测绘科技与矿山测量的新进展

2016-04-14冯显征滕新刚李立

地球 2016年5期

关键词：测绘矿山测量

■冯显征滕新刚李立

（山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿山东莱州261441）

测绘科技与矿山测量的新进展

■冯显征滕新刚李立

（山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿山东莱州261441）

近年来，高新技术在矿山测量中的应用比较活跃、成果甚多，日常矿山测绘生产实践丰富多彩。限于篇幅，文中仅就有关情况做些简要介绍。

测绘科技矿山测量

1 前言

近几年来，矿山测量科技工作者一方面将地面测量、空间大地测量、摄影测量与遥感、地图学与地理信息系统等学科或专业方向的许多理论和技术加以引入、兼收并蓄；另一方面还把现代数学、系统工程、经济学、法学农学、生态环境科学等引入自己的业务范畴。

2 “3S”技术在矿山的应用与研究

近年来，“3S”科技在矿山的应用与研究十分活跃并不断向纵深发展，表现为密切结合矿山的特点和应用难点开展测试、研究。举例如下:

2.1 GPS技术应用方面

（1）在矿山，建立GPS高程测量的工程坐标系统对实际应用具有诸多方便和优越性。研究表明，可利用GPS观测一组联结点，计算出WGS-84坐标系和北京54坐标系或西安80坐标系之间的转换参数。基于WGS-84坐标系椭球面的区域似大地水准面可根据观测数据通过多项式曲面拟合生成。

（2）GPSRTK技术用于矿区地表沉陷区的点、线、面及3维空间监测，以及建立动态变形区的高程变化模型。有学者建议，利用统计假设检验法进行数据的空间分析及空间内插处理。此外，GPS技术在露天矿边坡移动监测及稳定性分析评价中也发挥了重要的作用。

（3）RBN/DGPS定位技术在我国近海油田生产建设中得到了成功的应用。我国己在近海区域建立了20个海洋无线电指向标(RBN)和差分GPS(DGPS)站，其信号能够覆盖从渤海到南海的近海岸带整个水陆区域。每一个RBN/DGPS台站包括两个基准站，一个广播站和一个监测站。RBN/DGPS定位技术己用于指导海上油井生产平台的安装建设、油管及水管线路的敷设定位。我国石油战线的测量人员研究了这种定位技术及提高定位精度的方法、WGS-84坐标系与国家坐标系的转换，使定位精度优于±3m，满足工程要求。

（4）在西气东输的天然气管线工程中，GPS测量技术在新疆等西北省区的油气管定位、敷设中发挥了重要作用，并与传统的测量方法相结合，提高了效率和精度。

2.2 数字摄影测量与遥感技术应用方面

（1）在矿区土地利用/土地覆盖变化(LUCC)监测中，利用多时相LandsatTM、ETM等遥感图像数据，经几何纠正后空间分辨率可达0.5个象元，能满足精度要求。

（2）在高速公路通过开采沉陷区的规划设计工作中，为保证道路的的稳定性和安全运行，道路的正确选线非常重要。我国矿山测量科技工作者利用3个时相的沉陷区LandsatTM和ETM+遥感图像数据，借助图像处理软件分别提取了三条初步选择的高速路线的遥感信息，并在GIS软件的帮助下对沉陷区的扩展方向和沉陷速度动态变化、道路基础区的长度、稳定性进行了分析评价，最后选定了一条受开采沉陷影响最小的高速路方案。

（3）研究表明，利用QuickBird等高空间分辨率全色遥感图像数据配合已有的大比例尺地图，可用于更新城市或矿区1/2000的大比例尺地形图。

（4）遥感图像数据在GIS技术支持下能够比较方便地生成4D产品(DEM、DOM、DRG和DLG)，能够在矿区土地复垦过程中的各个阶段得到应用，显示其优越性。

（5）近年来，利用非量测数码相机的数字近景摄影测量技术方法得到发展，并已在水电工程的地质结构特征调查，露天矿边坡及塌陷区监测，以及数字城市建设中得到广泛的应用。为此，研究了数码相机的标定，数字近景立体摄影的影像匹配及三维坐标解算，正方形正射像片图制作，图像镶嵌，三维表面模型的构建理论、算法等问题。

2.3 GIS及其集成应用方面

（1）GIS和WebGIS技术已在煤矿安全生产管理中得到有效应用。一些煤矿运用MapInfoJava4.5GIS技术实现了可视化生产调度、安全调度和安全监控。基于GIS的功能，对越层越界开采、贯通采空区、贯通含水层等可能发生重大事故或安全隐患问题设计了相应的应急预案。同时，将光纤通讯技术，Internet/Intranet技术与WebGIS技术相结合，在矿区建立了网络数字煤矿安全网络信息管理系统。

（2）基于GIS的沉陷区上方建筑物损害系统，矿山水资源管理系统以及矿山资源开发潜力分析评价系统等的研建取得进展和实际应用。矿山数据仓库建设与应用方面，包括矿山数据仓库构架及其应用领域，如矿山管理与决策，矿山合理开发与利用，各种机电设备的监管，环境监测及保护等的研究。

（3）一些科技人员在研发矿山GIS的基础上，提出了灰色地理信息系统的概念、理论和算法，特别是，研发的矿山地测空间信息系统、矿山安全管理信息系统已在我国众多矿山得到推广应用。

3 矿产资源信息分析评价

（1）基于GIS的矿产资源评价。充分利用GIS对地质、地球物理、地球化学和遥感等大量矿山地学空间数据的综合分析功能，以及空间数据挖掘方法，在矿体预测、矿产资源可采性的技术经济评价，勘探目标优化等方面能发挥其优越性。

（2）裂隙储油层石油物理参数的计算。裂隙储油层孔隙结构和渗透性状不仅可反映裂隙结构的影响，还能为计算油气储量提供重要的参数。评价裂隙系统的石油物理参数是矿产资源信息分析评价的一项重要任务。在对某一油田油气层孔隙结构分析计算时，从宏观结构和微观裂隙度两个方面开展研究，利用多种方法对岩芯数据、钻孔记录数据和钻井测试数据进行分析，总结了不同分析方法的适用条件和影响因素，运用了GIS技术和多种分析模型。

（3）地层和矿体3维模型的生成与可视化。GIS技术中的规则格网法和TIN法能够较好地描述地表形态和较规则的煤层，由于许多矿体(地质体)的形态变化十分复杂，上述两种模拟方法不太适用。有的学者建议采用发散的3维米粒模型的连续分层模拟模型方法，来描述和显示矿体或地质体的结构，并借助OpenGL进行开发。