煤矿地质测量中数字化制图技术分析

＊孔 攀

（山西省阳泉荫营煤业有限责任公司 山西 045011）

引言

我国工业经济的发展，需要煤矿事业的支持，煤矿产业的运营可促进多个领域的经济发展。煤矿生产的危险性较高，生产前期工作人员需要对煤矿开采现场的地质条件进行勘查与测量，通过相关数据的采集与分析，为煤矿开采及生产的安全性提供保障。数字化背景下，地质测量技术的发展获得了较大进步，数字化制图技术是科学技术进步的产物，可为煤矿地质测量的精准性提供保障。为此，该技术现已被广泛应用于煤矿地质测量工作当中。

1.煤矿地质测量中数字化制图技术概述

(1)技术内涵

经济的发展，为科学技术的研发工作提供了充足的资金支持，使得我国科学技术的研发取得了重大成就，尤其是在地质测量技术方面，诸多先进的测量技术被应用于煤矿行业的发展之中。数字化制图技术是先进科学技术的一种，技术应用效率以及测量、制图的准确率较高，应用成本低且成图周期较短，十分适合应用于煤矿地质测量工作当中。该技术综合了数据处理、计算机以及测绘等技术的功能及应用优势，属于综合性的测量技术，其在煤矿地质测量中的应用是我国制图事业进行技术改革的重要表现[1]。随着数字化技术的不断发展，数字化制图技术逐渐被应用于煤矿地质测量当中，不仅加快了测量速度，并将抽象化的地质环境以及地质空间通过图纸的方式具象化，更方便施工人员的审核，以此为煤矿的开采提供数据信息。

(2)技术特点

数字化制图技术是信息技术的产物，其绘制而成的地质图精准度较高，可实现自动化以及智能化的图纸绘制，技术操作简单、快速，制图效率较高，十分适用于煤矿地质测量工作。此外，与传统的制图技术相比，该技术的图形编辑步骤较为简便，地质数据信息的收集与处理较为精准、细致，具有自动化处理信息的特点，借助客户端软件可完成对数据信息的自动化处理。

客户端软件是数字化技术的一种，具有自动调节制图符号、计算数据以及数据识别的功能，在制图过程中，能够将数据误差出现的概率降至最低，加之数字化系统对数据信息的详细分析，可对地质面积、高度以及坐标等信息进行自动化提取，并将地形图纸中地形之间的高度差控制在国家制图标准范围内，以此增加测量工作的精准性[2]。图形信息丰富是数字化制图技术的又一大特点，在测量煤矿地质时，技术可提取的数据信息种类丰富、数量多，既包括测量点的位置信息，又包括测量地形的属性信息，致使测量人员需要对数据信息进行编码、分类及串联，以便于工作人员数据信息的调用。

(3)影响因素

①测量人员

无论是煤矿的开采与生产，还是煤矿地质数据的测量，都需要人工进行操作，测量人员的专业度以及规范化操作，直接影响着测量结果的精准性。在实际测量过程中，煤矿的测量环境较为复杂，诸多环境因素会对测量人员的测量工作产生干扰，加之测量人员对自身的工作性质缺乏了解、相关专业知识匮乏、测量工作经验不足，进而对待测量工作缺少责任意识，不利于地质测量工作高效率及高质量的完成。尤其是在专业度方面，如若测量人员的专业度未能达到测量要求，不仅会对测量的精准度产生不良影响，还会耽误测量工作的正常开展。虽然部分测量人员拥有一定的专业知识，但因缺少相应的测量经验，在工作中面对各种测量因素的干扰而缺少应对能力，不仅会造成测量工作的停工，还可能会增加测量工作出现错误的几率，延长测量时间，浪费测量经费。

