数字化测绘技术在矿山地质测量中的有效应用

2021-04-01刘金芳

工程建设与设计 2021年4期

刘金芳

（广东省有色地质测绘院，广州510000）

1 数字化测绘技术的特点

1.1 自动化程度高

数字化测绘技术可以和计算机技术融合，在测绘过程中，通过应用CASS、AUTO CAD 等绘图软件，可以自动计算、分析、识别各项信息，最终准确选择所需的图示符号，确保地形图的美观与规范性，同时，可以将数字化测绘技术得到的测量成果作为底图进行规划和设计，满足各类项目的需求，大大提高了测绘生产作业的自动化程度。

1.2 测绘准确度高

在数字化测绘技术工作流程中，可采用自动采集的方式采集数据，还可以利用先进的三维坐标定位技术及时储存信息，使人工计算和控制误差得到了明显的降低[1]。

1.3 图形属性信息丰富

通过计算机的模拟，数字化测绘技术可以在屏幕上直观、生动地反映地形、地貌特征，准确、快速获取地物符号，提升制图的整体速度，完美呈现复杂的地图，有效整合地物之间的关系、具体位置等属性，丰富地形图的内容，保障地形图的规范性。

1.4 信息存储便捷

数字化测绘技术能够自动存储信息，省去了很多不必要的环节，如数字化产品保存、存放等，针对数字化产品操作、存放进行了优化，但不会影响信息的准确性。

2 数字化测绘技术在矿山地质测量中的作用

2.1 数字化处理工程测绘图像

数字化处理工程测绘图像的工作原理则是利用一些分层数据存储的方法实现图像处理，将一些矢量化处理原图的数据最小化，然后可以对图层中的一些属性展开分析，快速得到图形中的信息，同时能够有效处理信息，对一些不完善的信息进行补充，对后续工程的测量提供了很多便利条件。传统的矿山地质测绘图像数据处理的过程中，很容易受到一些外界因素的影响，使工程测绘图像处理不精准，数字化测绘技术则有效地避免了这一情况的发生，提升了原图数据处理的准确性。

2.2 航测数字成图技术

在当前矿山地质工程施工与测量的过程中，利用数字测绘技术可以通过航空拍摄的形式进行地面数字信息的采集，然后利用计算机技术进行信息处理，有效整合地面信息，从而形成矿山地质数据图形的有效信息。在数字化测绘技术中应用航天测绘数字成图技术进行矿山地质的测绘，将工程施工测量环节的成本最小化，极大地提升了测绘效率和质量。

3 数字化测绘技术在矿山地质测量中的应用

某矿山地质测绘项目的主要内容是测区范围内1∶2 000 地形图成果生成。该项目使用机载LIDAR 航摄方式，获取激光点云数据、影像数据，对各项数据进行处理，提交过程成果，最终成果为1∶2000 比例尺的带状地形图。

3.1 基础控制测量

首先，选点。合理布设项目控制点，将点位选择在基础稳定、便于长时间保存的位置，以满足航测要求。其次，埋石与编号。项目控制点是现浇混凝土桩，根据规范和技术要求的规格完成埋设工作，控制桩是平面桩和高程桩组合形式，共布设6 个控制点，编号形式是字母+数字，如LB01。再次，外业观测。项目根据实际需求选择四等GPS 观测方式，以满足规范、技术要求。最后，数据处理。采用四等GPS 静态观测联测CORS 基站，选择周边覆盖测区的GDCORS 基准站作为起点，平差处理方式是利用武汉大学Power Net 软件在三维坐标系下进行处理，控制点正常高在似大地水准面模型中内插获取。

