矿山地质测量中数字化测绘运用及技术分析论文

 

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　　摘要：近年来随着社会的快速发展，对于矿山相关能源的需求量越来越大，这赋予了矿山行业巨大的发展机遇，矿山地质测量工作引发了越来越多人的关注。矿山能源开发，是建立在矿山地质测量的基础之上的，将数字化测绘技术应用于矿山地质测量中，可显著提升矿山地质测量效率、准确性，进而获得准确的矿山地质测量数据，为矿山开发作业奠定有利的基础。本文首先分析了数字化测绘技术的优点；其次探讨了矿山地质测量中数字化测绘技术的应用。

　　关键词：矿山；地质测量；数字化测绘技术；应用；研究

　　随着经济的快速发展，对矿山资源的需求日益增加，极大地促进了矿山资源的大规模开采，使矿山地质工程测量方法的创新与改革成为必然趋势。因此，为了保证矿山地质工程测量的质量和效率，有必要应用新的数字测绘技术。近年来，全球定位、地理信息、数字化、遥感等新兴技术得到了很大的发展，在各个领域得到了广泛地应用，尤其是在矿山地质工程测量中。新型数字化测绘技术与计算机网络和测量仪器的智能化密切相关，是矿山地质工程测量工作顺利完成的重要保证。此外，在科学技术不断创新的背景下，数字化测绘技术应运而生，并广泛应用于测绘领域。和传统测绘技术相比较，数字化测绘技术具有自动化、智能化、精准化等诸多优势，矿山地质测量环节应用数字化测绘技术，能够更好地满足新时期矿山地质测量工作需求，提高矿山开发作业效率，进而创造更高的经济效益。

　　1　数字化测绘技术的优点分析

　　1.1　精准度高

　　数字化测绘技术应用于矿山地质测量中，其精准度明显高于传统测绘技术。借助全站仪等数字化测绘设备对矿山地质、水文环境进行测量，并自动化存储各项数据处理，减少人为计算错误问题的出现，使得数据具备更高的精准性。试验表明，在300m工作区域内，应用数字化测绘技术进行矿山地质测量可将误差控制在3mm内，测绘数据精准度极高。

　　1.2　高度自动化

　　高度自动化亦是数字化测绘技术的特点和优势之一，借助计算机技术、无人机技术进行矿山地质测量，精准采集数据并导入计算机当中，然后利用CAD制图软件制图，将测量数据转变为图像资料。和传统手绘图像相比较，绘图软件所绘制的地形图更加直观、准确，整个过程具备高度自动化的特征，并不需要过多的人员参与。

　　1.3　安全程度高

　　数字化测绘技术，涉及到诸多新型技术和设备，设备体型小且便于携带，性能强悍，能够在任何天气环境下完成矿山地质测绘工作。同时，在复杂、危险地形下，数字化测绘技术依然能够完成测绘作业，精准测量并计算数据，减少人员参与，防止测绘作业时发生安全事故，保证矿山地质测量的安全性。

　　1.4　图形信息丰富

　　在矿山地质测量中应用数字化测绘技术，能够在地形图当中准确标注坐标位置、地形点等方面的信息，在绘制地形图时能够快速将地形点和测绘点编码关联，成图后能够随时调用数据库当中的图形符号，快速测试地形图。如：将GIS应用于矿山地质测量中，所绘制的地形图中涵盖了定位信息、属性信息，在矿山开发实可快速调取各项信息，为矿山选址和开发提供重要的参考依据。

　　1.5　编辑存储便利

　　数字化测绘所获得的数据成果，可分层分类储存，并且不会受到图面负载量的影响，能够为数据的编辑利用提供便利。同时，数字化测绘技术应用背景下，测绘所得的数据信息保存非常便利，通过记录所保存的测绘信息，保证数字化测绘信息的不变性，能够避免出现重复测绘的现象，减少了图纸的浪费，减少了工作量。
 

　　2　矿山地质测量中数字化测绘技术的应用探讨

　　2.1　数字栅格测绘地形图的应用

　　数字栅格测绘地形图，是数字化测绘技术的重要组成部分，其发挥着重要的作用。数字栅格测绘地形图，是利用计算机处理现有纸质地形图后所获得的栅格数据资料，每一幅地形图均经过几何纠正，数据被压缩处理，彩色地形图得到了色彩校正，保持图像色彩一致。总的来说，数字栅格地形图的内容、色彩、几何
精度均和正规地形图相一致。将数字栅格地形图应用于矿山地质测量中，在普通地图的基础之上借助数字测绘仪器，并结合矿山资源应用轨迹，可形成矿山地质勘查坐标图，并自动化储存测量数据，为数据查询利用提供便利和帮助，提高矿山地质测量数据精确性，提升工作效率和质量。将数字栅格测绘地形图应用于矿山地质测量作业中，能够极大地满足测量人员对于地图的综合性应用需求，能够帮助各个部门进行协调化生产作业，结合所获得的地形图进行矿山选址、开发作业，使得作业效率更高，减少了作业环节差错问题的出现概率，确保矿山企业的有序运转。