②测量设备

煤矿的开展及生产工作较为危险，其工作过程中容易受各种自然环境的影响，如地形地貌、地质结构以及水文条件等，部分煤矿测量地质条件复杂，测量人员无法亲自进场完成实地测量，此时需要各种先进设备及技术的支持。为此，测量设备是影响测量精准性的重要因素之一，利用各种先进的技术与设备，对地质环境的相关数据进行采集，随后借助数字化制图技术将所收集的数据信息转化成为图像数据。科学技术的发展，为煤矿地质的测量提供了诸多技术及设备，需要测量人员依据煤矿实际需要测量地形环境，挑选合适的设备辅助测量人员完成测量工作。测量设备的选择，优先需要注重设备的质量问题，测量人员必须使用通过国家质检的设备仪器，并严格按照设备的操作要求操作设备。同时，注重设备的日常维修与养护，及时对设备测量的精准性进行检测，有助于减少设备对测量产生的不良影响。

2.煤矿地质测量中数字化制图技术方法

(1)数字化仪输入法

数字化仪输入法，是数字化制图技术的一种方式，主要被应用于游标跟踪操作当中，该方式的使用需要人工与数字化仪的配合，即数字化技术为主，人工操作为辅。该输入法可将地质测量仪器测量出的各种数据信息进行收集与分析，将原有的数据信息转换成为图像数据，展示给测量以及施工人员看，有助于工作人员更加清晰的了解煤矿开展的地质条件，以便于为煤矿施工安全性提供参考。虽然数字化仪输入法测量效果良好，但因该输入法应用的成本造价较高，其配套基础设施的采购价格昂贵，使得其很少被应用于煤矿地质测量的工作当中。

(2)人工跟踪矢量化输入法

人工跟踪矢量化输入法的应用，主要依靠人工，通过人工与图像编辑系统的配合使用，可完成复杂地质环境图的绘制工作，其绘制过程中的主流军是工作人员。在地质结构及环境图纸绘制过程中，图形编辑系统会自动对地质结构进行模仿，随后通过一定比例将实际地质条件进行粘贴复制，绘制成格栅图像供煤矿开展及生产工人参考。因该输入法的应用主要是依靠于人工，所以其在配套基础设施方面的成本造价偏低，加之人工操作具有较大的便捷性，使得该输入法能够被广泛应用于煤矿地质测量工作之中。

(3)智能扫描矢量化输入法

智能扫描矢量化输入法的应用，主要依赖于智能化的扫描设备，诸多地质数据信息通过扫描的方式进入计算机系统之中，随后计算机系统会对数据信息进行分析与整理，形成地质图数据信息后进行传输，在智能识别系统当中数据信息会被矢量化处理，最后在完成数据信息误差修订之后，才能绘制而成地质结构图。该输入法虽然在数据信息的处理方面速度较快、效率较高，但是因其识别图像时对图像的像素要求较高，且在制图过程中需要对相关数据信息进行反复修订，应用过程中的步骤操作较为繁杂，需要操作人员具有一定的耐心，能够认真对待测量制图工作。

3.煤矿地质测量中数字化制图绘制过程

数字化制图技术的应用，可以解决诸多测量问题，该技术绘制流程如下所示：

（1）数据信息的采集，完成数据信息矢量化处理。在应用技术制图过程中，数据采集是基础流程，数据采集价值的高低直接影响着后期各种流程操作的意义。在数据收录时，操作人员需要借助各种制图软件，在绘制矢量图时，需要同时绘制点图与线图，以此为后续操作流程的顺利推进提供条件，有助于为数据信息收集的准确性以及实效性提供保障。

（2）实际图形的编辑与处理，数字化制图技术具有图形编辑的功能，能够对图形数据进行更改以及再编辑，不仅数据编辑速度之快，图形编辑效果良好，既可以完成点、线区域的编辑，又可以完成面区域的编辑，图形编辑十分灵活[3]。另外，制图技术可依据地质实际情况，完成地质图库及矢量字库的创建。

