“3S”技術(shù)在我國(guó)礦山測(cè)量中的應(yīng)用

秦 杰/四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)

“3S”技術(shù)在我國(guó)礦山測(cè)量中的應(yīng)用

秦 杰/四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)

【摘 要】在新時(shí)期測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生為礦山測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步注入了巨大的活力，特別是“3S”技術(shù)的發(fā)展，成為礦山測(cè)量學(xué)取得新發(fā)展、新突破的關(guān)鍵。本文首先說(shuō)明了礦山測(cè)量的現(xiàn)代任務(wù)及其在“3S”技術(shù)應(yīng)用的意義，然后闡述了“3S”技術(shù)在我國(guó)礦山測(cè)量中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】“3S”技術(shù)；GPS-RTK；GIS；RS；礦山測(cè)量

一、礦山測(cè)量的現(xiàn)代任務(wù)及其在“3S”技術(shù)應(yīng)用的意義

礦山測(cè)量的現(xiàn)代任務(wù)是：在礦山勘探、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的各個(gè)階段，對(duì)礦區(qū)地面和地下的空間、資源、(以礦產(chǎn)和土地資源為主)和環(huán)境信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理、顯示、利用，為合理、有效地開(kāi)發(fā)資源、保護(hù)資源、保護(hù)環(huán)境、治理環(huán)境服務(wù)，為工礦區(qū)的持續(xù)發(fā)展報(bào)務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)其現(xiàn)代任務(wù)，礦山測(cè)量必須充分應(yīng)用現(xiàn)代測(cè)繪儀器和技術(shù)，將先進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)同礦山測(cè)量的實(shí)際工作、具體特點(diǎn)相結(jié)合，拓寬礦山測(cè)量的生存空間和業(yè)務(wù)范圍，促進(jìn)礦山測(cè)量的改革和發(fā)展，適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制和礦山體制改革的需要。在新時(shí)期測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生為礦山測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步注入了巨大的活力，特別是“3S”技術(shù)的發(fā)展，成為礦山測(cè)量學(xué)取得新發(fā)展、新突破的關(guān)鍵。

二、“3S”技術(shù)在我國(guó)礦山測(cè)量中的應(yīng)用

（一）GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用

1.概述。

采用載波相位觀測(cè)量為根據(jù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法(RKT)是一種新的常用的GPS測(cè)量技術(shù)。在基準(zhǔn)站上，GPS接收機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)其上方的可見(jiàn)衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)的連續(xù)性觀測(cè)，利用無(wú)線電等設(shè)備傳遞發(fā)送到用戶觀測(cè)站;在用戶觀測(cè)站，對(duì)于基準(zhǔn)站獲取的數(shù)據(jù)采取實(shí)時(shí)接收，之后利用相對(duì)定位的原理，顯示出能保證觀測(cè)站精度達(dá)到厘米級(jí)的三維坐標(biāo)。該結(jié)果可以實(shí)時(shí)的反映出基準(zhǔn)站和觀測(cè)值用戶坐標(biāo)解算的收斂情況，并根據(jù)該收斂情況來(lái)判斷其質(zhì)量，從而達(dá)到在減少觀測(cè)數(shù)量的同時(shí)能夠提高效率。

2.在礦山測(cè)量中具體應(yīng)用。

（1）內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備

結(jié)合具體的礦區(qū)情況和礦山測(cè)量所有的特點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)備工作，主要有:

①由項(xiàng)目情況確認(rèn)工程名稱(chēng)。

②獲取工程范圍內(nèi)的控制點(diǎn)并進(jìn)行分析和實(shí)地考察，判斷控制點(diǎn)形成的控制網(wǎng)是常規(guī)的還是GPS網(wǎng)，并確保這些點(diǎn)可作為基準(zhǔn)點(diǎn)。

③確認(rèn)參數(shù)設(shè)置：一般情況下，在基準(zhǔn)站，數(shù)據(jù)采樣率為4～5s；在流動(dòng)站，為1～2s。高度截止角在通常情況下設(shè)置為10度。

（2）求解工程相對(duì)測(cè)區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)

一般的礦山測(cè)量坐標(biāo)系是北京坐標(biāo)系或者獨(dú)立的坐標(biāo)系，意味著需要進(jìn)行WGS-84坐標(biāo)系與該坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。

①在測(cè)區(qū)較大的情況下，需事先測(cè)定出由同一高等級(jí)控制點(diǎn)的兩種坐標(biāo)求取的具體的轉(zhuǎn)換參數(shù)，在實(shí)際作業(yè)即GPS-RTK下，直接輸入獲取的參數(shù)和坐標(biāo)。

②在RTK工作時(shí)也可實(shí)時(shí)求取轉(zhuǎn)換參數(shù)：具體為先建立基準(zhǔn)站，要求在視野開(kāi)闊的地方，四周無(wú)高大建筑和樹(shù)木群，實(shí)時(shí)單點(diǎn)定位WGS-84坐標(biāo)，然后聯(lián)測(cè)三個(gè)以上的高等級(jí)控制點(diǎn)作為流動(dòng)站，從而聯(lián)合解算出坐標(biāo)參數(shù)。

（3）基準(zhǔn)點(diǎn)的安置和測(cè)定

基準(zhǔn)站的安置在滿足下列條件下可保障精度的同時(shí)提高效率。

①基準(zhǔn)站一般設(shè)立在己知精確坐標(biāo)的控制點(diǎn)上，但是如一些未知點(diǎn)的條件較好也可設(shè)立。

②對(duì)于基準(zhǔn)站安置環(huán)境，需設(shè)立在視野開(kāi)闊、地勢(shì)較高、電臺(tái)覆蓋區(qū)域良好的地點(diǎn)，并優(yōu)先考慮將基準(zhǔn)站安置在測(cè)區(qū)中央地區(qū)，方便數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸。由于電磁波會(huì)影響到數(shù)據(jù)的傳輸，需盡量避開(kāi)有較多電磁波干擾的地方。