3.2 航空摄影及LIDAR 数据处理

该项目使用机载雷达扫描技术（LIDAR），使用的设备是ZT-R250 系统、无人机是大疆创新M600PRO 型旋翼无人机，飞行模式是先使用雷达扫描模式采集点云数据，随后采集正射影像数据。首先，导航文件制作，实行POS 姿态数据、地面GPS 基站数据整合处理方式，获取导航数据文件，输出结果是HHMMSS 航次导航文件（sbet*.out 和vnav*.out）。其次，控制文件制作，检查航带是否出现漏飞问题，在覆盖数据范围内制作控制文件，输出成果是生成“××航次控制文件”，在单挑航带数据量过大的情况下，应分段进行。最后，三维激光点云坐标计算，采用预处理+航带校正方式，针对原始激光数据进行预处理，随后生成原始的三维激光点云数据，根据实测平面、高程控制点做好平面、高程校正工作，准确计算地表目标物的空间三维坐标。

3.3 DEM 制作

基于不规则三角网原理，利用TerraSolid 软件从机载LiDAR 点云数据中分离地面点和非地物点，然后将地面点通过不规则三角网或格网等构建DEM。主要制作流程为：（1）格网化。针对校正过的点云数据进行处理，根据点云坐标值按照相应的点间隔插入规则格网中，这样点云数据会被分成指定大小的图幅。（2）填补小缝隙。针对格网化的点云数据进行填充、处理，使用周围点灰度值填充影像中的小缝隙、小黑洞，使其具备一定的高程值，保证影像不出现黑洞。（3）去除粗差点。针对填充处理的点云数据进行去除高点处理，重点去除高于地面点、地物点的粗差点。（4）生成浮雕影像。将经过填充、去除粗差点处理的点云数据生成浮雕影像、点云数据生成三维模型，直观反映地表的实际情况。（5）过滤。在填充、去除粗差点处理后的点云数据中做好过滤处理工作，过滤处理的重点是地表中的地物，如房屋、植被等，便于生成地表模型。过滤过程中，应做好过滤参数试验，提高数据成果质量，在完成参数试验后，将其应用到所有过滤命令中。（6）手工编辑。过滤处理后会出现具有黑洞的影像，黑洞主要是过滤的地物，这时需要采用人工干预处理方式，手工擦除未过滤掉的地物。（7）内插。在完成手工编辑工作后，影像中也会出现较多黑洞，技术人员使用黑洞周边的高程点将黑洞内插上，保证地面平坦，经过内插处理的影像、地物基本会被去掉，这些地面相对平坦、光滑。（8）裁剪重叠区。针对内插后的DEM 影像进行裁剪，裁剪掉每幅图像边缘的重叠区域，随后生成DEM 模型。

3.4 DOM 制作

数字正射影像图DOM 处理主要流程及要点：（1）影像纠正，具体流程是航迹文件制作、解算各像片的外方位元素、像片相对定向、采用像控点绝对定向。（2）影像匀色、处理。做好影像色彩、亮度、对比度的调整、匀色处理工作，缩小影像之间的色调差异，保证地物色彩的真实性，避免出现匀色处理痕迹，在遇到影像脏点、模糊、错误、扭曲、变形、划痕等问题时，应及时查出原因并予以处理。（3）镶嵌。处理要点：镶嵌线尽量走直线，避免选取小角度折线，取近似直线的平滑曲线效果最佳；尽量确保重要地物，如房屋集中区的完整性；要避让高大建筑物。

3.5 DLG 制作

本项目1∶2 000 地形图采用“激光点云辅助正射影像进行矢量化法”进行绘制，外业调绘成图，此方法与传统航测地形图有很大不同。数字线划图制作流程如图1 所示。

图1 数字线划图（DLG）作业流程

由此可见，占矿山地形图最大工作量的等高线绘制是利用激光点云数据自动生成，结合DOM 辅助纠正、外业调绘完成。三维激光扫描技术测量与现在常规的外业RTK 采集数据+内业展高程点成图的方式对比，极大地减少了外业作业人员的工作量，加快了作业进度，降低了恶劣环境作业的风险，提高了数据精度，对比人工测量方式可能会漏测比较关键的特征点，但是，三维激光扫描技术可以全范围穿透植被采集到地面高程点数据，可制作精度更高的地形图成果，这对主要计算开采量为目的矿山测量项目是最关键的基础资料。