测绘新技术在矿山测量中的应用及发展研究

陈浩

（吉利百矿集团有限公司六龙煤矿，广西 百色 553400）

0 引言

近年来，科技水平不断提高，在技术应用方面有了更多的技术选择和支持，促使矿山测量作业高效化开展。测量作业时会因为周围的环境和特殊状况，使得技术的应用受到影响。为保障测绘测量作业达到要求，需综合应用各类技术手段，弥补单一测绘技术的不足。除此之外，积极推广测绘新技术，利用技术的辅助功能，高效开展测量作业，获得高质量的数据信息，为矿山建设和管理提供支持。

1 矿山测量的基本要求

矿山测量作业的基本要求如下：①质量。测量作业的开展，采用测绘技术手段，作业时需要做好严格控制，保障测量结果的准确性，为后续的建设和生产等工作提供高质量的数据信息。②效率。测量的时间有限，要求快速高效化完成测量作业。采用测绘新技术手段，借助辅助设备和装置，实现对测区情况的有效测量，实现快速有效管理，进而保障测绘技术的应用价值实现。从测量测绘实践分析，要求结合矿山测区的实际情况，优选适宜的技术手段，规范化开展测量作业，保障测量结果的准确性，为相关工作的开展提供支持。

2 矿山测量中的测绘新技术

2.1 全站仪

矿山测量实践中全站仪的应用较为广泛，能达到测绘作业的要求。从测绘实践可以发现，矿山测量作业的难度很大，尤其是在测区环境的影响下，使用全站仪，即全全站型电子速测仪，采集完整的数据信息，为矿山建设提供支持。基于全站仪的测量作业，遇到测量问题的情况很少，仪器设备将测角和测距以及微处理器有效融合，可实现对矿山的自动化测量，并且能够自动化存储、记录以及输出数据。随着产品的不断升级，涌现出很多新仪器设备，带来了新的测量理念。例如，徕卡TS60，采用了ATRplus 技术突破了自动化测量极限；1G 双核A9 处理器增强了计算能力；分辨率为传统全站仪的5 倍，为矿山测量作业的开展提供了更多的支持。

2.2 三维激光扫描技术

矿山测量作业贯穿矿山生产与建设的全生命周期，测量的任务包括地面测量与井下测量等。目前，测量作业中依旧以GNSS 与全站仪辅助为主，使用这些设备控制测量与放样作业，不仅效率高，而且精度可靠。不过随着精细化生产和数字化矿山的建设，传统的测量手段的应用不足日益突出，比如可视化性能弱等，无法满足生产建设的需求。除此之外，矿山测量作业的安全风险多，安全测量面临很多挑战。在此背景下三维激光扫描技术被广泛应用，尤其是露天矿测量和地形测量以及井下测量领域。由于测量作业的需求很大，且环境条件相对恶劣，使得单一功能的扫描设备无法达到测量的需求，三维激光扫描设备被广泛应用，可满足测量作业的需求。例如，徕卡P50。实际应用中，100 万点/s的扫描速度能够快速获取，同时可以节省时间，使场角达到360°×290°，可以实现全区扫描无死角，测量级精度很高，可以满足测量作业的需求。仪器有针对地进行外业扫描多测程模式，最长可以达到1000m，可以减少外业扫描设站的数量，显著提高外业作业的效率。在环境温度为-20℃～50℃的条件下都可以设站定向测量，支持得到目标坐标系点云Cyclone 支持10 亿级点云，点云承载力强，轻松完成各种测量工作Cyclone3DR 可以自动生成等高线、坡底线、坡顶线等一系列特征线，CAD 可直接调用。仪器的具体应用如下：①矿山地形测量。1000m 测量模式，可以快速高效化完成矿山地形测量。采用长距离测试模式，可以减少设站，全面提供测量作业的效率。使用的软件系统，可以自动DEM 和等高线的生成，数据直观，具有很强的精准度，可自动化提取坡顶和坡底线。②工作面收方计算。采用短测程模式，2min 就可以完成全景扫描。③采空区测量。对于矿场地下的复杂环境，使用三维扫描技术手段，能够精准掌握分布情况，指导生产作业的开展，利用三维模型，可以精准计算采空区的方量。随着设备的不断升级，涌现出很多新测量版本，能够为精准测量提供支持。例如，车载式设计与模块化天线将IDS Stream T 采集速度提高至60km/h，与传统作业方式相比提高近5 倍，可以快速完成测量作业。

