数字化测量技术在矿山测量中的应用

2023-12-03周鹏

科学与信息化 2023年20期

周鹏

江西漂塘钨业有限公司江西赣州 341500

引言

近年来，计算机技术稳步发展，在此条件下衍生了越来越多的新技术，特别是测绘领域，出现了很多数字化测量技术，形成了现代化测绘技术体系，对提高测绘效率、保障测绘精度具有重要的意义。现阶段数字化测量技术逐步被应用到了更多领域，在矿山测量中对测量技术有严格规定，传统的测量技术在当下暴露了诸多问题，为通过测量辅助生产作业，数字化测量技术必不可少。

1 数字化测量技术概述

近年来在许多行业与领域内都需应用测量技术，特别是矿山行业内，因为其资源分布复杂，作业环境决定了在开采作业中面临诸多限制，为提高开采效率与作业水平，相关人员需结合实际情况，合理选择测量技术，获得完整且准确的测量数据。传统的测量技术虽能获取现场的诸多信息，但因为技术相对落后，效率偏低且常受现场地形地质的限制，在当下暴露了一系列问题。技术进步的过程中，数字化测量技术广受人们的欢迎，其技术中融合了计算机、通信等多种现代技术，不仅能高效获取相对完整和准确的数据，还能根据需求合理处理数据，从海量的数据中提取出更为有效的数据，发挥数据的价值。当下的行业发展中，数字化测量技术逐步取代了传统测量技术，对保障矿山安全、高效作业具有重要意义。目前数字化测量技术具有多样性，应用范围广、频次高的技术有数字化绘图、光电测量、全自动测量、空间信息技术等，利用这些技术时，需建立完善的测量系统，该系统内包含采集、调度、功能、包装、核心子系统，每个子系统都有各自的功能，在相互配合下能实时采集数据，并同步完成相应的处理，动态监测测量全过程[1]。

2 数字化测量技术的优势

矿产资源的种类繁多、开采难度大，作为不可再生资源，在目前行业稳步发展的过程中，相关企业在开发矿产资源时不仅需追求自身的经济效益，同样需关注环境的长远可持续发展，同步做好资源保护、环境修复。为达到这一目标，企业在矿山资源开发中需立足现场情况，制定最优的开采计划，合理安排作业进度。数字化测量技术能为矿山作业提供技术支持，如三维数字技术下相关人员能全方位把控矿山数据，通过分析数据来发现作业中的风险，及时预警并制定解决措施。另外，在矿山作业中的数字化测量技术，同样能高效整合不同类型、来源的数据，借助计算机算法建立模型，在模型内集成数据并直观还原矿山现场情况，清晰还原地形地貌、外部环境、资源分布情形，将这些结果作为矿山开采的参考。

3 数字化测量技术在矿山测量中的具体应用

3.1 RTK测量技术

RTK测量技术具有数字化特点，该技术是GPS技术的延伸，合理应用该技术能获得高精度的测量结果，一般利用载波相位实时差分技术实现实时测量目标。近年来，伴随着计算机技术的发展，RTK技术的应用范围显著扩大，如矿山作业、水利工程等。矿山测量中如采用RTK技术，相关人员需结合实际情况建立数据搜集基准站，将整理得到的数据以电磁信号的方式发送到移动站，移动站接收到数据后进行处理，再进一步传输数据到达数据处理系统，最后由专业软件获取最终结果[2]。我国当下的RTK技术，精度较高，为发挥此技术的优势，相关人员需确保参照站及其匹配的流动接收站转换器之间的数据符合高度一致性规定，为此，在前期的工作中相关人员应全面检查流动站，及时处理流动站的问题，并完成数据收集和统一化处理。

3.2 三维可视化技术

矿山测量中的三维可视化技术，实际上是一种数据表示技术，该技术下可将矿山现场情况以三维方式呈现出来。矿山勘查期间，合理应用三维可视化技术能构建三维空间，模拟与矿山地面、地下相关的地质情况，使测量人员以此为基准，制定开采作业方案。矿山测量中利用三维可视化技术时需着重关注以下方面：采集数据信息，为获得完整且准确的数据，相关人员需开展一系列辅助工作，扫描矿山地质，选定作业位置和入口点；综合处理各类数据，当采集到完整且准确的数据后，有关人员需利用专业软件或工具编辑、拼接数据，再由软件消除扫描时获取的无效图像噪声，剔除无用数据；建立完善的矿山测量管理平台，在该平台内包含多个模块，集成全部数据并实时检查现场情况、查看作业过程。

3.2.1 数据全方位采集。矿山测量中应用三维可视化技术时，数据采集为首要任务，具体的工作中需配备特定的三维激光扫描设备，由该设备扫描矿山作业现场的全貌，获取当下矿产资源分布、开采、边坡等数据。

3.2.2 数据快速处理。前期采集到矿山数据后，各类数据直接被上传到专有软件，在该软件内集成和处理这些数据，最后利用这些数据完成三维建模。建模过程中对数据精度有严格要求，为此，在处理数据时需合理利用软件的筛选功能，过滤其中的无效数据，之后采用Maya、3DMax等常用软件进行建模，生成矿山作业中井巷、机械设备的三维图像，方便相关人员掌握矿山作业的完整情况[3]。

