煤矿地质测量中数字化测绘技术的运用探讨

＊王艳明

（晋能控股集团左权正珠煤业有限公司 山西 032600）

数字化测绘技术是指将地理空间数据、影像数据、属性数据等转换成数字形式，并进行分析、处理、管理和展示的技术手段。在煤矿地质测量中，数字化测绘技术已经广泛应用，取代了传统的手工测绘和平面绘图，提高了地质勘查和开采的效率，也大大减少了误差和风险。

1.数字化测绘技术在煤矿地质测量中的应用优势

（1）安全性高。数字化测绘技术在煤矿地质测量中的应用有着较高的安全性，传统的人工测绘中，由于煤矿地质环境的复杂性，操作人员需要进行长时间的工作，对人的身体造成了一定的伤害。煤矿环境也存在着自然灾害和一些安全隐患，如瓦斯爆炸、地质灾害等，为人工测绘增加了风险。而数字化测绘技术可以通过远程遥控、无人驾驶等方式，避免了人员在煤矿地质环境中的长时间作业和危险操作，从而减少了人员受伤的风险。数字化测绘技术的数据采集过程也避免了人员进入危险区域的情况，保障了人员的安全，通过数据处理和分析，提供煤矿地质安全监测所需的数据支持，从而提高了煤矿地质安全的水平[1]。

（2）呈现测量信息完整。煤矿地质测量中，利用数字化测绘技术，将测量所得数据快速、准确地捕捉和处理，呈现测量的信息完整，在传统的煤矿地质测量中，测量数据通常是通过手工记录和绘制图形的方式进行处理，该方式存在数据遗漏和误差的可能性。而数字化测绘技术则通过电脑软件将测量数据进行处理，可以快速、准确地生成测量图形，同时增强数据呈现的完整性，减少数据的遗漏和误差，提高了测量数据的精度和可靠性。数字化测绘技术还可以将测量图形与地图信息进行叠加，生成更加丰富的地质信息，帮助煤矿地质测量工作更加准确、高效。

（3）图像信息丰富。数字化测绘技术的图像信息丰富，传统的人工测绘中，数据采集的方式往往是文字记录和简单的手绘图，难以展现出煤矿地质的真实情况。而数字化测绘技术可以将煤矿地质测量中获取的数据以图像的方式进行展示，包括但不限于三维立体图像、多角度拍摄图像等。三维立体图像可以通过激光扫描仪等设备进行采集，可以直观地展现出煤矿地质的三维形态，包括地层、煤层、矿井巷道等结构特征，从而更加精确地了解煤矿地质情况。多角度拍摄图像可以通过无人机等设备进行采集，提供了全面的视角和展现煤矿地质的多个方面，如地貌、地形、植被等，从而更加全面地了解煤矿地质情况。通过数字化测绘技术采集的图像数据可以进行处理和分析，从而提高测量的精度和可靠性，图像数据也可以作为煤矿地质信息的重要组成部分，为煤矿地质安全监测和管理提供更加全面的数据支持[2]。

2.煤矿地质测量中数字化测绘技术的应用要点

（1）编写测量计划书。在煤矿地质测量中，编写测量计划书是数字化测绘技术应用的重要步骤，编写测量计划书时，要明确测量目的，包括煤层厚度、煤质分析、瓦斯含量、地质构造，详细说明测量方法，包括地面测量、井下测量、遥感测量，确保测量方法科学合理，且符合煤矿地质测量的要求。明确测量区域和范围，包括井下工作区、采掘工作面、煤矿区域等方面，保证测量范围准确无误，覆盖面广，能够满足煤矿地质测量的需求。

明确测量精度要求，包括水平精度、垂直精度、角度精度等有关的参数，要保证测量精度符合煤矿地质测量的要求，提高测量结果的准确性和可靠性。对测量周期进行确认，根据煤矿地质测量的需要，制定合理的测量周期，推动测量工作连续、实时展开。在编写测量计划书时，要根据煤矿地质测量的实际情况，结合数字化测绘技术的应用，制定科学、合理的测量计划，保证测量工作的准确性和规范性，提高煤矿地质测量的效率和质量。

