数字化测量技术在矿山测量中的应用

吴勤伟

近年来，随着我国科技水平的不断提高，矿山测量技术有了很大的进步。各种先进的数字化、信息化测量技术在矿山测量中的应用越来越广泛，大大提高了矿山测量的效率和精度，降低了测量人员的工作强度，同时也降低了测量作业的难度和成本，为矿山的发展提供了科学的参考。

1 概述数字化测量技术在矿山测量中的重要性

随着我国测量技术的不断发展，GPS、GIS、RS、RTK、全站仪等多种先进的数字测量技术在矿山测量工作中得到了越来越广泛的应用。与传统测量技术相比，数字测量技术不仅具有较高的自动化和智能化水平，其应用途径也更加广泛。

目前，数字测量技术在矿山测量中的应用主要包括矿山测量数据的采集、数字处理和分析、数据库的构建和三维模型的建立，为数据查询、访问和应用提供了平台基础。从而为矿山生产和建设奠定了重要的技术基础。数字测量技术在矿山测量中的应用优势在于，它不仅可以提高矿山测量的时效性和质量效率，而且可以扩大矿山测量技术的应用范围，从而满足各种复杂条件下矿山测量的实际需要。

2 数字化测量技术在矿山测量中的作用分析

2.1 提高矿山测量作业精度

随着经济发展的加快，我国对矿产资源的需求有了很大的提高，这对矿山开采提出了更高的要求，需要进一步提高矿山测量的精度。要确保数据的准确性，为企业带来可靠的数据，使企业能够妥善安排采矿工作，确保采矿施工的效率和安全。通过使用数字测量技术，可以大大提高采矿过程中的精度。借助数字软件技术、图形处理技术等数字测量技术，可以有效提高矿山测绘的精度，保证矿山测量人员提高工作效率，使矿山测量图纸更加准确。

2.2 提高矿山测量效率

随着全站仪、三维激光扫描仪和机载雷达数字化测量技术的发展，数字化测量技术的更新速度越来越快，使得工作人员的工作量越来越少，减少了人员的投资，缩短了工期。通过这些测量技术的应用，可以更有效地实现矿山地质地貌的勘探。相关数据由测量人员采集，计算机处理，实现矿山开采图的绘制。基于相关数据的生产可以大大提高矿山测量的工作效率。

2.3 提高矿山安全生产水平

对于任何企业来说，都必须确保员工的人身安全，特别是在矿山生产过程中，因为矿山生产相关工作难度大，工作过程中风险系数高，所以必须重视安全问题。借助数字矿山测量技术，矿山现场手绘测量不再需要人工进行，减少了野外工作工作量，有效保障了矿山测量的安全。

3 探析在矿山测量中应用数字化测量的优势

3.1 信息的及时有效应用

在采矿作业中，测量不仅是一项初始内容，也是一项安全保障措施。主要进行矿山地形和地物的综合测绘和勘探。在矿山测量工作中，经常受到各种外部因素的干扰，需要事先对其测量形式进行系统的研究和分析；如果在这一过程中不进行科学有效的研究和分析，直接开展调查工作，很可能会出现大量错误信息，导致调查结果的准确性丧失，给矿山的开发利用带来隐患。在矿山测量中，应用数字测量技术可以及时、有效地获取相关信息并加以利用；同时，还可以充分结合自然环境、地形地貌和水文地质特征进行综合测量分析，使测量形式更加科学。在整体干预阶段，往往不会受到太多干扰因素的影响，相关数据信息可以及时有效统计。

3.2 工作效率得到有效提升

在矿山测量作业中应用数字化测量技术，可以开展实时有效地监测。在进行矿山测量系统设计工作时，需要先开展实地测量工作，测量要求及条件均符合相关标准，再根据测量成果设计图纸，为矿山安全生产工作提供有力参考依据；另外，数字化测量技术是以计算机与现代信息技术为依托，在进行全局应用及干预时进行丰富多彩的设计，更好地适应系统设计总体性需求。

3.3 应用范围较为广泛

数字化测量系统在实施设计及干预过程中，常常会受到某些局限性因素影响，致使在后续的设计与应用时，需进一步深入研究分析和处理，这就需要广泛应用一体化测量技术来进行。比较常用的有数字摄影测量、三维可视化、变形监测以及数字化地形测绘等多种技术，在总体应用过程中，无论是测量信息的准确度，还是数字化控制适用性都能得到有效提升。

4 数字化测量技术在矿山测量中的应用

4.1 三维可视化技术

就三维可视化技术而言，它是现阶段广泛使用的数据表示技术。通过这项技术的应用，矿井可以以三维可视化的形式直观地显示出来。在矿山勘查过程中，利用三维可视化技术，可以在三维空间中综合模拟与矿山地面和地下有关的地质信息。其主要功能是确保测量人员能够更好地了解和掌握相关地质信息，从而掌握矿山的整体经济情况，确保相关项目的建设能够有足够的数据支持。在应用三维可视化技术的过程中，要注意以下几点：一是要做好数据信息的采集工作。在此过程中，需要进行相应的外部辅助工作，以便扫描矿山的地质和技术状况，获得相应的施工入口点。二是要做好数据的综合处理，对采集到的矿山地质数据信息进行数据编辑和拼接，并通过相关软件消除扫描中的无效图像噪声，确保获取的数据信息足够准确。三是结合矿山相关数据信息建立管理平台。在相关中央管理平台的帮助下，员工可以参与其中，不仅可以实现整个测量过程的优化管理，还可以借助网络实时查看矿山数据信息，确保矿山测量工作的顺利开展。

