＊陰 杰

（山西焦煤汾西礦業(yè)集團高陽煤礦 山西 032306）

在全球信息化發(fā)展的背景下，空間信息技術快速發(fā)展，衍生出了多種不同的先進技術，包括全球定位系統(tǒng)、地理信息技術以及遙感技術等，在我國的多個領域均有所應用。尤其是近年來礦山開采逐漸進入到更加復雜的地形環(huán)境之后，利用3S技術進行測量能夠形成更加便捷的應用模式，降低了測量難度，并改進了以往測量中數(shù)據(jù)不精準的問題，為礦山資源測量開采提供了更為強大的技術支撐。

1.礦山測量中的3S技術簡述

（1）技術內涵。衛(wèi)星遙感RS測量技術、地理信息GIS技術以及全球定位GPS技術相結合就形成了3S測量技術。這一技術在現(xiàn)代測繪工程中的應用較為廣泛，其中主要是借助于先進的計算機信息系統(tǒng)等創(chuàng)建了完整的測繪系統(tǒng)，通過全球定位、地理信息技術等，對測量作業(yè)范圍內的數(shù)據(jù)進行全方位詳細的獲取、分析與處理，在現(xiàn)代測繪作業(yè)中的應用較為廣泛。

作為一門不斷發(fā)展的科學技術，在社會經濟前進發(fā)展的過程中，礦山開采不斷擴大范圍，而礦山測量技術也實現(xiàn)了較大的應用范圍。利用先進的3S技術，在礦山測量中的底面碎部測量、地表移動監(jiān)測、地面控制測量以及地表沉降等領域中均開拓了全新的應用領域?；蚴抢孟冗M的3S技術，創(chuàng)建了礦山模型，基于多元數(shù)據(jù)對礦體分布更加直觀地加以分析，并了解礦山地下結構中的地質體等[1]。基于科學技術的新發(fā)展，傳統(tǒng)測量作業(yè)實現(xiàn)了創(chuàng)新飛躍，在體系以及模式上均實現(xiàn)了不同程度的優(yōu)化，進而促使礦山測量作業(yè)逐漸朝向自動化與智能化發(fā)展。

（2）應用價值。在礦山測量中應用3S技術，首先能夠有效避免地形環(huán)境對測量工作產生負面影響造成的測量結果失真。我國大多數(shù)的礦山處于較為復雜的地形環(huán)境當中，尤其是在我國不斷開發(fā)礦產資源的背景下，當前尚未開發(fā)的礦山往往處于較為險峻的地勢結構中，這樣的區(qū)域地質環(huán)境復雜，應用傳統(tǒng)的測量技術可能會受到一定的阻礙。而應用3S技術加以測量，則可以利用更加先進的技術設備，具有更加靈活的操作，即使是在森林覆蓋率較高的區(qū)域也能夠進行更為便捷的測量應用，進一步降低環(huán)境因素對測量過程以及結果的影響。

其次，在實際應用3S技術的過程當中，也能夠形成更加安全的應用表現(xiàn)。由于以往應用的測量技術較為落后，需要大量的技術人員深入到礦山范圍內加以人工測量，面臨著較大范圍的測量作業(yè)需求，測量作業(yè)量較大且效率相對較低，與此同時在復雜的地形環(huán)境下礦山存在著眾多未知的因素，具有一定的安全隱患。而應用3S技術，通過衛(wèi)星遙感等，利用地面遠程操控技術就能夠輕松完成測量作業(yè)，無需人員深入礦山中開展測量，保障了測量效率的提升與測量工作的安全。

2.礦山測量中的3S技術應用

(1)RS技術

遙感技術建立在電磁波理論的基礎上，利用先進的傳感器對礦產測量區(qū)域中的電磁波數(shù)據(jù)加以收集處理，進而獲得相應的測量結果。遙感測量技術的成本相對較低且具有較為靈敏的應用優(yōu)勢，在測量中，能夠收集大量的信息[2]。作為一種簡單的測量手段，遙感技術在礦山環(huán)境監(jiān)測、調查以及分析工作中廣泛應用。遙感技術能夠測量較大的范圍，并獲得直觀、綜合且真實遙感圖像，通過瞬時成像特征，便于及時且真實地反饋礦山大面積的地形地貌測量，并可通過對圖像的分析進一步反饋礦山的地質結構以及實況圖?；趫D像中不同的陰影便于綜合分析對比。