（2）煤矿地质测量数据采集。煤矿地质测量中，数据采集是数字化测绘技术应用的关键步骤，利用遥感技术获取地面地质信息，如使用卫星遥感图像、航空遥感图像等，可以获得煤矿周边地貌、水文、植被等信息数据。矿山内部地质信息可以通过激光扫描技术进行采集，激光扫描仪可以扫描矿井内部的空间信息，获取矿井地质构造信息。在煤矿地质测量中，使用测量仪器进行数据采集，以获取更加准确和可靠的数据，常用的测量仪器包括全站仪、测距仪、水准仪等。全站仪是一种高精度的测量仪器，具有测量角度和距离的功能，在煤矿地质测量中，可以使用全站仪进行煤层走向、倾角、厚度等参数的测量，以及煤矿设备的定位和管理，数据采集流程见图1。

图1 数据采集流程

测距仪是一种测量距离的仪器，可以通过激光或雷达技术实现对距离的测量，在煤矿地质测量中，可以使用测距仪对煤层底板、顶板、煤柱等空间位置进行测量。水准仪是一种测量高差的仪器，可以实现对地面高程的测量，在煤矿地质测量中，使用水准仪对煤矿内部的高程进行测量，获取煤层的位置和厚度信息。使用测量仪器进行数据采集，提高数据的准确性和可靠性，同时也可以提高测量效率，在数据采集过程中，测量人员要注意测量仪器的使用方法和操作规范，确保测量数据的准确、可靠[3]。

（3）GIS数字化测量技术。GIS数字化测量技术是一种将地理信息数据进行整合、分析、处理和表达的技术，可以有效提高煤矿地质测量工作的效率和准确性，应用GIS数字化测量技术时，需要注意数据的准确性，在进行GIS数字化测量时，应保证使用的数据准确无误。因为数据的准确性直接影响到测量结果的准确性和可靠性，因此应对数据进行严格的质量控制和审核。在进行GIS数字化测量时，要确保使用的各类数据之间具有一致性，因为数据的一致性可以有效避免数据重复和冲突，提高数据的利用率和价值。使用的数据应完整无缺，因为数据的完整性可以有效避免数据的遗漏和不足，及时进行数据更新，保证数据的时效性和可靠性。根据煤矿地质测量的实际需求，结合数字化测绘技术的优势，制定科学合理的测量方案，保证测量工作的准确性和规范性，提高煤矿地质测量的效率和质量。

（4）煤矿地质测量数据处理。数字化测绘技术的应用使煤矿地质测量数据的处理更加方便和高效，数据处理的过程包括数据的采集、存储、处理和分析等步骤，在数据采集方面，数字化测绘技术可以实现自动化采集和高精度采集，减少了人为误差和测量时间。在数据存储方面，数字化测绘技术采用电子化存储方式，使得数据可以长期保存并方便检索。在数据处理方面，数字化测绘技术可以实现自动化处理和高精度处理，提高了数据处理的准确性和效率，在数据分析中，数字化测绘技术可以实现数据可视化和数据统计分析，方便用户进行数据分析和决策，测绘数据服务平台见图2[4]。

图2 测绘数据服务平台

（5）煤矿地质变形测量。煤矿地质变形测量中，利用数字化测绘技术，包括测量仪器、测量方法和数据处理等方面的内容，应用数字化测绘仪和全站仪等高精度测量仪器，实现煤矿地质变形的高精度测量和自动化采集。数字化测绘仪可以通过记录坐标和高程等信息，实时获取地质变形的数据，全站仪的应用则可以实现高精度的三维测量，获得更为精细的地质变形数据。数字化测量方法包括三角测量法、激光测距法和影像测量法等，可以实现煤矿地质变形的多角度测量和精度控制，例如，三角测量法的应用是通过测量三角形的边长和角度等信息，计算出地质变形的大小和方向。