4.1.1 数据全方位采集

利用三维激光扫描设备的应用，可按照测量作业要求，实现被测区域全景或局部地质地貌的扫描，准确了解矿山目前开采情况，获取矿石分布信息，顺便了解边坡变化特征，为后续开发和勘查提供可靠依据。

4.1.2 数据快速处理

矿山测量中获取的数据信息会直接上传到三维建模软件中，利用软件自身的筛选功能，对测量数据实施过滤和整理，之后再利用Maya、3DMax等常用三维建模处理软件，准确生成矿山井巷及相关机械设备的三维立体动态视图，有利于更好地掌握矿山开采信息。

4.1.3 构建三维系统平台

该平台的建立主要是为了加快数据资料的传输和共享速度，扩大计算机技术、网络技术的应用范围，减少因地域、环境等因素限制带来的各类问题，进而准确、实时地把控矿区情况，做好调度和规划工作，提高管理水平。特别是地质模型，地质模型包含两个方面的内容，一是开放的数字地形模型（DigitizeTerrainModel），或者称为表面模型，它是一个不封闭的、类似层状的表面实体，一般地表和断层的建模属于这一类型；二是线框实体模型，它是一个封闭的空间实体或是空心体，一般矿体和岩体的建模属于此种类型。在一般的软件建模中，实体模型与表面模型是基于相似的原理构建，两者在三维可视化方面得到了广泛的应用，但三维实体模型是一种比表面模型更为复杂的三维体。表面模型是由多条不封闭曲线或直线生成的，它只表示一个面；而实体模型是由多条封闭的曲线生成的，它最大的特点就是具有封闭性。地质模型是实现矿山可视化、数字化最重要的一个方面，建立好地质模型，可以很好地帮助地质工程师对资源储量进行动态管理，也可以很好地帮助采矿工程师直观地认识开采环境及开采对象，从而可以选择开采方案、优化设计，实现矿山的高效安全开采。

4.2 空间信息技术

空间信息技术即3S技术，其包括了地理信息技术、全球定位技术、遥感技术。该技术的应用对提供矿山测量实效性、全面性有着显著效果。

4.2.1 全球定位技术

全球定位技术可对用户、地面、空间这三部分实行监督和掌控。全球定位技术是基于卫星完成定位测量的，故精准度较高，但在运用该技术进行矿山测量时，需注意控制好测量基线的长度，以加强测量效果准确性。运用全球定位技术需选定好固定测量基点，进而推算出三维无约数平差，获得平差值。需要注意的是，全球定位技术在应用中，受环境、气候、地势、标高等因素的影响，应做好规避工作，以免影响测量结果。

4.2.2 数字遥感技术

数字遥感技术以电磁波技术原理为基础，利用扫描、摄影等方式获取被测区域影像信息，再利用信息传输和处理技术、传感技术等对测量图像和信息加以处理。最终生成较为清晰、完整的测量图形。另外，测量所得数据可实时传输到矿山测量中心，基于遥感技术也可以对地表地物信息实行距离控测与识别。采用遥感技术能对矿山环境展开监测，且能对矿山地形图予以准确测绘，因而具有较高的推广价值。

4.2.3 地理信息技术

该技术涉及地理空间测量，通过对现有地理模型及获取数据的分析，可掌握被测区域地理地质结构的动态变化特征。地理信息系统技术应用于矿山测量，主要是采用矿区地理信息系统，将矿山资源环境信息作为平台，将测量数据采集、数据处理及输出使用形成数字化技术体系，可满足矿山生产对数据资料的基本需要。

4.3 数字化绘图技术

所谓数字绘图技术，就是以计算机网络技术为背景，利用数字相关绘图软件在图纸上反映真实的自然环境。绘图过程将涉及计算机数据处理软件。使用该技术的目的是使绘图过程更加信息化和智能化。采矿时，有必要测量地表和地下条件，但由于地下结构复杂。直接对地下情况作出仓促估计是不可能的。要进行合理的测量，绘制地形图，然后利用地形图制定切实可行的实施方案。但是，整个过程比较复杂，涉及人员较多，难以实现。因此，如果在这个工作流环节中使用数字绘图技术，数字绘图技术可以有效、准确地反映图纸上的地表和地下情况，并且数字图纸不受尺寸限制。因此，地图的真实性不会受到图纸尺寸的影响。数字测图技术可以保证矿山测量的准确性，提高矿山开采工程的工作效率。

