zhì)環(huán)境的圖紙，就無法科學地規(guī)劃開采、建設方案，甚至可能破壞原有的生態(tài)環(huán)境。因為礦區(qū)的地質(zhì)會發(fā)生變動，所以具有滯后性的傳統(tǒng)圖紙價值逐漸減少。利用數(shù)字化繪圖技術分析礦區(qū)環(huán)境，對所收集的測量數(shù)據(jù)進行數(shù)字化處理，迅速且準確的成像，為開采人員提供決策依據(jù)。具有實際準確空間數(shù)據(jù)信息的三維圖像與二維圖紙不同，不受圖紙性質(zhì)、變化的限制，可以十分便捷地進行實時更新、修改比例，查閱起來也是十分便捷。如此一來只要繪制一份三維圖像就可以滿足多種用途。在制作出足夠多的圖紙之后還能將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字形式，存儲到專門的數(shù)據(jù)庫之中，建立單獨的專業(yè)礦區(qū)開采地圖庫，甚至可以全國聯(lián)網(wǎng)使用，為其他地區(qū)的開采提供參照。

4.3 數(shù)字化處理技術

在礦山開采過程中，數(shù)據(jù)的收集與管理、控制十分重要，對于數(shù)據(jù)的處理也不容忽視，未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)瑣碎繁雜且數(shù)量龐大，無法發(fā)揮實際作用。所以必須重視數(shù)據(jù)處理工作的貫徹落實，不斷完善管制機制，提高管理工作的科學性、規(guī)范性。在使用數(shù)字化技術處理手段時，應當不斷構建更為完善的收集、處理機制，對所收集的數(shù)據(jù)信息進行綜合全面的分析與研究，充分挖掘信息價值，最大限度上利用收集到的空間位置等基礎信息。

數(shù)字化處理就是利用科學技術分析電子信息，并轉(zhuǎn)化輸出為圖標、圖形、文字材料等內(nèi)容。從而提高數(shù)字化測量技術的效率。不難看出，數(shù)字化技術的使用離不開其他科技手段的支持與配合，所以在開采過程中應當結(jié)合實際情況與現(xiàn)實需要，優(yōu)化數(shù)字化測量技術的設備、設施，完善相應的配套輔助設施，全面提高測量的質(zhì)量與效果。

4.4 空間信息技術

空間信息技術也是數(shù)字化測量技術中的一種，該項技術的實際應用十分有助于保障測量的質(zhì)量與水平。3S 技術是空間信息技術的核心代表，不同于傳統(tǒng)測量方式中孤立的GPS 定位技術，3S 技術涵蓋GPS、GIS、RS 三種。綜合的技術手段既能保障測量工作的準確性，提高測量質(zhì)量，還極具效率?？臻g信息技術很多時候都是與其他技術結(jié)合起來使用，例如衛(wèi)星定位技術與現(xiàn)代通信技術相結(jié)合，就能及時地提供時間、位置等參數(shù)，實現(xiàn)動靜態(tài)相結(jié)合的測量效果。

隨著GIS 技術的不斷完善，其應用水平也有所提高，通過構建信息收集、計算、儲存等內(nèi)容的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，GIS 技術也能在礦山測量工作中發(fā)揮重要作用，整體上有利于測量質(zhì)量的提高。具體而言，將測量到的礦山地質(zhì)圖像、土地信息數(shù)據(jù)相結(jié)合構建數(shù)據(jù)庫，再利用GIS 技術處理分析數(shù)據(jù)，便能提取出關鍵地理位置的核心信息，為開采工作打好基礎。

RS 技術是通過光信息的特性感知物體，再利用傳感技術將感知到的信息進行傳輸，對于一些遠離地表、難以測量的遠距離物體，RS 技術可謂功不可沒。將RS 技術與其他技術相結(jié)合，開展礦山測量工作，就能繪制出相對完善的地形圖，準確地描述礦山內(nèi)外部的環(huán)境情況。

4.5 RTK技術

RTK 技術源于全球定位技術，其主要依據(jù)是通過載波相位實時差分技術進行實時的測量，實現(xiàn)厘米級的精準定位效果，是一種輔助性強的技術手段。近些年RTK 技術得到了顯著的發(fā)展，在礦山測量中的應用也逐漸廣泛。在具體的使用過程中，需要先明確一個固定的數(shù)據(jù)收集站，將RTK 技術得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭苿诱荆苿诱驹龠M一步的整理、分析，并輸送給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行專業(yè)化的處理。目前我國RIK技術手段的精度已遠遠超出傳統(tǒng)固態(tài)測量技術。但在應用過程中還是需要注意保證與其對應的數(shù)據(jù)接受站保持一致，避免數(shù)據(jù)信息的錯位。更為穩(wěn)妥的辦法是在具體使用之前對流動數(shù)據(jù)站進行事先的核驗，保證數(shù)據(jù)站中的數(shù)據(jù)與測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致，再進行下一步收集整理工作。

5 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展與科技的突破，加之國際競爭形勢的加劇，礦山測量工作面臨的挑戰(zhàn)更多，要求更高?？萍甲鳛榈谝簧a(chǎn)力在礦山測量工作發(fā)揮著不容忽視的作用，其中最為典型的科技手段就是數(shù)字化測量技術。數(shù)字化測量技術憑借其特有的優(yōu)勢得到廣泛應用，空間信息技術、三維繪圖、掃描技術等具體技術的應用既有利于保證測量工作的安全，也有助于提高測量的整體質(zhì)量和效率。所以礦山企業(yè)應當重視數(shù)字化測量技術的學習與使用，以促進礦山測量、開采、建設事業(yè)的健康發(fā)展。