2.3 空间信息技术

矿山测量作业中采用的空间信息技术主要是指3S技术，包括RS、GIS 以及GNSS 技术。经过不断创新和优化，目前已经出现了很多新技术手段，为测量测绘作业的开展提供技术支持，如无人机航摄技术。目前，无人机航测技术的应用比较广泛。矿山时刻生产，使得地形时刻变化，需采集完成的数据信息，并且进行海量数据信息的处理。矿山测量作业若结果不准确，那么会造成低效运营，甚至影响到工程的质量。传统测量方法，需借助GPS 和全站仪等设备，需进行新厂测量作业，不仅安全性很低，而且测量周期比较长。除此之外，数据成果单一，难以实现可视化和三维化，无法达到数字化要求。采用无人机测量技术，具有机动速度快与测量效率高等优势，可以生成正射影像与三维模型等可视化成果。航测作业的方法，能够避免现场测量的安全性问题，仅需几十分钟或者几个小时便可以完成测量作业，生产作业效率很高。以某矿山测量作业项目为例，使用mdLiDAR1000 无人机挂载激光雷达套装辅助测量作业。而过去采用GNSSRTK 技术手段，不仅危险性很强，而且消耗的时间很多，需要配置3 人，连续7d 才能够完成。采用无人机测量技术则只需花费1d 的时间。测区的海拔比较高，而且处于春季，风力风沙很大，面临恶劣的测量环境，测量工作的难度很大。使用的雷达套装构建的集成系统，基于md4-1000 飞行平台，挂载SICKLD-MRS4 激光雷达传感器和FLIR 5MP Global Shutter 相机，同时配备APX-15 UAV 惯导单元。作业前，根据作业的要求编制了测量测绘作业方案，组织开展高效化施工，测量的结果可达到精度10cm 的要求；DSM 网格每隔10cm 一个测量点。采用此技术手段全面提高了测量作业的效率水平，保障了测绘结果的真实性和可靠性。随着无人机测量技术不断创新，出现了很多测量性能更好的装置，通过搭载高精度雷达测绘系统，可以姿态抗风飞行1h，雷达测程可以达到1850m，累计飞行2 架次，能够快速完成矿区30km2测量任务。在实际应用中可以辅助矿区地形图绘制和采剥工程平面图绘制以及矿山实景三维模型的构建等工作，续写了矿山测量系统的新篇章。

2.4 惯性测量技术

矿山测量技术的创新和发展，涌现出很多高性能技术，能够为测量作业的开展提供技术支持和保障，助力测绘作业高效化开展。实践中将惯性测量技术与全球定位技术深度融合，获得测量数据信息，能够提高作业的效率。以某矿区为例，引入了LASC 惯性导航系统。此系统使用的是军用过精度光纤陀螺仪以及定制的定位导航算法，能够实时化监测采煤机三维姿态，达到精准定位以及自动化调直作业面等效果。使用的系统为硬件装置INS 系统，主要由加速计与光速陀螺仪组成，不仅体积小，而且功率大，能在无基站指引的情况下自行判别方向，达到精准定位的效果。在矿山测量作业中利用此技术手段可以满足实时化测量作业的需求，全面提高测量作业的效率水平。

3 矿山测量中测绘新技术的发展分析

3.1 综合化

矿山测量工作中采用单一的测绘技术手段，难以满足测量工作的需求，而技术应用的适应场景不同，且技术具有的优势和缺点。例如，采用的无人机测量技术手段，虽然能够适应空中的测量工作，但对矿井之下的测量工作具有难度。再比如，使用的全站仪设备，虽然能够有效把握测量的精度，保证数据信息的质量，不过会受到通视环境以及其他因素的影响。目前，很多矿山测量工作的开展都在探索多种技术联合应用。根据测量工作的开展，合理选择技术手段，并且编制完善的技术方案，充分发挥不同技术的应用价值和作用，实现高效化测量，进而保障测量数据的准确性。在测量作业技术需求综合化的发展趋势下，会有更多的多功能仪器设备被研发，为测量作业的开展提供更多的技术支持与保障，全面提高测量作业的水平。测量工作人员需要结合测量技术的应用要求，充分发挥技术应用的价值，有效地操作仪器设备，保证测量数据的准确性[1]。