4.4 空间信息技术的应用

空间信息技术通常是由GPS、RS及GIS技术共同组成的数据测量技术，也通常被叫作3S技术。其中GPS技术主要是由GPS卫星、地面支撑系统以及GPS接收机三部分组成，其工作原理是通过卫星导航技术实现地面及空间信息的实时有效监控，将监控所获取信息传递出去。该技术不受时间限制，同时还具有较高精准性和广泛性，可以实现灵活测量且不会受到时空限制的影响等。RS技术是对地表物体实现距离测距及识别来获取相关信息，并对所收集的信息加以扫描、摄影、传输和处理，利用应用传感器和信息传输等技术实现信息的传递。该技术具有检测面积大、控制范围广、经济性与时效性等特点，在矿山测量作业中得到了较为广泛的应用，同时能够为矿山环境的保护提供参考依据。GIS技术则是对地理空间进行监测，结合相关的模型且具有针对性地展开研究与分析，进而获取相关地理信息数据与资料；该技术主要是对区域地理环境信息展开相应的测量、收集以及处理等，使之形成一个数据采集、处理、输出以及显示为一体的数字化技术体系，为矿山开采及建设提供相应的数据支持。

4.5 数字测量技术在矿山测量结果复核中的应用

数字测量技术还可以应用与对矿山测量结果的复核检测。通过不同测量技术的应用以及对测量结果的对比分析可以更加准确的发现测量结果是否存在明显的误差，及时查找误差原因并采取相应的纠正调整措施，以保证测量结果的准确性和客观性。各矿山企业以及测量单位应结合矿山生产建设的实际需要以及自身的技术经济条件积极加大数字化测量技术在矿山测量中的推广应用力度，充分发挥数字测量技术在矿山测量中的优势，进一步提升矿山测量的技术水平，使测量结果更加客观准确，能够为矿山建设以及生产管理决策提供数据依据。

4.6 3S技术在矿山测量中的应用

对于3S技术来说，主要涵盖GIS、GPS、RS。从测绘技术发展的层面考量和分析，就目前来看，在矿山测量中，对数字化测量技术的利用，3S技术是较为重要的一项技术。在开展矿山测量工作的时候，对该技术加以运用，数据信息获取的时间会大大缩短，信息的精准度更高，能够为后续矿山开采的顺利开展提供可靠依据。

4.6.1 GPS技术的应用

GPS技术主要是由用户、空间和地面监控三个部分全组合而成。与传统的手工测量技术不同，借助GPS技术，展现出来的优势非常多，能够达到实时跟踪和定位的目标，可以为地理空间测量提供可靠支撑。同时，借助计算机系统，能够实现对内部的合理分析，精准掌握相关数据信息。通过这样的方式，所测量的数据会更加精准，对后续项目的顺利实施很有帮助。

4.6.2 RS技术的应用

该技术也可以称之为遥感技术。在矿山测量中，对该技术加以有效运用，并通过其所涉及的摄影、扫描等技术手段对数据信息高效管理，能让地表的地物信息得到有效识别和控测。同时，通过把该技术合理运用到矿山测量中，矿山地形图测量工作的进行也会越来越合理，并实时地对矿山环境进行监控，从而真正做到大面积矿山监控工作平稳完成的目的。此外，该技术的经济性很强，具有较高的实效性，能够对地形地貌的实际条件进行精准测量。

4.6.3 GIS技术的应用

利用地理信息系统技术对矿山工程进行测量过程中，重点是通过整合地域空间，并在对地理模型有效运用的基础上，通过提取动态和空间的环境地理信息数据，从而对工程进行整体的环境数据分析，使得矿山测量品质能整体提升。同时，在矿山测量期间，在该技术手段的支持下，可以将采矿的环境地理信息系统技术作为基础，从而使得矿山资源的环境信息成为平台，保证环境数据的收集与管理能形成完善的技术体系，对工程情况进行精准预测和决策，以便数据能更加准确可靠。

4.7 数据资料的数字化处理技术应用

在矿山测量作业中，数据收集及管控是不容忽视的重要内容。对数据的处理机制及其执行和落实也是至关重要的，相关技术人员不断增强管制机制，提高管理工作的有效性，积极构建完善的数据收集与处理手段。在应用数字化处理技术时，技术人员需综合有效地对数据资料展开分析，最大限度地开发利用基础数据信息。进行数据资料数字化处理就是综合有效地分析电子图表并绘出相关图件，再借用转化技术实现图形、文字的完整表达输出，有效提高数字化技术的应用效率需要科学的手段和高科技的投入。在矿山生产中，结合开采建设实际需要，有效增强软件结构和硬件设备，不断提升测量机制应用效果，满足矿山科学开采的需求。

5 结语

现如今，科学技术的发展突飞猛进，矿山测量工作的要求也在逐步提升，越来越多的高科技运用其中，数字化测量手段便是其中之一，凭借其显著的优势在矿山测量作业中得到了较为广泛的应用，有效地提升了矿山开采作业的精准性，保障了作业人员的安全。希望矿山企业在开采中重视数字化测量技术，加大投入力度，不断促进矿山开采及建设事业的健康、快速发展。