数字化测量技术在矿山测量中的应用

朱应坤，王 辉，万力玮

（临沂会宝岭铁矿有限公司,山东临沂 277700）

1 数字化测量技术概述

目前，市场上对于矿产资源的需求空前增加，矿产开采的应用也在不断发展。因为不可再生的矿产资源在日益减少，所以对于资源的有效开发与利用显得尤为重要。当下我国矿产资源的开采面临着技术、人力资源等各方面的压力。偶有发生的矿难事件在给家庭带来灾难的同时也会造成一定的社会压力，阻碍我国经济的发展。为了提高矿山开采的安全性与准确性，传统的测量技术已经被逐渐摒弃，数字化测量技术以其高效的观测手段与精确的测量结果受到了测量行业的广泛欢迎。比较常见的数字化测量技术包括数字化绘图、三维化软件、光电测量、全自动测量、导线测量、全方位测量、空间信息技术等。这些技术极大提高了测量的效率。

矿山测量中的数字化测量技术包括五个关键系统，分别是集采、调度、功能服务、包装，以及核心系统。集采系统用于收集、整合、处理所测量到的矿山数据，并进行数字化的处理。调度系统则是提供一定的调整空间，以供查询与分析，并控制数据的访问与输出。功能系统的重点模块是AI、SA、SC、MCAD 等专业功能模块。包装系统是根据客户需求筛选、建模、并排列组合，包装成用户需求的形式。最为重要的核心系统则相当于中枢管理器，用于对矿山测量的统一管理。

2 数字化测量技术的优势

矿产资源是不可再生的，所以在开采时要十分重视资源的有效利用与保护，根据资源数量、质量制定出有针对性的开采计划，从而合理安排挖掘进度，管控开采过程。利用数字化测量技术中的三维数字技术可以管理好矿山工作数据，并为矿山开采过程提供预警，从而保证挖掘安全性与决策准确性。数字化的测绘技术还能迅速整理、统计海量的数据信息，并利用计算机算法建模，将繁杂的信息整合成基础的模型来展示矿山的情况。这种技术能将矿山的地形地貌、外部环境以及矿藏分布直观地模拟出来，还能据此画出图纸，为后续的矿山开采提供数据支撑。此外，在具体的挖掘、开采过程中，数字化测量技术能对工序过程进行监管与转化，利用计算机技术将测量到的数据合理转化成各类数字信息，再进行管理分析。这样可以极大节省人力、财力以及物力的支出，在数据的处理上也更为准确，能在一定程度上做到保质保量。

由于数字化测量技术能收集、处理的数据更多，所以数据结果的适用范围也更为广泛，并且同时保留着较高的数据精度。利用数字化技术还能维持24h 的动态测量勘测，数据更全面、可靠。此外，数字化测量技术还可以搭建出矿山管理数据库，将所有环节联动起来，从而减少数据传输环节，节省时间，提高效率。

3 实际矿山测量中数字化技术的应用价值

3.1 保障测量安全性

矿山开采、测量一直都是公认的高危工作，安全指数极低。传统的测量方法十分依赖人工，经常需要人工深入矿区腹地，安全事故时有发生，极大地影响着测量人员的生命安全。面对矿山测量、开采的新要求，各方面工作都需要进行调整与优化，首先要调整的就是开采方式。利用数字化测量技术可设计出多样化的开采方式，及时应对矿区恶劣多变的外部环境，减少外部因素对矿区内部安全性的影响，提高了矿山测量的安全指数，保证了测量人员的生命安全。

3.2 提升测量准确性

矿山测量工作对于测量的准确度有着极高的要求，因为在测量、开采过程中需要精准定位，并采用一些具有杀伤力的辅助工具，如果测量失之毫厘，结果则会谬之千里。测量人员必须重视测量的精准度，这就要求测量人员科学的运用测量方法，充分发挥出数字化测量方法的优势。数字化测量技术具有极强的专业性与应用性，所以操作人员在测量之前需要做好准备工作，对测量工作任务进行详细的了解，并提前熟练设备的使用，严格按照操作过程规范作业。规范的操作过程与专业的操作人员能最大程度地保障数字化测量技术作用的发挥，在整体上提高测量的准确性，对矿山开采工作的推进起到积极的促进作用。