遙感技術在礦山測量中不斷創(chuàng)新發(fā)展，作為微波遙感的全新發(fā)展趨勢，其基于合成孔徑雷達干涉測量技術的形成，能夠對礦山進行實時動態(tài)監(jiān)測并避免受到干擾，廣泛應用于對礦山的觀測測量作業(yè)。合成孔徑雷達干涉測量技術在礦山測量作業(yè)中處理觀測幅值以及相位信息時主要是借助于合成孔徑雷達實現(xiàn)，基于對相位信息加以干涉，進而獲得最為精準的地表高程信息。收集地表高程信息之后，對礦山在一定時間中出現(xiàn)的地表沉降以及變化等加以分析。在礦山測量中使用遙感技術獲得高程信息，其中該技術的應用能夠達到精度的最大化，保障高程信息真實可靠。

在實際應用過程中，合成孔徑雷達干涉測量技術具有較強的抗干擾能力，即使在暴雨以及陰天等環(huán)境條件相對較差的情況下進行測量也能夠獲得更為精準的高程信息?；谌旌虮O(jiān)測變化，能夠獲得毫米級精準度的礦山高程信息，進而展現(xiàn)出更為有效的監(jiān)測應用表現(xiàn)，獲得礦山地表基于人為或是自然狀態(tài)下導致的變形情況，為礦山作業(yè)提供更為可靠的參考信息。合成孔徑雷達干涉測量技術的應用始于20世紀80年代，在國外相關學者的研究下，發(fā)現(xiàn)該技術的應用活動更好，且能夠規(guī)避自然條件的應用，能夠在各個領域的地表變形監(jiān)測中獲得更為精準的監(jiān)測結果，包括對火山噴發(fā)、滑坡、地表沉降等加以監(jiān)測和預警。

而我國引進該技術之后，將其應用于礦山監(jiān)測的時間相對較晚，在如今高速發(fā)展遙感技術的背景下，促使合成孔徑雷達干涉測量技術已經能夠在多種不同的地質監(jiān)測工作中加以應用，包括監(jiān)測沉降變形、冰川動力等。其中在礦山測量中主要是用于對礦山地表的沉降變形等加以應用。使用遙感設備在距離礦山一定高度的位置對礦山進行自動拍照并成像，快速對測量區(qū)域內的地形地貌、植被覆蓋以及地質條件等信息加以整合，通過圖像分析，為后續(xù)礦山開采提供參考。

(2)GIS技術

利用地理信息技術在礦山區(qū)域內開展測量作業(yè)，主要是通過計算機系統(tǒng)輸入相應的操作系數(shù)之后，在礦山區(qū)域范圍內采集全球三維地理數(shù)據(jù)，并對其展開詳細的分析，對分析完成后的數(shù)據(jù)進行集中整合，生成處理結果并加以儲存。地理信息技術的應用基于使用功能、性質上存在的差異，將會展現(xiàn)出對應的內涵[3]?；邶嫶蟮臄?shù)據(jù)庫，地理信息處理系統(tǒng)廣泛收集了各類地理信息數(shù)據(jù)，進而在利用相應數(shù)據(jù)采集設備對礦山數(shù)據(jù)加以采集之后，對比數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，進而更好地對礦山實際概況加以分析?；蚴强梢灾苯訉⒉杉牡V山數(shù)據(jù)輸入到信息系統(tǒng)中，通過信息自動分析了解礦山的實況。