3.2.3 构建三维系统平台。利用三维可视化技术时有关人员也需借助现代技术构建三维系统平台，该平台能为数据的集成、传输提供便捷，数据共享速率高，能发挥计算机技术、网络技术的优势，减小地形地质等的干扰，帮助相关人员从更为专业、全面的角度把握地质状况，完成前期的调查、规划任务。三维系统平台中能自动建立地质模型，主要指的是：①开放的数字地形模型，很多情况下被称为表面模型，集成各种信息后所建立的此模型，相当于不封闭、类似层状的表面实体，以地表、断层建模为典型代表；②线框实体模型，为封闭的空间实体或者空心体，比较典型的是矿体和岩体的建模。对绝大多数的建模软件而言，实体模型与表面模型的建模原理和过程高度一致，具体的建模过程中需合理引入可视化技术。三维实体模型的复杂性更高，因为其更为接近事物原貌，在建模时可视化技术还需与其他技术相融合，以提高建模质量。表面模型由若干不封闭曲线或直线构成，仅为一个表面；实体模型为多条封闭曲线构成，封闭性为其主要特点。矿山测量中的一大任务就是要利用数字化技术建立地质模型，在该模型中呈现矿山真实情况，以这些为基准制定开采方案。

3.3 空间信息技术

矿山测量中的数字化测量技术，也包含空间信息技术，其技术类型相对多样，每种空间信息技术既可单独使用，也能与其他技术相结合。

3.3.1 全球定位技术。全球定位技术在我国乃至世界都有相对突出的应用，其应用范围广且效果理想，通过建立全球定位系统，能自动采集用户、地面和空间的位置信息，并实时监控。依据全球定位的定位原理，卫星有不可替代的作用，借助卫星能保障定位精度[4]。矿山测量中应用全球定位技术时，为获取相对可用的结果，相关人员需合理控制基线长度，并依据矿山现场的情况，选定固定测量基点，依据相应公式计算三维无约数平差，得到平差值。

3.3.2 数字遥感技术。数字遥感技术也属于数字化测量技术，利用该技术获取测量数据时，采用的是电磁波原理，在扫描与摄影下能获取被测区域内完整且清晰的图像，再经由信息传输与处理过程，借助传感器技术等得到处理后的图像，此测量图形的分辨率较高。另外，测量过程中所获得的结果能直接被上传到矿山测量中心，再由遥感技术自动识别地表地物，完成监测。

3.3.3 地理信息技术。地理信息技术在地理空间测量方面具有不可替代的作用，具体应用该技术时相关人员需分析现有的地理模型，并筛选已有的各种数据，通过模型与数据来获取矿山被测区域内在一段时间内的动态变化。为在矿山测量中发挥地理信息技术的优势，相关人员需建立矿区地理信息系统，构成矿山资源环境信息平台，建立系统和平台之间的联系，促进数据传输与共享。

4 矿山测量中数字化测量技术应用途径

4.1 应用于矿山开发与布局规划

矿山测量的复杂性高、专业性强，为有效保障相关工作的高效开展，有关人员在前期需利用既有数据完成规划工作。具体的工作中有关人员需合理应用数字化测量技术，获取矿区内的各类数据并从专业化角度处理数据，掌握矿山中每一重点区域的坐标信息，构建三维立体化模型，在该模型中清晰还原矿山现场的各种情况。矿山企业在布局与规划工作中，数字化测量技术能提供技术保障与数据支持，有关人员能根据矿区环境特点，在数字化测量下获取测区的气候环境、通视信息，整合全部数据评估矿区周边环境，在这些基础上制定最佳的开发与布局规划方案。

4.2 应用于矿山地形测量与控制测量

现阶段的矿山测量工作中，对数字化测量技术的依赖性显著增大，通过合理应用该项技术，能大大提高测量效率，获得更为完整的测绘数据。由于矿山现场环境的复杂性，为便于相关工作的开展，有关人员需利用可视化技术采集特定点位空间的三维坐标，在获取了空间坐标后再进入建模阶段，通过模型效果分析矿山的地形地貌、水文情况。目前的技术条件下，矿山测量中可采用的现代化技术越发多样，为构建数字化测量体系，有关人员需结合现场情况合理配备专业化仪器与设备，如全站仪，测量工作中能发挥仪器和设备的功能优势。近年来我国迈入了信息时代，在该时代下的有关测量技术能完成实时动态测量，如将GPS与RTK相结合，可提升测量效率，保障测量便捷性，获取的测量数据可用于矿山日常测绘，辅助相关人员制定矿山开采方案。

矿山工作中往往需进行各种测量任务，如高程与平面控制测量，在这些测量工作中为获取完整和准确的结果，也必须合理利用数字化测量技术。比如，以高程控制测量为例，为克服不利因素的干扰，有关人员需配备数字水准仪，不仅能采集现场的测量数据，还能自动记录和存储处理后的结果，最后通过固定公式可得到高程平差，整个过程中的操作简单，能减少人工工作量[5]。另外，在矿山作业现场还需引入静态GPS技术测量平面控制情形，再由专业解算软件完成数据分析与计算，构建与矿山情况相符合的平差模型。

4.3 应用于矿山生产管理与安全管理

矿产资源的赋存条件决定了在矿山作业中常常面临诸多的安全风险。为减少安全事故，相关人员在矿山作业中也需合理利用数字化测量技术，采集和整合各类数据，帮助相关人员及时发现矿山区域或者作业过程中的安全隐患，提前制定最佳的工作策略。另外，在矿山企业的常态化安全工作中，也需要利用数字化测量技术，因为在该技术下能动态监控开采作业的全过程，再经由数字化共享平台向有关岗位人员展示采集的信息，帮助相关人员全面把握各项参数，进而发现在安全管理中存在的漏洞，及时调整工作方向，并制定防护策略，为矿山作业人员提供安全环境。