现代测绘技术在工程测量中的应用

刘宏远 李军

山东省公路工程技术研究中心有限公司 山东济南 250200

社会经济科技快速发展，各个行业依托现有的技术逐渐向现代化转变，现代矿山建设不断发展，基于当前的安全生产要求，深刻认识到矿山测量工作的实际价值，不断提升矿山测量技术应用为实际采矿工作进行服务，利用现代信息技术提升测量质量，保证矿产开采的安全高效性，适应当前社会发展需要相关企业立足自身发展实际情况，实现矿山测量技术在应用中的发展，为未来发展打下基础。

1 现代测绘技术概述

矿井测绘技术是一项包含勘探学、地质学、测量等学科的综合性技术，矿井测绘工作是矿井煤炭资源开采的必备前提条件及重要环节，测绘结果为煤炭资源探测、矿井持续运营、采区及巷道布置等工作开展提供资料支撑。现阶段矿井测绘工作主要对矿区地貌、采掘工作开展、井下采掘环境地质参数以及煤炭资源赋存规模等内容进行详细测量，并根据测量结果绘制采掘工作平面图、地形图等图件。测绘工作高效开展可提升矿井煤炭资源开采效率，并降低煤炭开采成本，对提升矿井经济效益有显著的促进作用。随着矿井测绘技术不断发展现阶段已基本实现数据自动化采集，数据传输方式也向多样化方向发展。现代测绘技术由于具备较强的抗干扰能力及适应性，在矿井中应用、推广速度加快，从而大幅度提升矿井测绘精度及测绘效率。

2 现代测绘技术种类

2.1 全站仪测绘技术

该技术很适合应用在时间规定严格且紧迫的地下管线测量中，具有精度高、速度快的优点，且基本不会受到天气的影响，保证测量工作的顺利进行，甚至针对具有高大建筑物的测量区依旧可以进行快速作业，但是不适用于碎步测量和大范围测量。

2.2 GPS技术

该技术运用定位系统获取地下管线数据信息，进行布网和选点工作，构建数据网络，保证测量中心点选择的科学性和合理性。而RTK技术是GPS技术衍生而出的一种实时动态测量技术，主要利用基准站的载波相位获取情况，通过和客户接收端的合作，利用算法计算具体坐标情况，操作简单，具有较高的精确度，适用于尚未进行回填的地下管线测量[1]。

2.3 RTK技术

这是GPS技术衍生而出的一种实时动态测量技术，主要利用基准站的载波相位获取情况，通过和客户接收端的合作，利用算法计算具体坐标情况，操作简单，具有较高的精确度，适用于尚未进行回填的地下管线测量。该技术主要是利用数据库和计算机技术，实现地理位置和相应地下管线的一一对应，降低数据漏洞和错误出现的概率，从空间层面上保证地下管线测量数据的管理质量。

2.4 地理信息技术

地理信息技术，也就是我们所说的“3S”技术，有时也被称之为地学信息系统，它能够全面地反映出地理分布数据以及地球的资源环境情况，结合计算机系统、数据库系统，配合现代化处理技术实现数据标准化，具有运用方面广、便于理解的特点[2]。

2.5 全球数字摄影测量技术

全球数字摄影技术是集上文提出的地理信息技术、全球定位技术、遥感技术为一体的综合技术。该技术促进了测绘技术朝着数字化、自动化的方向发展，全球数字摄影技术将获得的数码照片，经过相关软件的处理，可以得出三维空间模型，目前该项技术被广泛地应用于房产规划、水利发电、交通疏导、地质勘探、城乡建设等多方面。

