数字化测绘技术在现代矿山工程测量中的应用探究

白 玉

（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 071000）

我国经济的持续、稳定发展离不开科学、合理的经济政策和矿产资源的支撑。相应行业对矿产资源的需求日益增长，要满足我国经济发展的要求，必须加大对矿山测量技术的研究力度。近年来，随着科技水平的不断提高，以数字建模为导向的新型数字测绘技术在实际工程中得到了广泛的应用。利用数字测绘技术，可以轻易地解决许多传统测绘技术难以解决的问题，大大降低工作的难度，而且它的精度非常高，可以帮助测量者避免许多潜在的危险，确保工作的安全。

1 数字化测绘技术的优势

1.1 自动化程度高

数字化测绘技术可以与计算机技术相结合，利用CASS、AUTOCAD等测绘软件，实现对各种信息的自动计算、分析和识别，最后能正确选取所需要的图形，保证地图的美感和准确性。

1.2 高精度测绘

数字化测绘技术在测量中的准确性和可靠性得到了充分的验证。矿山地质工程测量工作离不开矿山地质资料的支持，所以如何确保资料资料的准确性是非常关键的。数字化测绘技术是把矿山地质简化为坐标，利用坐标的位置来构建分析模型，从而加速了测绘项目的进度，有效地减小人工测量误差所造成的负面影响，同时也可以有效地降低因数据不精确而造成的分析错误。

1.3 便利的资料储存

利用数字测绘技术，通过对矿山地质工程的测量，可以方便地进行矿山数据的存储。并且数字化测绘的安全性和保密性更高，可以避免许多不必要的数据保存、存放等环节，并在不影响数据准确性的基础上，对数字化产品的操作、存储进行了优化。

1.4 高度集成

在常规的矿山地质地形测量中，当测量对象数量多、程序复杂的时候，常常需要人工分段、分类管理，导致总体的工作效率和测量精度都不能得到保障。利用数字化技术可以对不同的山区和地形进行集中的地图绘制，并对有关的资料进行集中采集和分析。该方法具有很高的数据完整性，可以降低手工测量的误差，具有很好的精度。另一方面，由于一体化的测量方法简单，不需要将测量对象的测量方式进行变换，从而简化了参数设置和参数变更的过程。数字化测绘在时间和空间上都能充分发挥其优越性，而且可以替代人工进行24h不间断的工作。

2 数字化测绘技术及其应用

2.1 数字化处理工程测绘图像

在传统的数据处理中，由于某些外部因素的干扰，导致对工程地图的处理不够精确，而数字化测绘技术可以有效地解决这一问题，提高原始地图的处理精度。在对工程测绘图像进行数字化处理时，采用了一种层次的数据存储技术，最小化原始图层的数据以分析图层中的某些属性，从而迅速地获取相应的信息，并对其进行有效的处理，补充了某些不完全的信息，为以后的工程测量提供了方便。数字制图技术目前有三种主要的方式：智能扫描矢量输入、数字输入和人工追踪矢量输入。智能扫描向量输入技术要求有专门的扫描仪，对所存储的地质资料、图像资料进行汇总，并对影像资料的要素进行矢量加工。基础信息是为了在数码输入技术中运用专门的数码工具，并且需要后续的工作。手工追踪向量输入技术要求手工操作支持，并对图形进行特别的编辑。在实际应用数字化测绘技术时，能在一定地区得到相应的地质资料，一般在150m～300m的标高范围内，精度较高。数据信息量化的核心是获取元数据、点地图和直线地图，以达到对地表实际状况的仿真和评价。在实践中，通过对地质点、线、面、角的详细信息的分析，得到全面、全面的地质数据。在进行协调系统的安装时，应遵循以下几点：①建立可靠、准确的数据库，从点、线、面、数据等方面尽量做到准确、完整；②对图形进行科学的分析和处理；在建立协调体系的过程中，误差确认是保证数据连续性、过滤和改进的关键因素。目前，我国的地质勘探工作主要是通过向量处理软件来完成数据的采集。在建立测绘资料资料库时，先将主参量与不同参量的关系进行比较，再经资料分析，找出各类资料载体，并剔除挂于地图上的悬垂线，从而得到较为完整、精确的图形。