（4）野外作業(yè)過(guò)程

利用GPS-RTK整個(gè)野外作業(yè)實(shí)測(cè)的過(guò)程為：

①在基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分系統(tǒng)中輸入獲取的測(cè)區(qū)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)；

②安置GPS接收機(jī)于選定的有良好條件的基準(zhǔn)站上，打開(kāi)后輸入該站點(diǎn)的坐標(biāo)和天線高，接收機(jī)會(huì)利用轉(zhuǎn)換參數(shù)將該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)下；

③基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，并將觀測(cè)值、工作狀態(tài)等信息發(fā)送出去；

④流動(dòng)站接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)獲取來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，從而聯(lián)合生成該流動(dòng)點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)系下，再利用轉(zhuǎn)換參數(shù)，計(jì)算得到其地方坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示供測(cè)量人員利用。

（二）GIS技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)GIS（GeographicalInformationSystem）是采集、存儲(chǔ)、管理、描述、分析地球表面及空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的理論和技術(shù)的總稱(chēng)。單一的信息源信息往往是片面的，需要對(duì)這些眾多復(fù)雜而又相互關(guān)聯(lián)的內(nèi)容進(jìn)行更接近本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，地理信息系統(tǒng)的多源數(shù)據(jù)綜合分析和數(shù)據(jù)管理能力可以給具有空間屬性的基礎(chǔ)地質(zhì)資料、地球物理、地球化學(xué)以及遙感等異源數(shù)據(jù)提供一個(gè)良好的融合平臺(tái)。

1.基于GIS技術(shù)建立多源數(shù)據(jù)找礦模型。

基礎(chǔ)地質(zhì)資料、地球物理、地球化學(xué)以及遙感等信息從不同的側(cè)面反映了地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象的某些特征，它們既相互獨(dú)立又彼此聯(lián)系。單一的信息源所提供的信息往往是片面的，需要對(duì)這些眾多復(fù)雜而又相互關(guān)聯(lián)的內(nèi)容進(jìn)行更深入、更貼近本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，地理信息系統(tǒng)的多源數(shù)據(jù)綜合分析和數(shù)據(jù)管理能力給這些具有空間屬性的異源數(shù)據(jù)提供了一個(gè)良好的融合平臺(tái)。

2.三維礦山。

隨著地理信息系統(tǒng)、科學(xué)可視化技術(shù)和地質(zhì)信息計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展，近10多年來(lái)，三維地學(xué)模擬(3DemesionGeoscienceModeling，簡(jiǎn)稱(chēng)3DGM)已成為地學(xué)與信息科學(xué)的交叉技術(shù)前沿和攻關(guān)熱點(diǎn)。三維礦山是礦山客觀實(shí)體的一個(gè)模型描述，是3DGM理念的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)。通過(guò)三維礦山的建設(shè)，地質(zhì)、礦業(yè)界人士能夠更直觀、更精確地圈定礦體邊界，了解不同礦體分布的三維形態(tài)，準(zhǔn)確地解譯和圈定地下地質(zhì)體，借以指導(dǎo)礦業(yè)開(kāi)發(fā)和深部找礦預(yù)測(cè)。

（三）RS技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

RS（RemoteSensing）技術(shù)是在不直接接觸的情況下，對(duì)目標(biāo)物或自然現(xiàn)象遠(yuǎn)距離感知的一門(mén)探測(cè)技術(shù)，具體的講，是指在高空和外層空間的各種平臺(tái)上，

運(yùn)用各種傳感器獲取反映地表特征的各種數(shù)據(jù)，通過(guò)傳輸，變換和處理，提取有用的信息，實(shí)現(xiàn)研究地物空間形狀、位置、性質(zhì)、變化及其與環(huán)境的相互關(guān)系的一門(mén)現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。

米級(jí)、亞米級(jí)地面分辨率遙感圖像的商業(yè)應(yīng)用，使得利用遙感圖像進(jìn)行大比例尺地形圖測(cè)繪成為可能。如1999年9月24日美國(guó)空間成像公司(SpaceImaging)發(fā)射的IKONOS-2高分辨率衛(wèi)星，其全色波段的地面分辨率為1米;2001年10月18日美國(guó)DigitalGlobe/EarthWatch公司發(fā)射的QuickBird高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星，其全色波段空間分辨率為0.61米。實(shí)驗(yàn)證明，IKONOS全色影像可以制作1:5000的影像圖，QuickBird全色影像可以制作1:2500的影像圖。此外，近年來(lái)高分辨率遙感影像在土地資源調(diào)查、采礦塌陷地的提取、礦山生態(tài)環(huán)境調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等方面也得到了廣泛的應(yīng)用。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上，隨著空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)測(cè)繪學(xué)科的技術(shù)體系、研究領(lǐng)域和學(xué)科目標(biāo)都發(fā)生了深刻的變化。測(cè)繪學(xué)逐步發(fā)展為內(nèi)涵更為豐富的“地球空間信息學(xué)”。礦山測(cè)量學(xué)作為測(cè)繪學(xué)的一個(gè)分支，在“3S”技術(shù)的推動(dòng)下，正朝著“礦山空間信息學(xué)”的方向發(fā)展。

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