基于测绘新技术的发展及其在矿山测量中的应用研究

2018-12-05尚诗庆

山东煤炭科技 2018年3期

尚诗庆

（山西汾西矿业（集团）有限责任公司高阳煤矿，山西孝义 032300）

测绘新技术已经广泛应用到矿山测量当中，这些新技术的研究与创新与当下先进的计算机技术、卫星定位技术等的发展息息相关。全站仪、GPS技术以及惯性测量系统等新的测绘设备不断涌现并取得快速发展，为矿山测量带来了一次重大改革。

1 矿山测量新技术概述

矿山测量是一项综合性较强的技术，其涵盖了地质学、勘探学、绘制测量等多个学科的内容。矿山测量是采煤工程开工前期的重要环节，其主要为后期的开采运营、矿床开发、采煤的整体布局设计以及煤矿探查等工作做事前相关数据准备工作。现阶段，矿山测量工作的主要工作内容是对开采地的地形地貌、实际开采场地的参数以及采矿作业规模等做详细的测量，通过获得的测量数据建立二维地质版图。矿山测量在一定程度上促进了开采效率的提升，并降低了开采成本，在矿业发展中发挥着巨大作用。随着新技术的不断革新，测量设备也逐渐与世界先进设备接轨，实现了数据采集的机械化、自动化和数字化，数据的传输和使用更加多元化。现代化的测量设备对于实际开采中的干扰因素有很大的抵抗能力，可以大大提升测量数据的精确度。除此之外，现代化设备的引入极大地改变了传统的测量模式以及测量方法，有效地提升了测量速度和效率。下面，本文将对测绘新技术以及在矿山测量中的应用进行详细的介绍。

2 测绘新技术在矿山测量中的应用与发展

2.1 全站仪及其在矿山测量中的应用

2.1.1 全站仪简述

目前矿山测量应用的主要测量设备中应用最为广泛的就是全站仪，它是光学技术和电学技术结合而研究发展的设备，其主要是应用光电扫描度盘，自动记录数据并显示。其测量过程简单，误差较小。全站仪的内部测量软件非常多，可以简化测量程序，有效提升测量精度和效率。在实际的测量过程中，只要进行一次全站仪设备的安装就可以完成所测点的水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差等的测量。

2.1.2 全站仪在矿山测量中的应用

全站仪可以实现所测点的角度以及距离的测量，并且将测量结果以数字化的形式体现，并且其内部的测量软件可以将所测数据进行分析处理，利用计算机进行传输，操作简单，有很强的适应性且性能稳定。因此，利用全站仪可以建立煤矿数据的采集、传输以及处理系统。除此之外，利用全站仪还可以实现测距的发射轴、接收轴以及望远镜准轴三轴共轴，可以实现移动目标和空间点的测量，极大地提高了测量效率和精度。全站仪不仅仅可以实现对矿区地面、地形的测量，还可以测量露天或者井下的煤矿生产及建设，完成对煤矿地表移动的监测。

2.2 空间信息技术

全球定位技术（GPS）、空间集成技术（RS）以及地理信息技术（GIS）三种技术的组合即空间信息技术，该技术将成为未来矿山测量的主要发展趋势。RS技术也可以称为遥感技术，主要包括航空遥感和卫星遥感两部分，利用遥感技术可以对地表数据进行收集和分析处理，从而获得测量数据。GPS技术是目前矿山测量新技术中的主要测绘技术，其可以全天候作业，而且测量精度高，并且具有灵活性。GPS技术不仅仅在矿山测量中具有很大优势，在工程测量、交通导航以及环境监测中也发挥着巨大作用，是目前最具发展潜力的新技术。与传统的测量技术相比，GPS技术可以对矿山进行任意点测量，并且还可以进行三维定点，对矿山数据处理以及误差都有一定的改善。GIS技术可以实现空间地理数据的处理、采集以及分析，极大地提高了测量数据获得以及计算的精准度。GIS技术与GPS技术相结合可以对矿山安全问题进行检测，并且可以对矿山岩石的具体分布情况以及地质移动情况进行监控，实现矿山数据的动态检测。根据以往收集的综合检测数据，并结合GPS测量标准误差表（表1），利用GIS中的建模计算，可以实现空间信息数据的有效整合，从而更高效地定位空间地理坐标，使数据处理更加准确，矿山测量结果精度更高。

表1 GPS测量标准误差表（m）

2.3 惯性测量系统在矿山测量中的应用

惯性测量系统的工作机理主要是利用导航定位技术对矿山数据进行测量，其最大的特点是自主性和多样性，在实际的矿山测量中，惯性测量系统主要应用于矿山井下测量。惯性测量系统为矿山测量提供了更加自动化和全能性的技术支持。惯性测量系统主要可以分为平台式系统和捷联式系统，将惯性测量系统与GPS系统相结合可以形成一个新的测量系统，该系统的主要发展方向为高精度和定位。这主要是由于惯性测量系统与GPS系统组合，两者可以完美互补，从而实现矿山数据的测量与处理。另外，两者结合还可以确定矿山的三维价值以及水准面，有效保证了定位和导航精度的稳定性。

2.4 悬挂罗盘在矿山测量中的应用

悬挂罗盘的应用主要是在地势较狭小，角度比较大的矿井中，其主要的特点是体积小，便于携带，而且操作简单，测量点之间没有联系，且不受空间的限制，是目前矿山测量应用的主要设备之一。为进一步提升罗盘测量的精确度，在其具体的使用过程中应遵循以下操作步骤：（1）基本数据的测量和计算。将悬挂式罗盘与计算机技术相结合，完成矿山倾斜角度、倾斜长度以及方位角的测量，从而计算出矿山的高差及坐标值；（2）转化悬挂式罗盘的坐标数。主要是为了方便计算，可以应用统一的计算公式将测量的数据转变成平面坐标数；（3）依据磁方位角等于坐标方位角与改正角之和的计算原理，测量矿山的最初磁方位角。

2.5 三维激光扫描在矿山测量中的应用

三维激光扫描技术与常规的测量技术最大的不同点就是三维激光扫描技术不需要操作人员到实际的测量点进行测量，仅仅通过遥感操控就可以完成矿山的测量，其主要工作原理是利用激光发射点对矿山进行激光扫射，然后根据激光反馈的数据建立三维模型，从而完成矿山远距离的测量。相对而言，三维激光扫描技术的硬件设备科技含量非常高，具有较高的抗干扰能力，而且操作简单安全性能好，测量参数稳定，数据精确度也很高。利用三维激光扫描技术可以极大地提高矿山测量的工作效率并且降低测量成本。目前，三维激光测量技术已成为我国矿山测量中必不可少的测量方法之一。