　　2.2　三维可视化技术的应用

　　三维可视化技术在矿山地质测量作业中也发挥着不可替代的作用，利用三维动画软件测量矿山地质环境并获得地形、地面信息，然后利用数字化技术将测量所得的信息进行表述和输出，并且能够通过构建立体模型的方式，准确、清晰、直观地展示矿山地质形态、资源坐标等方面的信息。应用三维可视化技术进行矿山地质测量时，首先需使用三维激光扫描技术全面扫描矿山地形，然后分析扫描数据并研判测量区域矿开采状况、周边环境状况。其次要处理测量所得的数据信息，保证数据的真实性和准确性，确保满足矿山模型构建需求。最后要搭建管理平台，分类归纳测量所得的数据信息，并将其传输至所构建的管理平台当中便于查阅利用，共享数据成果。

　　2.3　PTK技术的应用

　　该技术也被称为实时动态差分技术，是数字化测绘技术的重要组成部分，在矿山地质测量作用中发挥着不可替代的作用。和传统测量技术相比较，PTK技术具有较强的实时性、动态性特征，能够结合测量点位置的变化而变化，动态跟踪测量所得数据，整个测量作业效率高，不会受到环境因素的影响，减少人工计算误差，测量数据精度显著改善。以矿山地形测量为例，传统测量模式下需在图纸中对测量区域、待测点位置等进行提前标注，这使得工作量增加，整体工作效率受到影响。将PTK技术应用于矿山地形测量中，只需要设置一个测点即可满足某个区域的测量作业需求，覆盖面积可达到10公里，极大地减轻了测量工作量，同时也降低了返工的几率，避免了待测点的重复设置，避免了控制点的转移，直接分析处理采集到的数据，即可获得相应结果，测量数据误差可控制在厘米级，极大地满足了矿山地质测量作业需求。

　　2.4　无人机倾斜摄影技术
　
　　无人机倾斜摄影技术是数字化测绘技术的重要组成部分，该技术是在无人机垂直摄影技术的基础之上创新而来，极大地解决了传统垂直方向航空影像资料的弊端和不足，能够从多方位和多角度获得测绘区域影像数据资料，弥补矿山地质测量中航空影像空白的缺陷，并且测绘作业精度也得到了极大的保证。

　　应用无人机倾斜摄影技术进行矿山地质测量，需要编制飞行计划，结合测绘区域地形、地貌、气候等多方面的因素对飞行计划进行编制，确定飞行高度、航向重叠度。然后再进行地面控制测量作业，结合地形、地貌变化灵活调整地面控制测量点。如：测量区域地形平坦且植被少，可适当降低控制测量点的密度。如影像数据资料质量较低，可反复进行拍摄最终获得高质量的影像数据资料，掌握矿山地质、地形、水文、环境状况，为矿山开发作业奠定有利的基础。

　　2.5　全站仪测量技术

　　全站仪是属于光电测量仪器设备，其融合了光学技术、电子信息技术等，在矿山地质测量中的应用最为广泛。全站仪技术同时具备了电子经纬仪和测距仪两者的优点，并且随着科学技术的不断发展，全站仪的功能将更加完善化、丰富化，进而更好地满足新时期矿山地质测量作业需求。全站仪技术是以现代信息技术为支撑，搭建矿山三维立体数据库，进而自动化、实时化、动态化采集、传输并分析各项测量数据，整个过程并不需要进行数据手工输入和计算，极大地减轻了测量人员的工作量，同时也提升了测量作业效率。当前，全站仪在矿山测量中实现了广泛应用。首先，可应用于悬高测量，露天矿山测量作业时极易遭遇较高台阶，影响棱镜到达，阻碍测量工作开展。借助全站仪强大的免棱镜测量功能，可精准有效测定空中某点与地面之间的高度，为矿山开发作业提供重要的参考依据。其次，可应用于高程测量。矿山测量作业中高程测量是一项重要内容，过去高程测量主要是利用水准测量法和三角高程测量法完成的，水准测量法不仅效率低，而且极易受到地形的影响。三角高程测量法虽然有较快的测量速度，并且不会受到地形的限制，但是却需要使用棱镜，操作难度大。然而应用全站仪设备进行矿山地质测量，可极大地弥补传统高程测量方法的缺陷。利用全站仪可在各个位置设置测量点进行高程测量，并不需要设置在固定的高程点上，并且不需要每次量取量取仪器高和棱镜高，因此具备更快的测量速度。在应用全站仪时，首先需将仪器任意置点，但要确保所选择的点位和已知高程点通视，其次要将仪器照准已知高程点，然后测量出全站仪望远镜和棱镜两者之间的高度差，并计算设定测站点高程的数值，接着将仪器测站点高程设置为测站中设定的测站点高程，并将仪器高归零，棱镜高归零，最后即可测量出待测点的高程。实践得出，将全站仪应用于矿山测量作业中，可实现任意置点，并不需要使用钢尺量取仪器高和棱镜高，并且依然能够获得极高精准度的待测点高程，使得矿山工程测量作业精准性显著提升。
 