2.2 航空摄影技术

在目前的矿山地质工程建设和测量工作中，采用数码摄影技术，可以对地表上的数字资料进行空中摄影，并运用电脑技术对地表资料进行处理，使之能有效地将地表资料综合起来，形成有效的资料。将航空测绘数字化成图技术用于矿山地质的数字化测绘，可以减少工程建设中的测量费用，提高测绘工作的效率和质量。

2.3 DRG技术

数字栅格测绘的基础是对地图的开发，是数字制图技术的重要组成部分。利用计算机技术和相关的测绘手段，对矿区地质资源的工程测量资料进行统计，保证了地图上的矿产资源分区的精确划分，从而有效地促进了矿区地质资源的开发和利用。通过互联网信息技术，相关矿山地质资源开发人员可以迅速、方便地获得所需的资料、数据，而无须像以往一样进行现场勘测，从而提高了数据的流通和使用效率。要在矿山地质勘察中推广这项技术，各有关部门必须密切配合，共同努力，加强对矿山地质勘察的支持，确保测绘仪器的先进性。

2.4 GIS技术

GIS利用计算机技术的软硬件技术，可以将空间中的地理信息资料进行整理、组合，从而解决了矿山地质工作中出现的各类问题。

在GIS技术的应用中，数字化测绘技术的优越性得到了充分的体现。GIS可以通过使用卫星和其他手段获得更多的三维数据。通过对数据的整理、整合，可以对矿山地质资料进行全面的掌握。通过建立和完善矿山地质数据库，为矿山工程测量工作提供更多的参考数据，从而使测量工作中的安全问题得到及时的解决，增强工程测绘工作的可靠性和安全感。虽然传统的地形图可以通过坐标来绘制，但无论是精度还是技术，都远远比不上GIS。GIS技术在当前的应用中最主要的作用就是将全部的数据和信息转化成空间地图。利用GIS技术进行矿地质勘查、传统矿地质调查、矿传统地质调查资料的处理，都以计算机辅助设计与计算机辅助设计为主导。

从这些技术的实际应用来看，在地图和测量报表中，往往存在着图形参考信息错误、输入错误等问题，而GIS技术方案能够有效地解决这些问题。

2.5 地理信息技术

数字化测绘技术是对数字技术的扩展，利用地理信息技术进行矿山地质调查，可以有效地提高测绘资料的可靠性。矿山地质工程测量必须编制完整的工程方案，以便为工程测量工作提供一个可行的方案。

在制定工程测量方案时，必须严格执行，既要对各项目的工作进行清楚的规划，又要防止重复，这样才不会造成资源的浪费。利用数字化测绘技术，可以对项目的实施状况进行预报，并对未来矿山地质工程的可行性进行分析探讨。同时，结合矿区的地质特点，对其进行了全面的分析，不能只考虑到矿产资源的大小而忽视周围的环境，既要兼顾经济发展，又要兼顾生态环境，不能因为这一点而影响到双方的动态平衡。

2.6 矿山地质调查数据的软件开发

采用数字测绘技术，对采集到的数据进行精确的测量、处理，以确保数据的高效、安全。采用数字化测绘技术，将内部数据库与数据注册软件相结合，以达到数据共享、数据处理等目的。

利用SURPAC软件对所测量的目标进行了扫描，并预先设定了目标的位置坐标，使目标的时间轴与位置的分布信息得到了准确的匹配，从而大大地提高了数据的采集和处理速度。

此系统还可以对各种测量方法进行有效的记录，为今后的测绘工作提供了有力的借鉴。在矿山立体构图中，要保证建筑的总体面积的精确计算，可以采用三维激光成形技术，对整个矿区进行了快速的计算。

2.7 破碎步测法

目前，RTX技术已经在矿山现场测量中得到了应用。在地形平坦、障碍物较少时，利用RTX技术进行合理的控制，并及时将有关数据反馈给相应的数据，以降低因地形复杂而造成的误差，从而提高了测绘的安全性。在采集数据时，可以对这些数据进行最优化的方法，即对封闭区域进行测量，并将其与传统的测量数据特性及模式相比较，从而得到相似的地形地貌。

