测绘地理信息技术在地质勘查工作中的应用发展探讨

郭君红

（甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730000）

当前，我国大量矿产开发、水文地质勘探、建设工程项目等都需要进行地质勘查，地质测绘是地质勘查工作的主要内容，测绘人员利用测绘工具和技术对不同类型地形的地理特点、土地现状、地质分布情况等进行勘查。由于我国幅员辽阔，地质分布不均，特点各异，地质测绘工作难度大，如果测绘技术落后，很难对繁复的数据进行精准快速的测算。随着大数据信息时代的不断发展，测绘地理信息技术通过不同的地形测绘软件和基础应用软件使地质测绘工作逐渐数字化、自动化，其高效精准的优势在地质勘查工作中得到了广泛应用并具有良好的发展前景[1]。

1 地质勘查的含义

地质勘查主要是指地质矿产、水文、建筑等相关部门或者企业在严格遵守国家相关法律、法规和条例的前提下，经国家指定部门批准，由专业技术人员组成的工作部门对被批准勘查区域开展相关地质调查研究工作。勘查的具体目的一般是围绕地质钻探、矿产开发、地质灾害治理、工程勘察等展开，主要是了解地质地貌、地层结构、岩石、地下水、矿产分布等地质方面的情况，为相关企业部门开展经济或者其他方面建设提供有效参考依据[2]。

2 测绘地理信息技术主要原理

测绘地理信息技术是测绘“3S”[地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、遥感（Remote Sensing，RS）、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）]技术，通过将GIS、RS、GPS、数字摄影测量系统等与现代计算机技术有机结合，以数字形式对各种信息、数据进行数字化存储，经数据库和多种应用软件处理后形成电子地图，打破了传统测绘信息传送介质的模式，数据的传送不再受时间、地域、地形图分幅、使用者等常规因素的限制，测绘工作者通过测绘地理信息技术各种系统，如图形、数学坐标系等，对相关信息进行数字化处理，得出全面、高清的测绘图[3]，不仅使测绘工作变得更加简便、快捷，还可以很快发现并及时修改测绘过程中出现的错误，极大地提高了地质测绘的工作效率和工作质量。

3 测绘地理信息技术在地质勘查工作中的优势

3.1 精准度高

测绘地理信息技术在测量物数据信息采集、分析、处理上的精准度比传统手工测绘具有更明显的优势。如测绘地理信息技术可以把300 m范围内所有测量物点的误差控制在3 mm内，在对地质地形进行测绘之前，会结合周围的实际情况，通过全站仪对各个测量点进行三维坐标采集。通过充分的测量物信息采集，测绘地理信息技术使用计算机系统对信息进行存储并进行数字化转换，使测量误差精确度保持在毫米范围内。同时，测绘地理信息技术在方向性误差的控制预防上比传统测绘方式更有优势，特别是在复杂多变的地形地貌、天气条件恶劣的外业测量工作上，可以更有效地减少测量过程中出现的错误和误差。

3.2 具有较强的可操作性

传统测绘技术大多数依赖人工控制，容易出现误差，如果不能及时发现和纠正，就容易造成误差累积，一个环节的误差不及时纠正就会影响整个测绘结果的精准度。测绘地理信息技术通过强大的内装操作软件和设备，如实时差分定位（Real-Time Kinematic，RTK）技术、RTK设备等开展地质测绘工作，整个测绘过程实现了计算机自动化、数字化和智能化，避免了人工操作失误，使每一个系统中的测量值独立存在，能快速生成坐标，避免了人工操作的烦琐性，具有更强的操作性。

3.3 不受环境限制

地质勘查的作业条件往往较为恶劣，地形危险复杂，天气、温湿度、可见度等外界环境的变化，都会增加测绘工作人员工作的危险度，而测绘地理信息技术的使用受这方面的限制很少，大大提高了测绘工作人员的工作安全系数。传统测绘技术需要设置很多布点，但测绘地理信息技术的设备相对简单，没那么烦琐，通过在既定测量位置设计规范布点，可以完成大约4 km范围内的有效测量。

