测绘与地理信息新技术在矿山测量中的应用及展望

2022-06-24黄强

世界有色金属 2022年5期

当下，矿山测量技术不断更新，在测量精度等方面取得了较大的突破，尤其是在地理信息技术应用方面，矿山测量工作内容不断完善。通过技术创新，该工作能够为矿业生产提供更准确、更科学、更详实的数据，为人们提供量化、数据化、实时可视的数据，地理信息技术必将成为主流矿山测绘技术。

1 现代矿山测量在矿山中的作用

由于科学技术的发展，劳动力的日益自由，使以往矿山的测量工作也随之发生了很大改变。随着现代测绘技术和测绘仪器的不断发展，在矿山的勘探、设计、生产、经营、改造以及矿山环境保护和治理等各个环节中，都有着越来越大的作用。现代矿山测量工作主要包括：

（1）构建矿区测量控制系统。主要是建立了矿山的测控网，并与国家的高水平控制网进行了联网，建立了煤矿的基准网，把它和国家的高基准点相联系。

河道周边的绿化，要做到层次化和空间化,种植密度不宜过大，树木种类要较为丰富些，不同的流域要有不同的景观。通常会以高达的乔木作为背景，将亚乔木、灌木、草花及地被作为组团。水生植物和湿地植物要注重色彩的搭配，要体现出水体的美感。设计人员在设计城市河道道路景观时，要坚持自然、淳朴的思想理念，做好将城区运输道路与休闲道路分隔开，将河道周围的道路与植物区域、小区公园等相融合在一起，设计出丰富多变的景观区域，让前来休闲放松的人们能够享受到更加舒适的自然美。本项目市政道路改造措施为，新建8条市政道路，总里程约5km；新建5座景观桥梁。

狗子这才满意了，却又问：“你来找江老师吗？他一早就出去了。”雪萤说：“阿姨有事，你去玩你的吧。”说着，“蹬蹬蹬”上楼去了。狗子追上来，缠着她：“阿姨，你这段时间忙什么呢？怎么这么久不来了？阿姨，你陪我玩吧。”雪萤回过头，说：“狗子，阿姨有重要的事要做，改天陪你玩好不好？”

（2）为设计单位提供基础图纸。主要是测量和制作不同的地图，提供各个元素的空间数据

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GPS的相关设备有：GPS静止接收机、实时动态GPS接收机、手持式GPS接收机等。它在矿山生产中的应用，将代替常规的地表测绘，例如，采用GPS技术建立或复测、改造矿区控制网；矿区地表的移动监测；水文观测孔的高程监测；地质灾害的监测等。此外，它还被广泛地用于矿区规划测量、施工测量、勘探测量等方面。GPS静止接收器的应用主要是对矿区的精确定位和监控；GPS实时动态测量系统RTK，主要应用于测绘、工程放样的校准；手持式GPS接收器主要应用于初期勘探阶段，在精度不高的情况下进行勘察。

惯性测量技术具有全天候、自主式、快速多能、灵活机动等特点，为大地测量、工程测量、矿井测量（非地面工程）自动化和智能化提供了新的技术手段。该技术采用惯性导航原理，通过对地球上各种不同的观测资料（经纬度、高程、方位、重力异常、垂直线等）进行实时采集。ISS有两种主要的类型：平台型和捷联型，ISS在测绘方面的功能主要有以下几个方面：控制测量，例如：对原有控制点进行检查、加密以及航测控制等；管线的监测、定位、地壳变化、地表沉降观测；地震、重力测量、地球物理研究；矿山井筒和管道梁的垂直性监测等。GPS/ISS结合技术可以很好地解决高分辨率的导航与定位要求。该组合系统可以在很大程度上弥补CPS和ISS之间的不足，通过对整个大地测量模式的数据进行处理，并在一定程度上实现了三维和大地水平面的确定，从而提高了GPS的定位和导航精度。目前国内对ISS技术的研究还不够深入，采用GPS+ISS相结合的方法进行矿井测量是一种很有前景的新技术

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（4）对矿区开采的合理性进行现场监管。重点是指导施工的精度、监督施工进度、“三量”统计

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（3）矿山工程设计放样。其内容包括机电安装、管线埋设、土建工程、采矿工程等，并按设计的相关规定，对矿井的工程进行监测，并在矿井的生产和基础建设全过程中，对工程的各项工作与图纸的要求进行监督和检验。