2.8 RTK技术

结合矿山地质勘探实践，采用RTK技术，取得了较好的效果。在具体的测试阶段，采用动态差分法对载波进行实时测量，对技术人员及参考站进行标识。通过使用电磁波，可以将基准站所测得的数据进行显示，并将数据传送给移动基站。

在特定的工作中，移动基站主要接收来自基站的消息。在现有的技术条件下，该技术可以大大地提高数据的获取速度，同时节约了大量的时间。

尤其是矿山现场勘探，其技术精确度可以达到毫米级，这是常规的测量手段所不能比拟的。矿山所面对的各类测量项目类型都有很大差异，在进行地质勘探时，会遇到各种各样的问题。

3 数字化测绘技术在现代矿山工程测量中的具体应用

利用数字化测绘技术进行矿山工程测量工作，可以让工作人员对矿山的环境有一个直观的认识。利用资料信息储存方式，对有关资料进行管理，使人员能很容易地利用资料，为矿山作业及建筑提供科学的规划及指引。

3.1 基础控制测量

首先，选择测量点。在基础稳定、便于长期保存的位置上，合理布置工程控制点，使点位符合航空测量的需要。

其次，埋石，然后是编号。项目的控制点是按规范及技术要求设计的浇筑混凝土电杆。操纵杆是平面桩和高程桩的组合。总共6个检查站，分别用LB01-LB06来表示。LB01为了达到技术规范中的技术要求，并结合工程的实际需求，选用了四等GPS观测方式。

最后是资料的加工。采用四等GPS静止观测联测CORS基站，以GDCORS参考站为出发点，采用武汉大学的Power Net软件对其进行3-D坐标系统的平差，在似大地水准面模型中进行插值，获得相应的控制点。

3.2 DEM制造

根据不规则三角网格的基本思想，采用Terra Solid软件对地面和非地面点云数据进行分割，并采用不规则三角网格或格网构造DEM。

其生产工艺为：①格网化。在对点云数据进行修正时，按节点间距将点云坐标插入到标准网中，点云数据按一定的尺寸进行分割。②将小缝隙填满。在对网格点滑块进行填充和处理的基础上，采用周边点的灰度来填补小裂缝和小黑洞，从而确保了不会出现黑洞。③将粗差点删除。在点云填充后，去除了点数据中的突出部分，并着重于对地面与地表之间的粗差进行处理。④产生浮雕图像。对点云进行填充和粗差处理后，得到了浮雕图像，点云数据产生了立体模型，以直观的方式显示了真实的地面状况。⑤对点云进行填充、去除粗差点后，要对地面上的建筑物、植被等进行过滤处理，以方便建立模型。在过滤时，要进行过滤参数的测试，以改善资料的质量，并将其用于过滤指令。⑥在经过过滤之后，会有一个黑洞图像，这个图像主要是用来过滤物体，这个时候要用人工的方法来清除。⑦内插。人工编辑之后，影像中会有更多的黑洞，技术人员会利用黑洞周围的高度点，将黑洞填满，这样地面就会变得平坦。⑧对交叠区域进行切割。通过对DEM图像进行插值处理，将每个图像的边缘交叠区域进行剪裁，得到DEM模型。

3.3 DOM处理

数字正射影像DOM的处理过程和关键点：①影像校正的具体过程是：在轨道文件的生成过程中，采用每张照片的外方位元素、影像的相对方位和影像控制点的绝对方位。②图像的调色。调整图像的颜色、亮度和颜色的对比，减少图像的色调差别，确保颜色的真实感，不会有均匀的处理痕迹，如果图像有污点、错误、扭曲、划痕等情况，要及时发现并处理。③拼图。镶嵌线要尽量走直线，采用接近直线的光滑曲线效果最好，尽量不要选择小角度的折线；充分保证诸如住宅密集区域等关键部位的完整性。

4 结语

总之，矿山工程测量是一项浩大而又繁杂的工作，既要保证测量结果的准确性，又要便于以后的管理和科研工作，使其具有较高的技术水平，以适应矿山地质工作的要求。科学技术的发展促进了工程测量的发展，将多种先进技术相结合的数字化测绘技术为工程测量注入了新的活力，越来越受到人们的重视，并已广泛应用于各类工程测量领域。