数字化测图在矿山生态修复中的应用与实践

龚建萍

（江西省德兴市自然资源局，江西 德兴 334200）

1 引言

矿山地形图测量是矿山找矿勘查、矿山建设及探矿工程的基本依据，也是矿山生态修复和矿山地质灾害隐患排查的重要数据支撑。江西某矿山持续保持稳定生产60 余年，产生待修复区域面积约70万m2，需要大量的测绘数据为矿山修复提供支持。传统的测绘工作方式，基本上采用水准仪、全站仪和经纬仪等作业方式，不仅会产生较大的系统偏差，而且在人力成本上投入更高，耗时更长，实际出图速度也较慢。当前，许多矿山经过多年的开发利用，产生了大量堆积区域，甚至部分区域已经形成火山口式的堆高，所以传统的测绘方式已无法满足当前矿山测量的需求。数字信息化地形测绘采用高精度全球定位系统（GNSS）技术，具有高精度、高效率等特点，本文通过数字信息化地形测绘的全新测绘方式，建立了物景的实体三维模型，实现了快速取点和出图，满足了当前矿山的测量要求。

2 数字化地形测绘的特点及应用

2.1 采用数字化地形测绘的必要性

传统的三角网、边角网、光电测距已无法满足当前地形测绘需要，其测量数据受人为因素的影响较大，特别是那些折线较多或者呈弧形的地形，每次测量结果均不相同，容易引起纠纷和争议。数字信息化测绘工作具有自动寻找目标和连续屏幕显示功能［1］，且无需棱镜测距仪支持，可在难以到达的地点或复杂的测量工作点实现客观、真实、精准测绘；同时，数字信息化测绘的应用可替代传统的基线丈量，可大幅减少测量人员现场作业时间，使得测绘工作更加高效。

2.2 矿山大比例尺测图实例分析

2.2.1 平面精度及高程精度

平面精度方面。在作业图上地面标识物点相对于附近平面控制点的点位中的误差（城市建筑群体和平地、山丘陵地上≤0.6 mm）［2］，在山地形、高陡等线地区和设站开展测绘困难的主要建筑物内部上≤0.85 mm；图上实物点相对于邻近地物点间距中误差≤0.5 mm；在光线不充足地段、林草茂密区、隐蔽地段等特殊难点地区，应适当放宽值。

高程精度方面。本次矿山主要生态修复区域与城市、周边主要建筑区域的数据选取不同，城市主要建筑区域基本等高距为0.3 m～0.6 m 之间的平坦地区，高程标识注数记测点与附近图根点使用高程中误差＞±0.16 m［3］。在上述以外区域数字线绘图高程精度应以现有的等高线插点的高程中误差比来参考，所以在本次矿山测绘中，采用等高线插点类似于临近图根点的高程中误差，按地形类别做如下要求：平地为小于等于3/4 基本等高距，山体地形、丘陵地带为小于等于1/3 基本等高距，山地为小于或者等于1/3 基本等高距进行调整。

2.2.2 测绘效果检查核对方法

当采用移动RTK 设备开展图根点及像控点控制勘测时，应对RTK 仪器控制测量精度开展有效检查、校验、核对［4］，采取的方法主要有以下两种：第一，每个控制点、相控点均开展来回两次的独立观测，两次结果平面坐标较差不大于±0.03 m，高程较差不大于±0.05 m，在限制差内读取平均值，作为控制点的平面坐标和高程点；第二，采用手持全站仪对附近RTK 设备相对控制点进行边长检查，其校验、检测的边长水平距离的相对误差＞1/3000。

图根控制点及控制点测量采用GNSS-RTK 方法开展工作，测量作业区域转换按七参数计算［5］，即采用江西省CORS 网（江西省连续运行卫星定位服务综合系统），开展联测至少3 个及以上项目区附近收集的起算控制点。采集的起算点原始数据、参数，利用仪器手簿自带相关软件的参数计算功能开始计算，求解得出测区合格且能够满足的坐标转换7参数。观测前要对架设三角支架进行校准、整平，使用RTK 控制点测量模式进行作业，仪器高点往不同方向丈量3 次取中数（差值大于或等于5 mm 重量），工作开始时平面残差值控制在2 cm 以内、垂直残差值控制在3 cm 以内。每个测点进行两次测量或采取巡回回测方式测量，在每次观测之前需要对仪器进行初始化，在得到固定支点的状态下进行观测，每次观测历元数为不小于22 个，采样间隔3-6秒，巡回两次测数的高差应不大于5 cm［6］。

2.3 数字信息化地形测绘技术的实践与应用

为了更好地应用和管理测绘数据，提升测绘水平与效率，更好地服务矿山建设，本次利用C2S技术建立数据库和数据模型、建设信息系统等数字信息化地形测绘技术，达到了江西某矿山排土场的测绘快速成图效果（如图1 所示）。

图1 江西某矿区排土场地形测绘数据化成图

主要投影方式采用高斯-克吕格投影为基准，从而建成集野外数据采集库、数据处理系统、图形编辑和快速绘图等为一体的自动览图系统，图件形成后操作人员可在图中任意拾取目标点，得出相应的数据结构，达到减少操作人员投入、节省工作时间，提升绘图效率的目的［7］。

3 物体实际三维模型

首先将DOM 和OSGB 格式倾斜模型直接导入cass9.1 软件，内业数据采用CASS_3D 基础版V2.0.2 进行采集，一是利用屏幕分显方式加载物体实景三维模型数据，二是建立数据采集系统并使其同步，具体流程见图2，当数据库全部导入后，可在二维形体或三维形体状态下的地形图进行测绘，如图3 所示［8］。可在二维形体或三维形体状态下采集各种地面物体、标识物类型的特性或特征线，并借助地面物体本身和地面物体标识之间的几何空间关系，自动绘制好相应的实体物体特征。对地形、地貌、地理信息的取值、估算，可在实景实物模型建立后，直接在模型表面、拾取高程点完成，实现更加精准地拾取点线面的数据［9］。当三维模型建立后便可提交矿山生态修复部门，由该部门根据三维模型来更加精准、高效地规划整体的修复方案。

图2 实物模型生产流程图

图3 物体实际三维模型

4 总结

数字信息化地形测绘和物体实际三维模型的建立具有三维可视化、地形准确、高精度、动态更新等特点，不仅能满足和适应当今矿山地形测绘和数据管理的需要，更是未来测绘现代化的基准体系组成和建设的重要组成部分［10］。此外，有利于在自然资源信息管理与应用中保持信息的完整性和一致性，促进地理信息资源共享，进一步提高信息保障能力和服务水平。