（5）为矿山的安全生产工作奠定了坚实的基础。其主要工作内容是：合理保留保护煤柱，使各类图表和数据更加全面、精确，为矿山安全生产提供可靠的监测数据。

现代测绘与地理信息新技术，主要包括：

在及时兑现良种补贴等惠农政策的同时，加大对核心区的农资配套补助，对核心样板区还补助种子、普钙、油菜专用复混肥、油菜专用微肥、多菌灵、机耕费等。

1.3 统计学分析用SPSS22.0统计软件处理，计数资料用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

（7）为了实现矿山的科学发展与和谐发展，必须加强矿山环境监测与保护，综合治理采矿沉陷，矿山地质灾害监测与治理。现代矿山测量工作应将先进的现代化技术与实际工作、具体特征联系在一起，不断地推动着矿山的发展和完善，以满足新时期矿井技术发展的需要

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2 现代测绘与地理信息新技术及其在矿山测量中的应用

（6）矿山地面变形与“三下开采”的探讨。建立建筑物、地层和地面变形的长期观测站，对矿区内的岩层、地表位移进行了研究，并对各种类型的煤柱进行了修正和设计，开展建筑物下、水柱下、铁道下矿井的勘察与设计，利用位移参数，及时预测地面塌陷的范围和时间，这样才能有效地防止煤矿工人发生危险，防止建筑损坏，保障煤矿的正常生产。

2.1 航天遥感技术(RS)

利用航天遥感技术进行矿山测量已经有很长一段时间，并在实际应用中取得了一定的成功。利用航天遥感数据进行矿区地貌的测绘，可以采取像片校正、目视判读、野外调绘等方法进行地质勘探。与传统的测图相比，遥感数据具有快速、低成本和高精度的特点，目前已经成为一种非常普遍的测绘技术。目前，在矿山测量中，利用航天遥感技术开展了一些重要的理论和技术研究。通过对矿山的遥感数据进行实时动态采集，对矿山的生态环境进行实时监控，为矿山的环保管理和生产管理提供科学的参考

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2.2 将卫星导航定位技术应用于矿山测量

全球卫星导航定位技术在世界范围内的崛起，深刻地改变着整个测绘科技的发展。美国GPS，俄罗斯格洛纳斯，欧洲伽利略，中国的北斗（英文缩写为“COMPASS”，中文音译为“BD”），被誉为世界四大卫星导航系统。GPS是全球卫星导航定位系统中使用最多、性能最稳定的一个。GPSGPS以其高精度三维定位、短观测时间、不需通视、不需全天观测等优势，在十多年间得到了广泛地应用。它在矿山中的运用，很大程度上取代了以前的地表测绘。北斗导航系统是我们国家自主建设、独立运行的，与世界各国的卫星导航系统是相通的，具有高精度、高可靠性的定位、导航和授时服务，并具有短报文通信功能。北斗导航系统于2011年12月27日正式投入试运行。2020年左右，将其逐渐在世界各地推广使用。本研究将RDSS技术与RNSS技术有机地融合在一起，可以像GPS、GLONASS、GALILEO等为使用者提供卫星的无线导航服务，并具有位置和通讯的能力。随着我国卫星导航技术的迅速发展以及我国自主卫星系统的建设，北斗产品价格、产品质量、商业模式等诸多制约因素逐渐被克服。随着卫星导航接收机的不断发展，它的性价比也越来越高，在现代矿山测量中，卫星导航定位技术将成为重要的技术。

2.3 将地理信息技术应用于矿山测量

在矿区内应用的GIS系统叫做“矿区资源-环境信息系统”。MRRIS是矿山测量技术是一种新的发展趋势。基于矿区资源环境信息系统，运用各种技术方法，实现数据采集、处理、管理、分析和输出的自动化智能化技术体系，为矿井的可持续发展提供了科学的决策支持。矿山测量工作是我国矿业开发利用信息化建设的基础，而建立矿产资源信息系统将成为矿产勘查开发的一个重要方向。目前，国土资源管理、建设规划等部门都在积极推动这一技术的运用，发展地理信息产业已成为国家发展的战略性产业，并且，随着各种相关软件的不断完善和推广，必将对GIS的产业化发展产生积极的推动和促进作用