3.4 有效节约成本

一是人工成本的降低。传统测绘技术需要大量人工和设备仪器，测绘地理信息技术所需设备精简、搬运方便，节约了不少人工成本。同时，测绘地理信息技术通过全面精准的内部操作系统对庞大的测绘数据进行录入、处理、传输，并实现与其他测量数据的有效互通，相比传统测绘技术，减少了大量的后期技术工作量。二是时间成本的降低。测绘地理信息技术不需要传统测绘技术那样大量的辅助测量工作，大量的测绘信息通过实时动态观测技术系统就可以进行自动化筛选、集成并自动绘制出测绘图，大大缩减了工作时间成本，提高了测绘工作效率[4]。

3.5 存储空间更大

测绘地理信息技术在测绘上可以多角度、多地形、多参数地展开，相比传统测绘方式，在数据的记录和存储方面更方便、快捷，在绘图过程中对误差的控制也比传统测绘技术精准、及时，极大地提高了测绘工作准确性和工作效率，降低了工作生产成本，有利于生产效益的提高。

4 测绘地理信息技术在地质勘查工作中的应用

4.1 在矿产开采领域中的应用

矿产开采用到的测绘地理信息技术一般有无人机低空遥感技术、数字化制图技术等。

4.1.1 无人机低空遥感技术

矿产地形复杂，地质勘查工作难度大，需要用到无人机低空遥感技术执行矿山测量任务。无人机低空遥感是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵不载人飞机，装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备，通过地面、舰艇上或母机遥控站人员利用雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。地面遥控站人员通过接收由无人机数据链系统处理的无人机拍摄画面以及其他数据信息，通过配套的RTK设备和系统为矿山测绘提供参考依据。

4.1.2 数字化制图技术

数字化制图技术具体指的是综合概括、分析与对比空间坐标、图画、性能、关系等情况，对相关地理信息进行及时整理和存储，使数字化测绘制图工作得以更好地完成。主要利用3个方面的输入方法优势来完成。

（1）数字化仪输入法，主要用于数据采集阶段，通过人工辅助操作，对相关数据信息以移动游标的方式进行动态跟踪，将底图数字数据信息转化为有效图形数据。虽然准确性和有效性有所保障，但耗费了大量资金在设备上且效率低，应用范围有限。

（2）智能扫描矢量化输入法，主要弥补了传统地质测绘技术的不足。对普通图形数据通过计算机技术进行矢量数据转化，将所得数据与原始数据对比，就矢量数据开展编辑及分析，对矢量数据进行高层次误差校正，因此，比传统测绘技术得出的数据准确度更高。但智能扫描矢量输入法涉及的数据量大，对图像要素识别模块工作要求高，后期编辑工作难度增加。

（3）人工跟踪矢量化输入法，是当前地质测绘工作应用最广泛的技术，主要因为其实现了人工方法和图像编辑方法的有效结合，绘图效率高。通过人工操作，在数据编辑系统中运用鼠标跟踪形式将栅格图像有效转化为矢量数据，对存在的误差进行编辑和校正。这种高强的编辑功能和图像编辑系统不仅操作简单方便，获得数据的准确度还很高，适应性和应用效益得到广大地质测绘工作者的青睐。

4.2 在工程建设领域的应用

当前的工程建设项目繁多，大型城市建筑、市政工程建筑、国家大型基础设施项目建筑、民用住房建筑等都需要用到地理地形测绘，由于地质勘查测绘工作受制约条件多，如果采取不当的测绘技术，容易造成工作效率低、工作误差大。因此，测绘地理信息技术在工程建设领域的应用多种多样。