此外，在礦山測量作業(yè)中應用地理信息系統(tǒng)，可建立在計算機系統(tǒng)的基礎上借助于處理、轉換、分析以及儲存等相應功能對地理信息進行加工。并且龐大的數(shù)據(jù)庫也能夠為測量人員提供更加充足的以往數(shù)據(jù)，便于根據(jù)實際礦山測量需求，對以往數(shù)據(jù)進行提取，進而通過對比分析，研究礦山的變化情況。在地理信息數(shù)據(jù)庫當中幾乎涵蓋了所有的地球數(shù)據(jù)信息，在礦山測量過程中，僅僅是通過將采集到的礦山數(shù)據(jù)向地理信息系統(tǒng)加以輸入就能夠獲取到相應的結果。

基于我國當前在礦山測量作業(yè)中的實際情況而言，現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，賦予了地理信息系統(tǒng)全新的智能化與自動化應用特征，在處理地理信息時具有更為強大的空間信息分析功能。因此在礦山測量中應用地理信息技術，可通過三維建模，反映礦山地理空間形態(tài)，且在三維模型上對測量信息進行標記，進而全范圍立體分析礦山結構?；谌S立體模型理念對礦山實體加以模擬，確保在三維畫面的透視觀察下，測量人員能夠更加直觀地對礦體邊界進行定位分析，從而分析礦體中不同結構分布的形態(tài)，進而對礦山中的地質體進行精準圈定，縮短以往礦體分析定位時間，提升開采效率，并為找礦的深入研究提供地質監(jiān)測依據(jù)。

且對地理信息技術加以應用，可以創(chuàng)建多元數(shù)據(jù)模型，建立在豐富的地質資料信息基礎上，對礦山的地質現(xiàn)象加以反饋。以往在礦山測量作業(yè)中，采集到的地質信息源較為單一，難以從中獲取充足且有用的信息內容，進而增大了礦產分析難度[4]。而建立在地理信息系統(tǒng)的基礎上，形成多個數(shù)據(jù)源，基于地理信息技術的強大數(shù)據(jù)管理功能，對多個來源下的數(shù)據(jù)進行快速整合，并促使異源數(shù)據(jù)之間形成良好的融合作用。創(chuàng)建地理信息系統(tǒng)，并在礦山建設中引入，便于測量人員在礦山的緩沖設立區(qū)以及內部結構等位置對礦山空間屬性進行直接查詢，充分掌握礦山的基本地質構造，包括坍塌可能以及礦產位置等，具有較強的準確度，縮短使用時間，具有較強的安全可靠性。

(3)GPS技術

①用于地表移動測量。以往在礦山測量作業(yè)中對地表移動測量的技術存在著一定的落后問題，在實際測量中較為復雜，工作量較大且容易出現(xiàn)誤差，無法達到較高的精度表現(xiàn)。因此在礦山測量作業(yè)中，應用GPS全球定位技術能夠充分適應地表移動測量的實際需求。在不斷發(fā)展創(chuàng)新全球定位技術的過程中，在礦山測量中通過創(chuàng)建多個監(jiān)測網點，將其相互連接，形成完整的GPS定位監(jiān)測網，進而能夠對礦山內部的地表、生產運輸?shù)缆芬约敖ㄖ锏冉Y構展開詳細的監(jiān)測。根據(jù)礦山區(qū)域的實際測量范圍，一般每一監(jiān)控點的坐標之間應間隔3～5m左右，且每一監(jiān)測網中的監(jiān)測點數(shù)量不應少于10個。完成GPS定位監(jiān)測網的創(chuàng)建之后，結合相應的工程測量，以期對礦山的采空區(qū)進行測量，充分收集礦山沉陷數(shù)據(jù)，進而為以后需采空區(qū)測繪年限情況預測提供數(shù)據(jù)參考。當前礦山地表移動監(jiān)測中已經廣泛應用GPS技術，基于監(jiān)測對象的差異性，可以按照快速靜態(tài)測量法、靜態(tài)測量法以及動態(tài)測量法三種不同的類型加以區(qū)分應用。