3.2 高效化

近年来，矿山测量需求不断增加，对于测绘技术应用的需求很大。由于矿山的测绘环境比较复杂，给测量工作带来诸多挑战，采用传统的测量技术手段面临很多技术风险和难题，使得测量的工作难以达到高效率、准确性的要求。为了能够提高测量工作的效率和质量，很多企业都在加大仪器设备和系统的研究，通过提升测量仪器设备的软硬件系统来适应测量工作的苛刻要求。随着技术的不断创新和优化，使得更多的新仪器设备和技术被应用，满足了矿山测量作业的需求。未来的发展中需要结合测量的高标准，继续优化和完善测绘技术。通过提高测绘作业的智能化和自动化水平，促使技术应用价值得以实现。目前采用的测绘新技术在实际应用中也面临着诸多技术难题和挑战，需要工作人员不断加大测绘技术的研究力度，针对当前测量作业所面临的挑战以及多样化需求，做好技术应用的分析，了解技术的重难点，加强技术创新，提出优化技术的方法。通过不断突破，促使技术水平得到提高[2]。

3.3 高水平

矿山测量工作中测绘技术应用价值的有效发挥，需要围绕基础设施的投入和队伍建设做好相应的工作。组织开展测量作业，需要积极转变测量管理的理念，通过推广应用新技术，不断提高测绘工作的效率和质量，达到当前的作业要求。根据测绘技术应用的需求，加大基础设施的建设力度，引入新装置、新装备和新技术手段，辅助测绘工作高效化开展，提高测绘测量工作的信息化和自动化水平。日常的管理工作中，还需要注重测绘仪器设备的维护，保证设备的性能达到要求，进而发挥出测绘技术的应用价值。根据测绘技术应用的需求，加大对人才队伍的建设，不断提高人员的操作水平，保障技术应用的效果[3]。矿山测量中采用的新测绘技术手段不同于以往的技术操作流程和方法，为了能够保障测量技术应用的效果，需要对工作人员展开技术培训。作为测绘工作人员，需要积极学习新理论、新知识和新技能，适应矿山测量的新形势变化，不断提高测绘工作的水平。在测量工作中，要严格按照测绘技术应用的要求和标准，做好细节控制，保障测量数据信息的准确性，为矿山建设工作开展提供支持。除此之外，还需要积极地构建完善的测量信息系统。结合矿山测量的发展变化，构建测量信息化管理系统，充分挖掘信息技术和数据分析技术的优势，提高测绘测量的水平[4]。通过构建数据库，可以实现对测量数据信息的实时采集和整理，为相关工作的开展提供支持，同时能够避免测量作业重复开展。无论采取何种测绘技术，都必须要做好测量作业全过程的控制，以最大程度上保证数据的完整性和准确性，为后续工作的开展提供支持。组织测量作业时需要根据测量的任务，做好方案的编制工作[5]。组织测绘作业时，要严格按照方案的要求和标准落实各项质控措施，保障测量数据的准确性。测量管理人员还需要做好数据信息质量的检测，保证采集的数据完整且真实，为后续工作的开展提供有力支持与保障。同时合理推广应用新技术，做好技术应用管理，促使测绘新技术的应用价值得到发挥，为创造更多的技术应用效益，促进矿山测量目标的实现提供助力[6]。

4 结语

综上所述，矿山测量中测绘新技术，例如三维扫描技术和无人机航测技术等，为测量测绘作业的开展提供了支持与保障，促使测量作业高质量完成，获得精准的数据信息。从测量作业的角度分析，为保障测量结果的真实性，必须要做好严格控制，切实保证测绘技术的应用价值实现。未来，测绘技术的自动化和智能化水平将会不断提高，可为测量作业的开展提供更多的支持与保障，创造更多的效益。