3.3 增强测量效率性

矿山开采的第一步就是定位、测量。这项初始工作的主要内容是勘测、勘察矿山地形地貌，扫描并分析底层结构。科学的测量工作也是一种有效的安保措施，但具体过程免不了受到众多外界因素的干扰，例如天气、设备等，所以必须提前对测量形式、方法进行研究，选择最合适的技术。如果不提前做好准备就盲目测量，很可能导致测量结果有误，根据错误的信息进行开采，给矿山的开发增加风险与不确定性。如若在开采的过程使用数字化测量技术，就能更及时的获取准确信息，将信息与实际情况、地形特征、水文水貌等内容结合起来综合分析、测量，减少外部因素的干扰，有效地统计并处理相关信息。

使用数字化测量技术还能进行实时监测与调控。在设计矿山开采系统之前，先利用数字化技术进行实地测量工作，如果测量结果、开采条件符合相关的安全标准，再设计具体的开采方案。还可以根据测量的信息绘制出详细具体的图纸，为开采工作的安全提供有力的保障。数字化测量技术与计算机技术、信息技术相结合，全局应用于开采过程，既能提高开采的效率，也能保障测量安全，适应开采的各种需求。

3.4 提高技术应用性

传统技术在设计、实施以及应用过程中具有非常明显的局限性，使用范围较为狭窄，智能化不足。从而给后续的推进造成阻碍，到后续过程再进行新一轮的分析与处理无疑是效率低下且劳民伤财的。此时如若使用数字化测量系统，进行一体化的测量，就能提高技术的应用范围与价值。例如使用数字摄影、三维绘图、自动测绘、监督等技术，这些技术不仅能应用于总体的全过程，而且还能有效提升数字控制的水平，保证测量的水平。

又 成立当且仅当 (S,W,I,Z)=(S*,0,I*,0)。由LaSalle's不变集原理可知 S(+∞)=S*, I(+∞)=I*，因此系统(1)存在满足边界条件(2)的行波解。

4 矿山测量中具体数字化测量技术的应用措施

4.1 三维可视化技术

必须科学地应用数字化测量技术才能在矿山测量工作中提高实际测量的质量，其中必不可少的技术之一就是三维可视化技术。三维可视化技术的主要内容是使用三维激光扫描进行测量。此种技术一经问世就得到了热烈反响，这是一种根据高密度的点云数据来计算并还原实景的技术，在矿山的测量工作中优势明显。例如，可以利用定向的传感器以及具有激光测距功能的探头设备迅速扫描并分辨测量对象，帮助测量人员收集海量的空间数据，掌握矿山的空间位置、三维数据等内容。而且三维可视化技术在实际应用时远距离接触即可，这就能减少测量人员深入矿区腹地的危险，且远距离的扫描结果成本适宜，精度较高，很大程度上提高了测量工作的质量与效率。尤其是在面对断层、下井等特殊地矿时，其作用更是不容忽视。

4.2 数字化绘图技术

矿山的地形地貌、水文水质都具有未知性，而且深藏于山体底层的环境如何，更是无从得知，十分抽象。如若仅凭肉眼可见的外部环境绘图开采，那必然隐患无穷。所以矿山测量人员需要利用技术手段将所收集的矿山内外部数据转化成直观的图像内容，除了总体图像之外，还需绘制出不同矿区、不同地形的图纸。这是矿山测量的目标，也是矿山开采的重要依据。传统的绘图方法不仅需要大量数据信息，还很依赖专业的绘图人才，人工为主的绘图方式耗时长，误差大。