3 地形测量技术的发展现状与特点分析

有了信息化、数字化以及各类测绘软件作为基础，近几年来地形测量技术的发展速度越来越快。同时，随着国内城市建设工作的有序推进，我国建设部门、土地管理部门对于地形图的精度要求越来越高。通过开展地形测量工作，加强地形测量技术的应用，能够有效获取精度较高的地面数字测图。目前，地形测量技术的发展速度逐步加快，在工程地形测量、工程验收、地籍测绘以及违法建筑查处等方面有着广泛的应用。地形测量技术应用期间，对于数字化技术、信息技术以及测绘软件有着较大的依赖性。对于现阶段所用的地形测量技术，主要以数字化测量技术为主，该技术所用的测量仪器操作相对简单，测量精度较高，成图效果相对较好。尤其是“GPS+全站仪+成图软件”模式的应用，能够有效提高测量工作的精度与效率。总体而言，地形测量中数字化测绘技术的优势如下：①相比于人工制图而言，数字化测绘技术在数据精度方面更高[3]。在利用数字化测量技术开展数据采集工作期间，可以自动生成测量点位的三维坐标，并实现测量数据与信息的自动化保存。同时，数字化测绘技术的应用，还能实现数据的高效传输、存储与处理等，进而能够减少人为因素造成的误差；②数字化测量技术的自动化、智能化水平更高，对测量过程中的各类数据能够实现自动采集、属性识别以及数据计算等流程；③数字化测量技术的应用，还能降低人力、物力、财力资源的浪费，提高测量作业效率，降低测图、成图时间。一般来说，一个标准作业组每天能够采集的地形点超过200个，大大提高了地形测量的效率。

4 现代测绘技术在矿井的应用

4.1 全站仪在矿井测绘中应用

4.1.1 全站仪测绘技术概述

全站仪集电学技术以及光学技术，是现阶段矿井测量工作中应用最为广泛的测绘设备。全站仪主要通过光电扫描度盘自动对记录、存储、显示测绘结果，整个测量工作较为简单、测量精度高。在全站仪内部嵌入有测量软件，通过简化测量程序即可有效提升测量效率及精度。在矿井实际测量过程中通过布置全站仪即可获取垂直角、水平角、高差、距离（平距、斜距）等参数。

4.1.2 全站仪在矿井应用情况

通过布置全站仪即可获取众多测量参数且可将测量结果直接以数字形式显示，通过内部嵌入的软件即可分析、处理测量获取到的参数，具有操作简便、测量结果稳定以及适应性强等优点。在矿井测绘中通过全站仪可构建覆盖全矿的数据采集、传输以及处理系统[4]。全站仪不仅可适应井下煤岩采掘测量工作而且可对矿区采空区地表变形、地形进行测量。矿井通过采用全站仪可大幅降低测量人员劳动强度及数据处理工作量，在矿井测量工作中具有显著优势。例如，中国矿业大学贺清清、张杰等对矿井连续搬运条件下全站仪误差产生原因进行分析，为了提高全站仪测量精度建立井下陀螺定向中误差与搬运距离高相关性拟合方程，预测该陀螺全站仪连续搬运距离限制，研究成果可在一定程度上丰富全站仪在矿井中应用。

4.2 惯性测量技术

惯性测量技术是采用导向定位技术获取矿井测量数据，该技术具有多样性、自主性等特点，为矿井测量工作开展提供全性能、自动化技术支撑。矿井采用的惯性测量技术涉及到的系统主要有便捷式系统以及平台式系统，将惯性测量技术与GPS技术相结合可形成新的测量系统，充分发挥两种技术优势，实现高度精度测绘以及定位，高效对获取到的矿井测量数据进行处理。惯性测量技术在矿井实际测量应用中主要用以井下测量工作。例如，山东科技大学提出综合使用惯性测量和三维激光技术对深部开采矿井井筒变形情况进行测定、评价;山东理工大学王玮等奖惯性测量技术应用到煤矿井下移动车辆定位中并进行现场试验，结果表明，利用惯性测量技术能够对移动车辆姿态进行有效跟踪，在运动状态估计辅助下能有效降低煤矿移动车辆累计位置误差[5]。上述应用实例为其他矿井惯性测量技术推广应用提供了经验借鉴，并在一定程度上丰富了惯性测量技术应用范围。