②用于控制測量。隨著不斷發(fā)展的信息技術，計算機系統(tǒng)的應用更加成熟完善，在國外研發(fā)出全球定位系統(tǒng)之后，將其應用于通信、三維導航等多個不同的領域，基于實施三維定位，促使GPS技術充分展現(xiàn)出強大的應用優(yōu)勢。與此同時，在我國不斷對這一技術加以研究的過程中，發(fā)現(xiàn)其可以用于礦山的控制測量、變形測量以及礦山產量預測等工作中。在應用過程中將會促使GPS技術充分發(fā)揮其自動化以及高精度的特征，且根據(jù)實時性優(yōu)勢，確保在礦山測量作業(yè)中形成更具實效性的參考數(shù)據(jù)。

利用GPS定位系統(tǒng)在礦山測量中加以應用，能夠實現(xiàn)實時、動態(tài)監(jiān)測目標物，在測量作業(yè)中，GPS系統(tǒng)包括三部分，地面基準站負責對信息采集管理控制、數(shù)據(jù)傳輸連以及流動收集數(shù)據(jù)站點?；贕PS定位監(jiān)控系統(tǒng)的應用，通過設置具有高精度的基準控制站點，利用衛(wèi)星接收機，通過連續(xù)觀測礦山在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，隨后使用無線電傳輸設備在獲取到觀測信號之后向每一流動站點上的接收機加以傳輸，最后基于相對定位原理對觀測信號加以計算，并在計算機上實時反饋出目的物計算完成后的三維坐標以及測量精度，更好地實現(xiàn)對目的物的測量。

基于當前階段在三維國家大地測量網中的應用，GPS控制網能夠達到超過數(shù)千米的大范圍測量，通過確定世界大地坐標系并轉換國家大地坐標系的參數(shù)，可用于對測量目標物的形狀、地質災害以及空間結構等進行監(jiān)測，進而為災害預防提供參考[5]。布局時的相鄰間距從幾千米到幾十千米部不等，通過對局部區(qū)域進行監(jiān)測，便于為礦山工程的建設提供服務。

③GPS-RTK技術的應用。GPS-RTK技術是一種基于GPS技術的基礎上所衍生的全新測量方法，通過使用載波相位動態(tài)實時差分方式，利用動態(tài)與固定接收機，對信號加以綜合性的采集與處理，建立在GPS-RTK技術的應用基礎上，便于對礦山測量結果實現(xiàn)厘米級的定位?；诟呔鹊膽?，通過在基準站上固定接收機，并在其周圍按照3～5m的距離對流動接收機加以布置，從而在固定定位與動態(tài)定位相互結合的應用下全方位地獲得測量數(shù)據(jù)。同時受到RTK技術的影響，促使衛(wèi)星向基準站發(fā)送相應的數(shù)據(jù)之后，基準站能夠更加直觀地分析對比待觀測待觀測點的坐標數(shù)據(jù)信息，隨即在相應的系統(tǒng)差分觀測對比下，修正參數(shù)值，最后將修正完成的數(shù)據(jù)值借助于數(shù)據(jù)傳輸連向流動站加以傳遞。

流動站除了肩負著對數(shù)據(jù)加以修正的任務，同時也需要負責對同一衛(wèi)星發(fā)送的GPS觀測數(shù)據(jù)加以接收、完成精細化的數(shù)據(jù)處理之后，通過觀測系統(tǒng)給出厘米級的高精度定位參數(shù)。相較于以往在礦山測量中應用到的測量方式而言，GPS-RTK技術的測量精準度相對較高，且具有良好的實時性表現(xiàn)，在科學技術不斷發(fā)展的過程中，形成了更加先進的自動化應用表現(xiàn)，因此在礦山測量中的GPS-RTK技術應用更加廣泛，包括在地貌測繪、鉆孔放樣以及工程控制測量中均有所應用。

3.結束語

作為現(xiàn)代先進信息技術中的成果，3S技術在礦山測量中應用能夠實現(xiàn)更加便捷的測量效果，降低測量難度，提升測量效率，并保障測量安全，從而為礦山開發(fā)提供更加充足的數(shù)據(jù)信息。3S技術在今后的發(fā)展中將會實現(xiàn)不斷優(yōu)化，隨著科學技術水平的提升不斷朝向智能化與自動化趨勢發(fā)展。