4.2.1 实时动态观测技术

实时动态观测技术，简称RTK，是GPS技术的一个衍生新型测量技术，是基于载波相位观测值的一种能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法。RTK技术的基本原理是通过在流动站和基准站中单独安置GPS-RTK接收机，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息等初始大范围模糊数据一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的精准数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不足1 s。与静态GPS技术相比，拥有GPS接收设备、实时测量软件系统、数据传输系统的RTK能更快捷、更及时地处理传送回来的GPS信号，对工程放样完成、地形测绘、测量控制数据都能快捷、精准地计算，凭借简约、精准度高、节约成本等优点受到广泛应用，具有广阔的应用空间和较高的使用价值[5]。

4.2.2 无人机倾斜摄影测量技术

无人机倾斜摄影测量技术属于一类使用计算机技术和传感技术，在同一个无人机飞行平台上搭载多台传感器（一般为5台），从不同角度（1个垂直角度、4个倾斜角度）通过摄像机进行多角度拍摄，对目标物体进行全局测量、统计，主要由无人机飞行器、传感器、倾斜相机、定位定姿系统（Position and Orientation System，POS）等组成。无人机飞行器是倾斜相机、传感器和POS系统装置的载体，倾斜相机则通过多镜头传感器在飞行器的多方位灵活飞行下对地面建筑物进行多角度拍摄，POS系统与摄像机、传感器等设备相互配合，夺取高精准度的方位信息并进行飞行状态信息、空间坐标信息等测量信息的记录、采集和统计，最终得出测绘的相关信息数据。无人机倾斜摄影测量技术突破了传统正射影像垂直角度拍摄的局限，从5个角度采集高精准度空间数据、构建模型、获取成果，让测绘工作效率与质量均获得了有效提升，并广泛应用于民用建筑地质测绘、不动产测绘工作领域。

4.2.3 数字摄影技术

数字摄影技术具体是指运用空中数字摄影机来拍摄测量地区，然后使用各种计算机系统对测量数据进行建模，获得相应的数字化测图内容。数字摄影技术摆脱了传统测绘技术受季节、气候、地形等外界因素影响的弊端，使室外测绘工作大幅度回归室内计算机操作即可完成。在大面积地区特别是城市土地测绘工作中，数字摄影技术具有明显的优势，不仅可以在工程项目建设领域中做好土地测绘工作，确保测绘数据的准确度和精准度，在工作效率、投入成本和时间成本上还有较大优势，可以提升土地测绘的工作质量和工作效率。将地质地貌相关摄像信息数据经计算机系统进行数字化转变，再在计算机上成图，其高效快捷性使数字摄影技术在城镇工程项目建设土地测绘工作中得到了推广和应用，在充分发挥其技术优势的同时，推动了地质测绘工作的健康发展。

5 测绘地理信息技术的发展趋势分析

5.1 多平台化信息数据收集将成为主流趋势

随着北斗导航卫星系统的不断完善，我国导航技术已经占据国际领先地位。我国地理信息系统的建立所需要的不同类型发展平台也不断完善，可以为地理信息系统数据的收集和更新提供更加便利的条件。未来测绘地理信息技术多平台化信息数据收集将成为主要趋势，为地质勘查工作的健康可持续发展提供更强有力的技术支持。

5.2 测绘地理信息技术将实现网络化数据共享

当前，地质勘查工作中部分地理信息数据由于尚未实现全覆盖的网络化数据共享，在某些情况下工作人员还需要通过实地勘查或者翻阅文献来获取相关数据和信息，这增加了地质勘查工作的时间和各项成本，影响了工作效率。因此，未来测绘地理信息技术将进一步实现网络化数据共享全覆盖，使地质勘查工作信息资源得到高效共享，促进我国地质勘查工作的良性发展。

6 结语

测绘地理信息技术包含的细分技术种类多样，是当前被广泛应用于地质勘查工作的先进测绘技术，在地质勘查工作中发挥着显著的应用优势。多种形式的技术在不同领域中的科学合理应用可以有效提高测绘工作人员在数据采集、处理和分析中的工作效率，使测绘更加精准。因此，相关部门和工作人员应加强测绘地理信息技术的研究创新，不断扩大其在地质勘查工作中的应用范围，使其更好地服务于我国地质勘查工作。