測(cè)繪科技與礦山測(cè)量的新進(jìn)展

■馮顯征 滕新剛 李立

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦山東萊州261441）

測(cè)繪科技與礦山測(cè)量的新進(jìn)展

■馮顯征 滕新剛 李立

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦山東萊州261441）

近年來(lái)，高新技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用比較活躍、成果甚多，日常礦山測(cè)繪生產(chǎn)實(shí)踐豐富多彩。限于篇幅，文中僅就有關(guān)情況做些簡(jiǎn)要介紹。

測(cè)繪科技 礦山測(cè)量

1 前言

近幾年來(lái)，礦山測(cè)量科技工作者一方面將地面測(cè)量、空間大地測(cè)量、攝影測(cè)量與遙感、地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)等學(xué)科或?qū)I(yè)方向的許多理論和技術(shù)加以引入、兼收并蓄；另一方面還把現(xiàn)代數(shù)學(xué)、系統(tǒng)工程、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)農(nóng)學(xué)、生態(tài)環(huán)境科學(xué)等引入自己的業(yè)務(wù)范疇。

2 “3S”技術(shù)在礦山的應(yīng)用與研究

近年來(lái)，“3S”科技在礦山的應(yīng)用與研究十分活躍并不斷向縱深發(fā)展，表現(xiàn)為密切結(jié)合礦山的特點(diǎn)和應(yīng)用難點(diǎn)開(kāi)展測(cè)試、研究。舉例如下:

2.1 GPS技術(shù)應(yīng)用方面

（1）在礦山，建立GPS高程測(cè)量的工程坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有諸多方便和優(yōu)越性。研究表明，可利用GPS觀測(cè)一組聯(lián)結(jié)點(diǎn)，計(jì)算出WGS-84坐標(biāo)系和北京54坐標(biāo)系或西安80坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。基于WGS-84坐標(biāo)系橢球面的區(qū)域似大地水準(zhǔn)面可根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)多項(xiàng)式曲面擬合生成。

（2）GPSRTK技術(shù)用于礦區(qū)地表沉陷區(qū)的點(diǎn)、線、面及3維空間監(jiān)測(cè)，以及建立動(dòng)態(tài)變形區(qū)的高程變化模型。有學(xué)者建議，利用統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)法進(jìn)行數(shù)據(jù)的空間分析及空間內(nèi)插處理。此外，GPS技術(shù)在露天礦邊坡移動(dòng)監(jiān)測(cè)及穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)中也發(fā)揮了重要的作用。

（3）RBN/DGPS定位技術(shù)在我國(guó)近海油田生產(chǎn)建設(shè)中得到了成功的應(yīng)用。我國(guó)己在近海區(qū)域建立了20個(gè)海洋無(wú)線電指向標(biāo)(RBN)和差分GPS(DGPS)站，其信號(hào)能夠覆蓋從渤海到南海的近海岸帶整個(gè)水陸區(qū)域。每一個(gè)RBN/DGPS臺(tái)站包括兩個(gè)基準(zhǔn)站，一個(gè)廣播站和一個(gè)監(jiān)測(cè)站。RBN/DGPS定位技術(shù)己用于指導(dǎo)海上油井生產(chǎn)平臺(tái)的安裝建設(shè)、油管及水管線路的敷設(shè)定位。我國(guó)石油戰(zhàn)線的測(cè)量人員研究了這種定位技術(shù)及提高定位精度的方法、WGS-84坐標(biāo)系與國(guó)家坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，使定位精度優(yōu)于±3m，滿足工程要求。

（4）在西氣東輸?shù)奶烊粴夤芫€工程中，GPS測(cè)量技術(shù)在新疆等西北省區(qū)的油氣管定位、敷設(shè)中發(fā)揮了重要作用，并與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相結(jié)合，提高了效率和精度。

2.2 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量與遙感技術(shù)應(yīng)用方面

（1）在礦區(qū)土地利用/土地覆蓋變化(LUCC)監(jiān)測(cè)中，利用多時(shí)相LandsatTM、ETM等遙感圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)幾何糾正后空間分辨率可達(dá)0.5個(gè)象元，能滿足精度要求。

（2）在高速公路通過(guò)開(kāi)采沉陷區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中，為保證道路的的穩(wěn)定性和安全運(yùn)行，道路的正確選線非常重要。我國(guó)礦山測(cè)量科技工作者利用3個(gè)時(shí)相的沉陷區(qū)LandsatTM和ETM+遙感圖像數(shù)據(jù)，借助圖像處理軟件分別提取了三條初步選擇的高速路線的遙感信息，并在GIS軟件的幫助下對(duì)沉陷區(qū)的擴(kuò)展方向和沉陷速度動(dòng)態(tài)變化、道路基礎(chǔ)區(qū)的長(zhǎng)度、穩(wěn)定性進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，最后選定了一條受開(kāi)采沉陷影響最小的高速路方案。

（3）研究表明，利用QuickBird等高空間分辨率全色遙感圖像數(shù)據(jù)配合已有的大比例尺地圖，可用于更新城市或礦區(qū)1/2000的大比例尺地形圖。