5 矿山测绘技术质量控制措施

5.1 完善测绘设备使用制度

目前测绘设备在不断的发展更新，信息化已经代替了传统部分测绘设备，测绘设备功能加软件配置齐全，测量人员的专业素质要提高，对新型设备要科学的管理，同时要制定设备维护管理制度。在矿山原有的测绘设备管理制度的基础上，应针对管理设备制度进行有效的分析审视存在的弊端，对设备管理制度进行完善。对新型测绘设备要熟练掌握操作方法，保养维护等管理制度，并依据测绘设备的使用频率和其他因素等要求，测绘人员对设备使用制度进行优化。制定设备使用管理台账，在设备使用前对使用人员进行信息登记，以便设备出现故障问题，对使用人员的追责；确保测绘设备能正常有效的使用，要及时了解测绘设备的使用参数设置功能，满足矿山的正常生产需求，提高测量精度。

5.2 对数据质量进行严格审核

在测量中所得到的数据成果，测量成果数据准确性在矿山开采生产过程中起到极其重要的作用，直接影响着安全生产工作，测量人员要对测量成果的准确性要严格控制，确保数据的可靠性。测绘人员在数据采集过程中，必须要严格实行数据质量审核程序，明确数据真实可靠性后方可投入在后期施工基础建设工作中来。若是数据存在问题，测绘人员必须现场重新采集数据计算，对数据计算结果要进行一一核实，反复确认数据真实可靠性。测绘人员要养成良好的数据复核习惯，在开展测绘工作中要有丰富的测绘工作经验，专业测绘素养，能够结合测绘仪器、测绘数据采集和环境工作中三个方面进行有效的相结合，满足矿山生产开采过程中数据的可靠性。

5.3 科学应用全站仪传统测量仪器

经纬仪在数据采集时，主要采用手工记录和人工计算的方式，并且会出现人为的失误相对较大，导致测绘数据出现误差，对测绘工作人员来说，测绘工作量较大，无形中增大工作负担量，在数据录入进行应用过程中，也存在较多不方便之处。全站仪进行应用过程中，能够弥补传统测绘工作中的不足之处，有效的提高工作效率，如：针对矿山开采过程中地表塌陷出现的裂缝，人员不能到达危险作业区域内，使用全站仪能够数据采集，可以精确的进行测量检测工作，由此目前全站仪的类型较多，广泛的应用到当前测绘工作中。所谓“全站仪”，也就是“电子全站经纬仪”，能够快速的解算测量坐标、高程、自动化处理，数据将测角、距离、高差一体化处理，施工放样一键施工放样，角度、方位角、距离，能精确结算放样数据，自动保存测量记录数据，操作极其方便，适用于矿山测量工作之中。目前全站仪内置设备中软件较多，应用程序便捷，使测量效率和精度都有效的提高，减少了人力消耗，并且配有完整的数据传输工具和绘图软件，在数据处理方面具有较高的优势。

5.4 提升矿山测量人员的专业能力和素质

在矿山测量工作中，矿山测量人员在生产建设中起到重要的作用。在实际的生产开采矿山，测量人员的专业素质专业技能直接影响着矿山的生产安全和企业的利益。因此，相关企业或单位一定要重视矿山测量人员的专业培训，制定专业技术人员考核制度，提升专业技术人员的综合能力水平，更好的服务企业的发展。

6 结语

随着矿井自动化以及智能化建设的不断推进，传统的矿井测绘技术已经不能满足煤炭资源探测、矿井建设以及煤炭回采需要。将现代化测绘技术应用到矿井生产中，为矿井生产提供可靠、便捷的测绘成果，可在一定程度上提升矿井现代化建设水平以及矿井生产效率。在矿井测绘中通过采用空间信息技术可实现对测绘获取到的空间地质信息进行更为便捷的处理、分析，有助于促进矿井测绘工作效率；依据全站仪工作特点，并结合空间信息技术构建矿井三维地质模型，且能够实现对测绘数据自动采集、传输以及分析，为构建新型的矿井测绘系统提供支撑。将三维激光扫描技术应用到矿井测绘中，可实现远程遥控测量，大幅降低测绘人员劳动强度、测绘成本以及显著提升矿井测绘效率。