4.煤矿地质测量中数字化制图技术应用

(1)地质模型的创建

数字化制图技术的应用需要模型的配合，地质模型的构建是数字化制度技术实施的前提条件，工作人员应该重视模型的构建工作。在模型构建初期，工作人员需要做好地质勘查工作，收集各种地质数据信息，为模型的构建提供充足的信息，信息收集越准确，越有助于增加模型构建的精准度，越有助于后续各项制图工作的开展。岩土工程模型是地质模型的一种，该模型的构建可采用表面模型法完成，借助测量点获得离散性的数据以及资料包，有助于增加地质模型重构的几率。除此之外，岩土模型的构建需要使用抽象化的构建方式，依据测量需求将同一列点连接形成较大的曲面片，进而完成对地质空间环境的数形，以此增加模型的模拟仿真效果。煤矿的开采区域不同，其地质条件存在差异，模型的创建常使用塑性法，其可满足模型创建的诸多要求。

(2)数据的输出应用

地质测量涉及的数据信息较多，数字化制图技术的应用需要大量数据信息，在数据的输出与使用过程中，操作人员需要对传统的工作模式进行优化与升级，借助数字化技术将抽象化的数据信息转化成为图表形式的具象化数据信息，帮助测量人员做好数据的整理、分析以及归类储存工作，有助于专业化地质测量数据库的创建。数字化制图技术的应用会产生诸多的数据信息，此类信息对之后的测量工作有所帮助，需要将其存储至数据库中进行保存，以便于后期测量工作的随时调用。数据的输出类型有相同的也有不同的，如表格数据、文字数据以及图形、影像数据等，工作人员需要对输出以及存储的数据进行归类，并制作成文件进行统一保管。在后续数据应用工作中，图像数据的保存需要特别注意地形坐标的标记，测量人员需要确保标记的准确性，便于工作人员对数据信息进行分辨。

(3)使用图形编辑器

数字化图形编辑器对数字化制图技术的应用具有重要影响，图形编辑器使用便捷、编辑速度之快、编辑效率之高，主要包括了图层编辑与区编辑等，既可以完成对图形的编辑，又可以完成对地质空间数据的编辑，具体的编辑内容介绍如下：

①编辑点，主要包括子图库与线图元符号，具有填充图案的功能，编辑过程中可借助矢量字库将数据信息储存至图形编辑系统库之中，方便测量人员随之调用。

②图形编辑，其主要包括图形编辑、自动化校对、编辑修改以及图形绘制等，编辑过程可在子系统中完成。

③误差校正，需要测量人员找出误差源，并依据误差产生的原因制定解决方案，降低误差对测量工作产生的不良影响。

(4)技术应用的案例

①煤矿项目介绍

数字化制图技术在煤矿地质测量中的应用，主要包括煤矿现状地形图、台阶分层地形图以及排土场地形图等，根据某煤矿企业的施工设计，可使用人工跟踪矢量化输入法与智能扫描矢量化输入法完成各类图纸的具体绘制。煤矿测量设计电子图纸比例为1:500，利用CAD制图软件将其转换成比例为1:1000的CAD图，转换后的图纸如下图1所示，图中的1、2、3点都是四等永久导线点，图中A为上盘运输巷岔道，B为2号穿脉巷岔道，C为3号穿脉巷岔道[4]。

图1 CAD电子图纸

②巷道与腰线放样及测量

一方面，利用人工跟踪矢量化输入法在巷道中线之上挑选任意一点设为L1，如图2所示，测量人员测量出L1点坐标，随后使用全站仪在巷道顶板处进行放样操作，以此测量、计算得出A点的具体坐标。另一方面，人工操作全站仪测出L1出坐标，并将坐标输入至CAD图纸当中，借助CAD测量功能测量得出L1点距离巷道两边的大小，随后对腰线标高进行推测，完成现场放样操作，在获得诸多数据信息后，可使用数字化制图技术完成地质测量图纸的绘制[5]。

图2 L1点示意图

5.结束语

数字化制图技术在煤矿地质测量工作中的应用，具有提高测量效率、测量质量以及测量精准性的作用，但在技术实际应用过程中，因技术容易受测量人员以及测量设备的影响，技术应用会存在诸多问题，需要测量人员引起重视，在测量过程中对影响因素进行规避。在煤矿地质测量中，数字化制图技术的方法主要分三种，分别是数字化仪输入法、人工跟踪矢量化输入法以及智能扫描矢量化输入法，技术的应用过程较为复杂，对技术操作人员的专业性要求较高。