　　2.6　空间信息技术

　　空间信息技术，主要由GPS技术、RS技术、GIS技术组成，其特征和优势不同，但在矿山地质测量作业中均发挥着重要的作用。

　　2.6.1 GIS技术

　　GIS技术，全称为地理信息系统，是利用计算机网络系统筹集、分析并整理地理信息数据的一项新型测绘技术，当前被广泛应用于矿山行业在内的各个领域当中。将GIS技术和计算机系统相结合，利用卫星发射的导航定位信号收集矿山数据信息，全方位勘查矿山情况，在测量作业时并不会受到环境因素的影响，进而保障矿山地质测量精度。传统矿山地质测量模式下，如遭遇极端恶劣天气，会对测量作业产生极大的阻碍，导致测量作业中断。应用GIS技术则能够有效地解决这一问题，通过实时监测观测点，了解矿山情况，掌握矿井深度、位置、标高，使得测量人员的工作量显著下降，测量成果具备更高的精度。应用GIS技术时，需借助计算机网络方可有序进行测量作业，测量人员需结合矿山实际情况灵活选用动态测量法、静态测量法，亦可将两者整合应用，确定矿井内部、外部各主要地物的位置，并将其绘制到地形图上，为后期的矿山开采作业提供重要的指导和参考，保证矿山生产作业安全性。同时，矿山周边环境极为复杂，测量人员利用GIS技术测量所得的数据资料分析矿井矿山周边情况，可准确预测矿山自然灾害的发生概率，并针对性地制定有效的应急预案，降低安全事故的发生几率，保证人员生命财产安全。此外，当前随着人们的环保意识的而不断提升，越来越关注矿山污染问题，利用GIS技术测量所得到的信息，深入研究矿山情况，研判矿山地质测量、矿山开采所可能产生的影响和危害，并制定完善的解决方案和应对策略，最大限度的降低矿山测量作业及开采作业对于自然生态环境所造成的影响，减轻环境污染，同时也确保矿山地质测量和开发作业顺利有序进行。

　　2.6.2 RS技术

　　RS技术全称为遥感技术，在矿山测量和地质勘查等领域起到了重要的作用。该技术利用电磁波原理，借助传感设备收集电磁波所反射的信号，进而自动化形成图像资料。在传统矿山测量作业模式下，以人工下井测量为主，无法准确、完整测量出零散分布的矿山资源和地质信息，并且在自然灾害高发的背景下，矿山地质测量工作困难重重，难度增加，将RS技术应用于矿山测量作业中，可极大地解决测量难题。应用RS技术时，首先需对矿山周边地质环境实施测量，然后科学确定采矿位置，并对矿井周边情况实施追踪监测和分析，为采矿作业提供动态化的参考依据。其次，应用RS技术测量矿山地质时，需结合地质环境的不同实施分类测量，准确获得各个位置地质环境信息，避免开采作业对地质环境产生影响，减轻对周边植被、地形地貌、湖泊河流的影响和破坏程度，然后汇总整合测量所得数据，制作多种比例尺的地形图，通过分析地形图信息，即可科学确定矿山开采范围和井口位置，并结合地形图预测各类地质灾害的发生概率，提前做好防范工作，降低影响。最后，利用RS技术可实现大面积、大范围的测量作用，而且在测量时可借助遥感器实施分段测量，利用计算机整理测量结果，可获得具备更高精准度的矿山地质信息资料，满足矿山开采作业及管理工作需求。

　　2.6.3 GPS技术

　　GPS技术全称为全球定位系统，其属于全天候的导航系统，借助该系统能够精准测量地球上的任何位置，当前被广泛应用于测绘领域。全球定位系统，由GPS星座、地面监控系统以及GPS信号接收机等三部分组成，能够借助软件将数据信息转变为图像资料，使得测量结果更加直观化。将GPS技术应用于矿山测量中，首先需认真整理各项勘查数据，完善数据采集功能，及时解决数据库当中的问题，对矿山开采作业风险展开分析，并制作灾害预测图及模型，制定针对性的风险及灾害防范对策，确保矿山测量及开采作业的顺利进行。其次，应用GPS技术测量获得矿山环境信息，然后整理分析测量所得数据，制作信息模型，能够更加直观地呈现出矿山周边环境发展规律，为后期矿山污染治理工作的开展提供参考。再次，在GPS技术不断完善的背景下，能够全面检测矿山地质情况，形成功能完善的矿山管理系统，利用该系统处理各项数据，及时了解并掌握矿山动态，并以地理空间数据库为基础，为矿山开发作业提供丰富的数据资料。最后，利用GPS技术进行矿山地质测量，可准确了解矿山岩层分布状况，降低对岩层结构的破坏，确保矿山开采作业的顺利有序进行，降低安全事故的发生几率。

　　3　结语

　　综上所述，目前能源开发环节，矿山地质测量是一项至关重要的工作。当前，传统矿山地质测量技术所存在的弊端日益突出，影响矿山地质测量效率和准确性。信息时代，数字化测绘技术凭借自身的诸多优势，被广泛应用于矿山地质测量中，极大地提升了矿山地质测量工作准确性，为矿山开采作业奠定了有利基础，为采矿作业人员安全提供了有利保障，进而促进采矿行业现代化发展。