。图1为GPS、GIS、RS三者之间关系。

2.4 将惯性测量系统应用于矿山测量

引理 6 当10-点v关联5个三角形,且它的邻点均为3-点,则这5个三角形中如果有4个为穷的,第5个三角形一定为富的。

（2）管道保温措施的选择。本项目位于北方地区，冬季气温较低，管道需要考虑防冻问题。管道可以外包保温层明设或埋地敷设在土壤冰冻线冻土层以下保温。本项目经技术经济比较，采用埋地敷设方式，管顶覆土深度位于土壤冰冻线以下0.15m。

3 现代测绘仪器及其在矿山测量中的应用

3.1 全站仪及其在矿山测量中的应用

全站仪是一种广泛使用的测量仪器，它是把光电子技术与光学技术有机地融合在了一种仪器上，它把测量仪器和电子仪器的优势有机地融合在了一起。该智能全站仪是一种综合了光、电、磁、机等最新科技的仪器，具有测距、校对和定向功能。由于它具备了双向通讯的特性，能够接收计算机的指令，输入和输出，并可将测量结果以数字的形式呈现。操作简单，性能稳定。同时，利用全站仪与现代信息技术，可以实现矿山数据的自动采集、传输和处理。代替了以往手工记录、手工录入、烦琐计算等繁重的工作，该方法不仅能提高工作效率，而且能提高结果的准确度，因此在矿山勘测中得到了普遍的应用。矿山地面控制测量、地形测量、矿山建设工程测量、井下施工测量等传统矿山测量工作，尤其是井下测量，都可以采用全站仪来完成。另外，全站仪在矿山地表移动监测，矿山土地复垦工程的实施以及矿山地质灾害的治理中，已被大量使用。随着全站仪和计算机技术的普及，我国现代测绘工作已从传统向数字化转型

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3.2 GPS相关仪器在矿山测量中的应用

赫文斯是美国儿童图书馆服务发展历史上一位丰碑式的人物，提出并亲自实践了许多儿童图书馆服务开创性举措，引领了美国儿童图书馆事业的发展。

3.3 其他现代化的测绘仪器

例如：激光指向仪、电子陀螺经纬仪、数字水准仪等，也已用于矿山测量。同时，开发了一批专门用于矿山的测量仪器。

3.4 日后矿山测量技术及仪器的发展方向

矿山测量技术的发展趋向可以概括为“四化”，其内容包括：内外业一体化；数据获取与处理自动化；测量工程控制和系统行为的智能化；测量成果和产品的数字化、网络化、实时化和可视化。“3 S”一体化技术是当今世界新技术发展的必然方向。同时，各种现代化技术的融合，使测量仪器的发展日益智能化。例如：全站仪与电子陀螺仪的一体化、全站仪与GPS的一体化、GPS与ISS的一体化、RTK与网络技术的一体化、全站仪及GPS与激光扫描仪的一体化等

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3.5 加强管理工作

结合矿山测量工作的特点和实际情况，提出了对矿山测量工作进行有效的改进。为了适应现代社会的变化，必须制订出适应矿山测量工作发展和工作人员发展的有关规章制度，使职工树立正确的工作理念，并能明确适合公司发展的愿景和愿景。同时，要加强矿山勘测人员的内部协作能力，定期组织测量员进行家庭户外活动，提高员工对公司的归属感和亲近感，使其工作积极性得到提高。可以实施绩效考评的管理模式，使每个人都能意识到自己的工作价值。此外，还要鼓励测量人员积极探索出创新的工作思想和建设计划，并对其中的优秀建议予以表彰和奖励，以推动企业测量技术的发展。

3.6 推动有关的技术革新

现代矿山测量仪器和设备具有越来越多的功能，而且仪器的尺寸也越来越小，由于数据和智能化的特性，大部分的测距和经纬仪器都被智能化的信息系统所取代。全站是目前和未来矿山测量中最流行的一种测量工具。采用自动陀螺仪和水准仪，可以有效地解决陀螺和水准测量中的问题。采用先进的技术、测量手段，可以大幅度地减轻工人的劳动强度，降低人工、材料的费用，并使数据的精度和效率得到改善。采用数字显示技术，将有关的测量数据和结果显示出来，使测试工作朝着自动化、综合的方向发展。保证了矿山安全、稳定，加速了矿业的发展，使测量工作者的工作积极性和主动性得到了极大地提升

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