浅论煤矿测量发展与3S技术

摘 要：3S技术对于煤矿测量工作，其重要性不言而喻。GIS技术在多源数据找矿模型与三维煤矿模型建设方面，GPS技术在矿区地面控制测量、碎部测量方面以及RS在煤矿生态环境监测方面等无不发挥着十分重要的作用。而3S集成技术则实现了这三种技术的两两兼容，其在煤矿测量中的应用前景必将更加广阔。

关键词：煤矿测量 3S技术 信息系统

中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0088-01

1 煤矿测量工作与3S技术简介

作为煤矿开采过程的重要环节，测量工作与煤矿安全生产、经济效益等息息相关，并且其贯穿煤矿从基建到服务期限结束的整个过程之中。煤矿测量一方面要为煤矿生产提供服务，另一方面为煤矿重大决策与安全管理提供信息，所以准确、熟练使用煤矿测量技术，提高与保证测量准确性至关重要[1]。在新时期，测绘新技术为煤矿测量技术的发展进步提供了强大的助力，尤其是3S技术的发展创新成为了煤矿测量取得新突破、新发展的关键。3S技术是地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）的统称，其在煤矿测量发展中的应用如下所述。

2 3S技术在煤矿测量发展中的具体应用

2.1 GIS技术在煤矿测量中的具体应用

（1）以GIS技术为基础建立的多源数据找矿模型。基础地质资料、地球化学、地球物理以及遥感等信息从各自的角度反映出地质现象和地质体的一些特征，这些信息之间也存在既相互联系又彼此独立的关系。众所周知，信息源如果比较单一，我们所获得信息就比较片面，不能对具体事物有一个本质、全面、综合的认识，因此需要多方面的异源数据来认识事物本质。而GIS多源数据的综合分析以及管理能力给可以将具有空间属性的众多异源数据进行良好融合平，有助于我们对这些互相关联的复杂内容进行深入、贴切的分析。

（2）GIS技术建设三维煤矿。三维煤矿是对煤矿客观实体的模型描述，是一个三维地学模拟理念的具体体现。矿业、地质界人士通过三维煤矿可以更精确、直观的掌握各种矿体分布的三维形态、圈定矿体边界，对地下地质体圈定的解释更具准确性，更好的指导深部找矿预测与矿业开发工作。最近的十年里，随着地质信息科学可视化技术、GIS与计算机模拟技术的不断发展，三维煤矿正逐渐变为信息科学和地学交叉技术的热点和前沿[2]。

另外，GIS在涉及煤矿设计、矿产开采、巷道开挖、土地复垦、环境评价、沉降监测等一系列煤矿管理信息系统方面，也发挥着十分重要的作用。

2.2 GPS技术在煤矿测量中的具体应用

煤矿测量中使用GPS技术，可以充分发挥其简便灵活全时段、智能化、高精度的优势，无疑具有革命性进步。其在在煤矿测量中的主要应用有地面控制测量和地面碎部测量等，而且由于煤矿岩层对卫星信号的影响，其在露天煤矿的应用效果要远好于井工开采煤矿。

（1）GPS技术在矿区地面控制测量方面的应用。矿区地面控制测量指的是，在地面上以煤矿工程的需要与特点为依据布设具有一定形状的控制网，并对其地面位置进行精密测定，以作为煤矿地下工程测量基础。平面控制网的一般传统布设方式为将其布设成三角网或者导线网（闭合、符合导线）。GPS测量的优点在于：忽略两点间通视、所测点位精度均匀，较之于常规点位有明显的灵活性与优越性，特别适合平面控制测量。具体而言，GPS技术在新的矿区控制网建设、已有控制网的完善与检核、控制点设立、旧网加密等方面都优势显著[3]。

（2）GPS技术在矿区地面碎部测量方面的应用。实时载波相位差分技术（简称GPS-RTK技术）是对两个观测站的载波相位测量进行实时处理的差分方法[4]。相比于传统地形测图，RTK技术的优点为：观测值精度能达到厘米级，满足不同比例尺的测图要求；测量工作灵活、无需加密控制网与测站间通视；测量误差不传递、不积累、互相独立、测量精度高；测量数据便于存储、共享和管理。RTK技术正是凭借以上优势，广泛应用于地形、线路、地籍与图根控制的测量工作以及工程放样和大面积地面的沉降监测等方面。

2.3 RS技术在煤矿测量中的具体应用

近年来，RS技术已逐渐成为矿区重要的生态环境调查、监测与分析手段[5]。在煤矿测量中使用RS技术，对矿区周围植被和土壤的光谱情况进行分析，探究进行煤矿地下开采时对开采区域生态环境造成的影响。RS技术在煤矿中还有其它方面的应用，主要有监测地表沉陷程度与范围、监测煤矸石污染程度与范围、地下水监测等其它方面。

3 煤矿测量领域3S技术的未来发展趋势—3S集成技术

当前，3S集成技术的应用是煤矿测量发展的必然趋势。具体而言，使用遥感传感器通过RS技术取得地表数据并进行处理分析之后得到地物信息；GIS的优势在于数据分析方面。将RS与GIS两者集成，则可将两者的优势共同发挥来：借助遥感影像资料，对矿区土地的变化利用进行解译分类，同时与GIS技术相结合，动态监测土地利用状况，达到系统、全面反映土地分布规律及其利用状态的目的[6]。组合GIS技术与GPS技术，并将其应用于煤矿安全监测方面，则可实现GIS数据管理与GPS数据采集同时进行实时分析的功能。同时，因为RS和GIS的处理对象都为坐标数据，而GPS能够在快速获取坐标的同时，保证越来越高的精度。因此凭借GPS本身的实时定位这一优势，实现GPS和遥感图像处理系统二者之的自然集成。将3S技术进行两两结合，其组合的核心为GIS和RS结合，其组合方式主要有3种方式，分别为整体结合、表面无缝结合、平行与分开结合。

4 结语

科学技术的快速发展，必将使3S技术愈发完善，3S集成技术也将更加强大，从而可以提供更加精确的煤矿测量结果，为建设高产、高效、安全型煤矿提供可靠保障。以日新月异的煤炭工业为前提，现代化、标准化煤矿不断涌现，随着测量仪器的更新换代与测量技术和理论的完善、深化，我们有充足的理由相信矿山测量会取得更好发展的同时，为煤矿提供更好的服务，为煤矿可持续发展保驾护航。

参考文献

[1]汪云甲，郭达志，邓喀中.我国煤矿测量学科的发展与创新[J]，测绘通报，2005（2）：60-61.

[2]姜在炳，张庭林.煤矿地质测量信息系统（MSG IS215）[J].煤田地质与勘探，2003，31（5）：4-5.

[3]程广博.GPS-RTK在煤矿测量中的应用[J].山东煤炭科技，2009（1）：21-23.

[4]孙丽军，许梦国.地理信息系统在煤矿的应用研究现状及发展趋势[J].黄金，2006，27（2）：26-28.

[5]杨运良，王振江，程磊.基GIS的矿井通风信息系统开发研究[J].矿业安全与环保，2007，34（4）：35-361.

[6]赵奎，王晓军.基于组件式GIS技术的煤矿井下可视化管理信息系统[J].有色金属：煤矿部分，2005，57（4）：44-46.