现代测绘技术在矿山测量中的应用研究

刘文明，宋林澎

（锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司，内蒙古 锡林郭勒 026300）

科学技术是第一生产力，随着社会的发展，测绘技术水平不断提高，这促进了矿山测量工作质量及效率的提升。矿山测量这项工作贯穿于矿山开发全生命周期，在矿山地质勘探、矿产开采、矿山建设、矿山运营、矿山报废等各个阶段，都需要工作人员应用现代化测绘技术，全面掌握矿山信息，发觉、控制危险因素，确保矿山开发运营的安全性与生态性[1]。在以往，矿山测量全部由技术人员手动测量，数据获取、计算效率均较低，数据精度得不到保障，随着RS技术、GPS技术、GIS技术、全站仪、无人机遥感技术等现代化测绘技术的引进，矿山测量工作模式发生变化，矿山测量工作的技术含量全面提升，推动着这项工作的自动化、高精度发展，为矿山开发建设提供了可靠的信息支持。由此可见，本文围绕“现代测绘技术在矿山测量中的应用”进行分析研究价值意义显著。

1 现代测绘技术在矿山测量中的应用优势分析

现代测绘技术作为先进、科学的技术手段，在矿山测量工作中应用优势显著。总结起来，具体在以下方面。

1.1 功能全面化

在传统的矿山测量工作模式中，由于技术手段落后，主要依靠人工测量，由技术人员手持水准仪、光学经纬仪等仪器，测量、读取、记录数据，再进行计算及绘图工作。在这样的工作模式下，人为主观因素对于结果的影响极大，测量误差大，观测质量低，为了有效控制误差，需应用测量平差知识来计算误差，工序繁杂。矿区地形条件复杂，大型仪器设备难以运输到目的地，而且测量工作量大，人工测量效率低，难以为矿山开发提供有效的数据支持。

现代测绘技术不仅配备了高科技测量仪器，而且集成了计算机技术、互联网技术等现代化科技，集数据采集、输入、成图、输出、管理功能于一体，测量精度高，工作高效便捷，所获取的数据能够直接输入计算机软件绘制成地形图，甚至构建相应的三维立体模型[2]。

1.2 自动化水平高

传统的矿山测量技术，耗时耗力，需要技术人员手持设备展开测量，数据读取、记录、计算、绘图等工作，全部为手工作业，工作效率较低，人力成本高。引进现代测绘技术后，矿山测量工作面貌发生改变，在应用GPS技术、全站性电子测速仪、数字摄影测量仪、电子经纬仪等测量仪器时，技术人员只需将设备组装安装好，即可进行观测，获取目标数据，而且这些仪器均装配了外界输入、输出设备，数据可以直接传输到基地的计算机中，自动进行数据处理、检核，大大减少人工作业量，简化工作流程，提升工作效率，降低了人工作业成本。现代化矿山测量自动化水平高，许多繁复的作业都无需人工完成，这大大减少了人为作业失误的可能，保障了作业成效。

1.3 显示方法多样化

矿山测量的工作成果，是数字化图像、矿山地形地貌图等，在以往，测绘人员采集获取相关数据后，需在白纸上，绘制出相关图像，由于缺乏制图标准及制图过程中遗漏细节等因素，质量得不到保障，且制图周期长，纸质地图无法长期保存使用，数据无法及时更新，问题比较多。随着现代测绘技术的发展与引进，测量仪器所获取的数据能够直接导入计算机中，由制图软件自动完成地形图绘制工作，并且随着观测数据变化不断更新图纸，工作人员可以根据矿山开发需要调取数据和地形图，作出科学决策，确保矿山开采安全。在现代测绘技术体系中，矿山测量成果显示方法增加，逐步跳脱出二维图像的框架。无人机可以携带彩色数字摄影机等高精密型数码成像式器材，获取目标区域清晰的全方位数字正摄像图，近景航拍精度可达亚米级，且所获取的影像可直接在系统中处理好，提取出详细精准的DOM数据，应用Arcmap软件，可直接进行平面测量，应用smart3D软件，可构建测绘区域的三维地形地貌图，直观展示测区地形[3]。

2 现代测绘技术在矿山测量中的具体应用分析

如前所述，对现代测绘技术在矿山测量工作中的应用优势有了一定程度的了解。而从矿山测量工作效率及质量提升角度考虑，还有必要掌握现代测绘技术的具体应用要点。总结起来，具体应用要点如下。