（4）遙感圖像數(shù)據(jù)在GIS技術(shù)支持下能夠比較方便地生成4D產(chǎn)品(DEM、DOM、DRG和DLG)，能夠在礦區(qū)土地復(fù)墾過(guò)程中的各個(gè)階段得到應(yīng)用，顯示其優(yōu)越性。

（5）近年來(lái)，利用非量測(cè)數(shù)碼相機(jī)的數(shù)字近景攝影測(cè)量技術(shù)方法得到發(fā)展，并已在水電工程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征調(diào)查，露天礦邊坡及塌陷區(qū)監(jiān)測(cè)，以及數(shù)字城市建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。為此，研究了數(shù)碼相機(jī)的標(biāo)定，數(shù)字近景立體攝影的影像匹配及三維坐標(biāo)解算，正方形正射像片圖制作，圖像鑲嵌，三維表面模型的構(gòu)建理論、算法等問(wèn)題。

2.3 GIS及其集成應(yīng)用方面

（1）GIS和WebGIS技術(shù)已在煤礦安全生產(chǎn)管理中得到有效應(yīng)用。一些煤礦運(yùn)用MapInfoJava4.5GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了可視化生產(chǎn)調(diào)度、安全調(diào)度和安全監(jiān)控?；贕IS的功能，對(duì)越層越界開(kāi)采、貫通采空區(qū)、貫通含水層等可能發(fā)生重大事故或安全隱患問(wèn)題設(shè)計(jì)了相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。同時(shí)，將光纖通訊技術(shù)，Internet/Intranet技術(shù)與WebGIS技術(shù)相結(jié)合，在礦區(qū)建立了網(wǎng)絡(luò)數(shù)字煤礦安全網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)。

（2）基于GIS的沉陷區(qū)上方建筑物損害系統(tǒng)，礦山水資源管理系統(tǒng)以及礦山資源開(kāi)發(fā)潛力分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)等的研建取得進(jìn)展和實(shí)際應(yīng)用。礦山數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)建設(shè)與應(yīng)用方面，包括礦山數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)構(gòu)架及其應(yīng)用領(lǐng)域，如礦山管理與決策，礦山合理開(kāi)發(fā)與利用，各種機(jī)電設(shè)備的監(jiān)管，環(huán)境監(jiān)測(cè)及保護(hù)等的研究。

（3）一些科技人員在研發(fā)礦山GIS的基礎(chǔ)上，提出了灰色地理信息系統(tǒng)的概念、理論和算法，特別是，研發(fā)的礦山地測(cè)空間信息系統(tǒng)、礦山安全管理信息系統(tǒng)已在我國(guó)眾多礦山得到推廣應(yīng)用。

3 礦產(chǎn)資源信息分析評(píng)價(jià)

（1）基于GIS的礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)。充分利用GIS對(duì)地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)和遙感等大量礦山地學(xué)空間數(shù)據(jù)的綜合分析功能，以及空間數(shù)據(jù)挖掘方法，在礦體預(yù)測(cè)、礦產(chǎn)資源可采性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，勘探目標(biāo)優(yōu)化等方面能發(fā)揮其優(yōu)越性。

（2）裂隙儲(chǔ)油層石油物理參數(shù)的計(jì)算。裂隙儲(chǔ)油層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性狀不僅可反映裂隙結(jié)構(gòu)的影響，還能為計(jì)算油氣儲(chǔ)量提供重要的參數(shù)。評(píng)價(jià)裂隙系統(tǒng)的石油物理參數(shù)是礦產(chǎn)資源信息分析評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要任務(wù)。在對(duì)某一油田油氣層孔隙結(jié)構(gòu)分析計(jì)算時(shí)，從宏觀結(jié)構(gòu)和微觀裂隙度兩個(gè)方面開(kāi)展研究，利用多種方法對(duì)巖芯數(shù)據(jù)、鉆孔記錄數(shù)據(jù)和鉆井測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)了不同分析方法的適用條件和影響因素，運(yùn)用了GIS技術(shù)和多種分析模型。

（3）地層和礦體3維模型的生成與可視化。GIS技術(shù)中的規(guī)則格網(wǎng)法和TIN法能夠較好地描述地表形態(tài)和較規(guī)則的煤層，由于許多礦體(地質(zhì)體)的形態(tài)變化十分復(fù)雜，上述兩種模擬方法不太適用。有的學(xué)者建議采用發(fā)散的3維米粒模型的連續(xù)分層模擬模型方法，來(lái)描述和顯示礦體或地質(zhì)體的結(jié)構(gòu)，并借助OpenGL進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)礦山測(cè)繪界廣大同仁必須在充分利用和發(fā)揮3S技術(shù)優(yōu)勢(shì)和信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，加快數(shù)字化礦山測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)和新型礦山測(cè)繪儀器的研制步伐，努力創(chuàng)新，再創(chuàng)礦山測(cè)繪的輝煌!

[1]李德仁，李清泉.論地球空間信息科學(xué)的形成 [J].地球科學(xué)進(jìn)展，2014（4）：319-326.

[2]郭達(dá)志.空間信息技術(shù)的應(yīng)用和現(xiàn)代礦山測(cè)量的現(xiàn)代任務(wù) [J].礦山測(cè)量，2013(1)：3-6.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-337-1