传统的绘图方式早已无法满足现代化的矿山开采、建设、利用需求。图像是利用矿山资源的指路明灯，如果没有全面、及时的地下条件信息，没有能准确反映地质环境的图纸，就无法科学地规划开采、建设方案，甚至可能破坏原有的生态环境。因为矿区的地质会发生变动，所以具有滞后性的传统图纸价值逐渐减少。利用数字化绘图技术分析矿区环境，对所收集的测量数据进行数字化处理，迅速且准确的成像，为开采人员提供决策依据。具有实际准确空间数据信息的三维图像与二维图纸不同，不受图纸性质、变化的限制，可以十分便捷地进行实时更新、修改比例，查阅起来也是十分便捷。如此一来只要绘制一份三维图像就可以满足多种用途。在制作出足够多的图纸之后还能将其转化成数字形式，存储到专门的数据库之中，建立单独的专业矿区开采地图库，甚至可以全国联网使用，为其他地区的开采提供参照。

4.3 数字化处理技术

在矿山开采过程中，数据的收集与管理、控制十分重要，对于数据的处理也不容忽视，未经处理的数据琐碎繁杂且数量庞大，无法发挥实际作用。所以必须重视数据处理工作的贯彻落实，不断完善管制机制，提高管理工作的科学性、规范性。在使用数字化技术处理手段时，应当不断构建更为完善的收集、处理机制，对所收集的数据信息进行综合全面的分析与研究，充分挖掘信息价值，最大限度上利用收集到的空间位置等基础信息。

数字化处理就是利用科学技术分析电子信息，并转化输出为图标、图形、文字材料等内容。从而提高数字化测量技术的效率。不难看出，数字化技术的使用离不开其他科技手段的支持与配合，所以在开采过程中应当结合实际情况与现实需要，优化数字化测量技术的设备、设施，完善相应的配套辅助设施，全面提高测量的质量与效果。

4.4 空间信息技术

空间信息技术也是数字化测量技术中的一种，该项技术的实际应用十分有助于保障测量的质量与水平。3S 技术是空间信息技术的核心代表，不同于传统测量方式中孤立的GPS 定位技术，3S 技术涵盖GPS、GIS、RS 三种。综合的技术手段既能保障测量工作的准确性，提高测量质量，还极具效率。空间信息技术很多时候都是与其他技术结合起来使用，例如卫星定位技术与现代通信技术相结合，就能及时地提供时间、位置等参数，实现动静态相结合的测量效果。

随着GIS 技术的不断完善，其应用水平也有所提高，通过构建信息收集、计算、储存等内容的数据系统，GIS 技术也能在矿山测量工作中发挥重要作用，整体上有利于测量质量的提高。具体而言，将测量到的矿山地质图像、土地信息数据相结合构建数据库，再利用GIS 技术处理分析数据，便能提取出关键地理位置的核心信息，为开采工作打好基础。

RS 技术是通过光信息的特性感知物体，再利用传感技术将感知到的信息进行传输，对于一些远离地表、难以测量的远距离物体，RS 技术可谓功不可没。将RS 技术与其他技术相结合，开展矿山测量工作，就能绘制出相对完善的地形图，准确地描述矿山内外部的环境情况。

4.5 RTK技术

RTK 技术源于全球定位技术，其主要依据是通过载波相位实时差分技术进行实时的测量，实现厘米级的精准定位效果，是一种辅助性强的技术手段。近些年RTK 技术得到了显著的发展，在矿山测量中的应用也逐渐广泛。在具体的使用过程中，需要先明确一个固定的数据收集站，将RTK 技术得到的数据传输到移动站，移动站再进一步的整理、分析，并输送给数据处理系统进行专业化的处理。目前我国RIK技术手段的精度已远远超出传统固态测量技术。但在应用过程中还是需要注意保证与其对应的数据接受站保持一致，避免数据信息的错位。更为稳妥的办法是在具体使用之前对流动数据站进行事先的核验，保证数据站中的数据与测量系统的数据一致，再进行下一步收集整理工作。

5 结语

随着我国经济的发展与科技的突破，加之国际竞争形势的加剧，矿山测量工作面临的挑战更多，要求更高。科技作为第一生产力在矿山测量工作发挥着不容忽视的作用，其中最为典型的科技手段就是数字化测量技术。数字化测量技术凭借其特有的优势得到广泛应用，空间信息技术、三维绘图、扫描技术等具体技术的应用既有利于保证测量工作的安全，也有助于提高测量的整体质量和效率。所以矿山企业应当重视数字化测量技术的学习与使用，以促进矿山测量、开采、建设事业的健康发展。