2.1 GPS技术在矿山测量中的应用

全球定位系统（GPS技术）是一种可全天候测定距离的空间交会定点导航系统，由空间部分、地面控制部分和用户设备三部分组成，可借助于空中卫星，来获取地标物的精准三维定位数据，具有定位精度高、观测时间短、自动化水平高、全球全天候观测的优势。GPS测绘技术的原理为距离交会法，在这项方法中，需知晓两个已知点位，并将其作为中心点，分别以该点与目标点距离作为半径画圆，借助两个圆的交点来测量目标点的三维坐标，测绘精度高。当前，随着载波相位动态实时差分技术（Real-time kinematic,RTK）的研发应用，能够自动生成差分观测值，实现对于目标物的动态精准定位[4]。当前这项技术被应用于煤矿控制测量中，可实现全天候矿山监测，获取即时、准确矿山信息，能够为矿产开采提供决策支持；应用于采场日常验收测量中，可获取矿山开采面的相关信息，计算出各个时间段的煤矿开采量，绘制出工作掌子面平面图；应用于矿区工程测量中，进行出入沟放样、爆破孔标定、采矿技术界限标定和边坡界限移动监测等工作，切实保障矿山生产安全。如下图1所示，为矿山测绘工作中GPS-RTK技术应用流程图。

图1 GPS-RTK测绘技术应用流程图

2.2 无人机遥感技术在矿山测量中的应用

无人机（unmanned aerial vehicle,UAV），即无人驾驶飞机，无人机遥感技术是利用无线电遥控设备及加载好的程序控制装置获取测绘信息的一项技术。从系统框架上来说，无人机遥感技术系统主要由无人机飞行平台、飞行控制系统、摄影传感器、数据通讯系统、汽车运输设备及地面控制系统等部分组成。无人机灵活度高，飞行需求条件小，可控性强，自动化程度高，只需根据测绘要求，设计好飞行航线，远程操控，设备便可随时起飞降落，深入地形险峻地段测绘，工作效率高，每周可监测面积达到了2100平方公里，可从垂直及倾斜等多个角度采集遥感影像，近景航拍精度可达亚米级，数据的准确性及精准度较高。当前，这项技术被广泛应用于矿山数字化建设、矿产资源保护与利用监测、矿山环境治理及恢复监测等工作中。

2.3 全站仪在矿山测量中的应用

全站仪全称为全站型电子测距仪（Electronic Total Station），是一种融合应用机械技术、光学测绘技术、电子信息技术的测绘仪器系统，具备多种功能，应用这一技术，可测量获取目标物的斜距、平距、高差、垂直角及水平角等数据。在以往，应用光学经纬仪展开矿山测量，需人工光学测微读数，改用电子经纬仪之后，由于设备中采用了光电扫描度盘，能够自动显示读数，记录数据，自动化程度显著提升，只需安置一次仪器，就能完成该测站中的所有测量工作。矿山地质情况复杂，应用全站仪，可实现高效化、精确化测量，大大提升矿山测量工作水平，当前，这项技术的应用项目主要有：①井上矿山工程测量，具体包括工程放样测量、悬高测量、露天矿开采工程测量等方面，借助于全站仪的免棱镜测量功能，能够免除棱镜对于作业环境的要求限制，适应于各类复杂环境，且数据精度有保障，工作效率高；②井下矿山工程测量，具体包括竖井定向、工程放样测量、斜井及中段平巷施工控制测量等项目，能够全面获取井下工程建设参考数据，制定科学作业方案，为矿产开采人员创设安全作业环境。

2.4 三维激光技术在矿山测量中的应用

三维激光技术是一种基于光学原理测量目标物三维空间信息的技术，其技术设备主要为三维激光扫描仪、电源供应系统、支架、计算机及系统配套软件，可根据测绘需求，扫描获取目标物表面的三维点云数据，测绘效率高，操作简便，测量范围广，数据精度高，可迅速、大量采集空间点位信息，被广泛应用于土木工程、历史文物保护、建筑监测、灾害评估及矿山测量等多个领域。矿山测量易受环境限制，而三维激光技术适用范围广，常用于工作环境受限的区域，比如说井筒、煤矿井架等区域。当前，常应用三维激光技术，检测矿区地质环境，获取该区域的三维空间信息，以及地质剖面的测绘信息，实现矿区地表移动及变形情况的全方位动态监测，或者应用于煤矿巷道测绘中，获取煤矿井架、井筒等区域的信息，为巷道掘进、煤矿开采提供准确可靠的信息依据，或者应用于露天矿测量中，三维激光技术的测量精确度极高，完全能够达到矿山测量中，定位中误差需小于0.10m，高程中误差需小于0.07m的要求，能够准确获取露天矿边坡移动信息，评估边坡稳定性[5]。

3 结语

我国国土广阔，拥有众多自然资源，但由于人口数量也比较多，人均占有资源有限，远低于世界平均水平，为了满足社会需求，我国矿产开采量在不断扩大，矿山开采工作范围及效率不断提升，为了全面开发出矿山中的资源，同时保护矿区生态环境，相关单位必须做好矿山测量工作，掌握矿产分布情况，明确影响到矿产开采的环境因素，制定科学合理策略，确保矿产开采的安全性与高效性。在矿产开采过程中，会破坏矿区地质结构，导致该区域出现大面积沉降，周边建筑物及基础设施被破坏，威胁周边居民人身财产安全，风险极高。在矿山测量中应用现代测绘技术，构建起一个覆盖矿区的地质监测网，能够动态监测矿产开采及周边地形地貌变化，作出合理应对，采取支护、保护措施，确保矿区地质安全，实现安全、高效作业。