激光测距法可以通过激光束测量地质物体的距离，实现对地质变形的高精度测量，影像测量法则可以通过对煤矿地质变形区域进行拍摄和处理，实现对地质变形的多角度测量和分析。数字化测绘技术的应用还可以实现煤矿地质变形数据的自动化处理和可视化分析，提高了煤矿地质变形监测的准确性和效率。借助数字化测绘技术，将煤矿地质变形数据自动化地传输到计算机中进行处理和分析，提高了数据的处理效率和准确性。在计算机上生成三维模型和动态图像，利用数字化测绘技术，实现对煤矿地质变形数据的可视化分析，依据分析结果，为煤矿安全生产提供重要的参考和决策依据[5]。

（6）实时差分定位技术。实时差分定位技术是利用全球定位系统（GPS）的卫星信号，通过两个或多个接收机接收信号并进行差分计算来减少测量误差的技术，消除信号传输过程中的一些误差，如信号延迟、电离层延迟、大气压缩、天线多路径等，从而提高测量的精度和可靠性。实时差分定位技术是一种高精度的定位技术，可以实现对矿山地质参数和矿山设备位置的精准测量和监测。在煤矿地质测量中，实时差分定位技术可以应用于矿山地质勘查，实时差分定位技术对煤层走向、倾角、厚度等参数进行高精度测量，为矿山地质勘查提供精准的数据支持。矿山地质灾害监测中利用实时差分定位技术，对地震、岩层移动、煤层冒落等情况加强监测，通过对地质灾害的精准监测，及时采取措施，保障矿山安全生产。

测量煤层底板、顶板、煤柱等空间位置，实时差分定位技术可以实现对煤层底板、顶板、煤柱等空间位置的高精度测量，过对参数测量，对煤矿采掘加强精准控制，保障煤矿生产的安全和高效。对矿山车辆和设备进行定位和管理，实时差分定位技术通过对车辆和设备位置的监测，矿山管理人员可以及时掌握矿山生产情况、调度车辆和设备，提高煤矿生产的效率和安全性。实时差分定位技术在地下矿井等复杂环境中应用更具优势，因为在此类环境中，传统的测量方法存在许多局限性，例如，不能在没有视线的情况下进行测量，精度受到限制等。实时差分定位技术可以通过多接收机配合、差分纠正等方法，克服这些限制，提高测量的可靠性和精度。

（7）数字栅格技术测绘地形图。数字栅格技术是一种测绘地形图的技术，其将地形图划分成由像素组成的网格，每个像素点上都有对应的高程值和颜色值，数字栅格技术应用可以对地形进行高精度的测量和描述，反映出地形的细节和地貌的特征。借助数字栅格技术测绘地形图，在获取数据中，获取地形图的原始数据，可以采用测量或遥感等方法，采取去噪、校正、配准等方式进行数据处理，以得到高质量的数据。

将处理后的数据转换为数字栅格数据，即将地形图划分成由像素组成的网格，并为每个像素点标注高程值和颜色值。生成地形图，根据数字栅格数据生成地形图，并进行必要的修正和优化，以获得最终的地形图。数字栅格技术还可以与其他技术相结合，如激光雷达扫描技术和遥感技术等，提高地形图的精度和分辨率，为煤矿的管理和规划提供更加全面和精细的信息[6]。

3.结论

综上所述，数字化测绘技术在煤矿地质测量中的应用，具有高效、精准、可视化等优势。在数字化测绘技术的支持下，煤矿地质勘查和开采可以更加高效、精准地进行，降低了勘查成本和风险，同时也提高了煤炭资源的利用率。在煤矿地质测量中，应用数字化测绘技术的要点包括选择合适的数字化测绘工具、建立数字化测绘数据库、进行数字化测绘技术培训和提高数据共享和应用能力等。