新時(shí)期礦山測量中數(shù)字化測量方法的優(yōu)勢及其應(yīng)用探討

張 峰，潘偉斌

（江西銅業(yè)股份有限公司武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

1 數(shù)字化礦山測量技術(shù)概述

礦山測繪技術(shù)的發(fā)展，反映了測繪儀器設(shè)備的發(fā)展和測繪技術(shù)的進(jìn)步。同時(shí)，在一定程度上也依賴于勘探和采礦技術(shù)的發(fā)展。就礦山測量來講，礦山空間圖的繪制、礦山控制網(wǎng)的建設(shè)礦區(qū)儲(chǔ)量的測定和礦山巖石地質(zhì)變化都是其核心內(nèi)容，主要是對礦山巖體結(jié)構(gòu)和開采活動(dòng)影響因素的研究，并評估和預(yù)測相關(guān)的影響程度；對礦區(qū)儲(chǔ)量的勘探和預(yù)測，以期為礦山工程活動(dòng)提供有效的指導(dǎo)。針對目前礦山測量技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，應(yīng)重視智能測量裝置的發(fā)展，同時(shí)應(yīng)促進(jìn)推廣可便攜性和自動(dòng)化設(shè)備的開發(fā)。

隨著現(xiàn)代礦山生產(chǎn)對測量工作的需求，礦山測量工作已成為影響礦山企業(yè)生產(chǎn)的重要因素之一。這不僅關(guān)系到礦山生產(chǎn)的順利實(shí)施，而且關(guān)系到礦山安全生產(chǎn)的重要工作。加強(qiáng)現(xiàn)代數(shù)字測量技術(shù)的應(yīng)用，可以有效提高礦山測量質(zhì)量，提高礦山測量精度，為礦山企業(yè)的生產(chǎn)指明方向，提高礦山企業(yè)安全生產(chǎn)管理的效果。因此，數(shù)字測量技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用，需要礦山企業(yè)及其相關(guān)人員深刻認(rèn)識到數(shù)字測量技術(shù)的重要性，相關(guān)測量人員要嚴(yán)重掌握數(shù)字測量技術(shù)的相關(guān)要求，加大對測量工作的投入，加強(qiáng)對礦山測量的投入。在科學(xué)測量管理體系建設(shè)的基礎(chǔ)上，提高測量人員的技術(shù)水平，加強(qiáng)數(shù)字測量技術(shù)在礦山測量中的推廣應(yīng)用，進(jìn)而促進(jìn)礦山企業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。

2 數(shù)字化礦山測量技術(shù)的特征優(yōu)勢

在礦山測量中，與傳統(tǒng)的單體測量技術(shù)相比，數(shù)字測量技術(shù)是一種利用全球定位系統(tǒng)、全站儀和計(jì)算機(jī)相關(guān)設(shè)備采集礦山生產(chǎn)和儲(chǔ)量數(shù)據(jù)的數(shù)字化科學(xué)技術(shù)[1]。

（1）數(shù)字測量產(chǎn)品具有使用、維護(hù)、更新方便、快捷的優(yōu)勢，用于任意拼接和縮放圖形，具有更廣泛的用途，可隨時(shí)保持產(chǎn)品信息的時(shí)效性，可隨時(shí)補(bǔ)充完善并提供新的使用圖紙；可根據(jù)用戶的不同需要，進(jìn)行產(chǎn)品元素等數(shù)據(jù)的重新加工，以獲得不同用途的圖紙。

（2）將數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用于礦山測量中，通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可以直接在計(jì)算機(jī)上反映礦山地形地貌和地籍要素。一目了然。有利于直接利用調(diào)查結(jié)果指導(dǎo)礦山開采工作。它基本上改變和彌補(bǔ)了傳統(tǒng)產(chǎn)品如線條、文字、符號、數(shù)字等。

（3）應(yīng)用數(shù)字測量技術(shù)具有高效率優(yōu)勢，能在較短時(shí)間內(nèi)獲得測量成果。因此，有利于有輔助礦山生產(chǎn)過程中各種內(nèi)容的動(dòng)態(tài)測量和監(jiān)測，指導(dǎo)礦山安全生產(chǎn)工作，到達(dá)快速測量快速成圖的目的，進(jìn)而為生產(chǎn)決策和預(yù)警提供準(zhǔn)確的決策依據(jù)。

（4）數(shù)字測量技術(shù)涵蓋了空間信息技術(shù)、三維可視化技術(shù)、國內(nèi)外綜合測量技術(shù)、數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)、數(shù)字地形測繪和變形監(jiān)測技術(shù)等，覆蓋范圍廣。既能保證測量的準(zhǔn)確性和準(zhǔn)確性，還可減少礦山測量工作量。

3 數(shù)字化礦山測量工作的相關(guān)實(shí)施步驟

數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用能有效提升促進(jìn)對礦山測量工作效率，現(xiàn)代礦業(yè)企業(yè)必須認(rèn)識到運(yùn)用現(xiàn)代測量技術(shù)開展礦山測量對企業(yè)的積極作用，加大測量工作投入、提高測量質(zhì)量，為礦業(yè)企業(yè)綜合市場競爭力的提高奠定基礎(chǔ)。

通常，數(shù)字化礦山測量系統(tǒng)主要包括采集環(huán)節(jié)、調(diào)度環(huán)節(jié)、功能實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)、包裝環(huán)節(jié)、核心系統(tǒng)環(huán)節(jié)五大環(huán)節(jié)。在整個(gè)系統(tǒng)中：

首先，采集環(huán)節(jié)主要負(fù)責(zé)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的采集和處理，分為測量工程、勘探工程、傳感工程和文件工程四個(gè)部分。實(shí)現(xiàn)數(shù)字處理環(huán)節(jié)的優(yōu)化功能。其次調(diào)度環(huán)節(jié)，主要是通過拓?fù)湎到y(tǒng)的維護(hù)和改進(jìn)，實(shí)施相關(guān)的環(huán)節(jié)的查詢和分析，以及一系列的制圖輸出工作，可以有效地控制日常數(shù)據(jù)訪問和日常生產(chǎn)調(diào)度利用。然后，功能環(huán)節(jié)，通過專業(yè)的仿真分析功能系統(tǒng)，對SA和MCAD、人工智能等相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行操作，具有實(shí)用性和實(shí)用性的特點(diǎn)。再次，包裝環(huán)節(jié)，它主要由數(shù)據(jù)挖掘工具中的三維GM組成，提供三維建模工具，有利于有效地利用日常礦山數(shù)據(jù)信息。最后，核心環(huán)節(jié)，主要實(shí)現(xiàn)日常模型和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，并對相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行決策支持分析。數(shù)據(jù)和信息的有效利用是礦山數(shù)字化系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提[2]。

4 礦山測量中常見的數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用

為進(jìn)一步提高數(shù)字測量技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用水平，礦山企業(yè)應(yīng)重視測量工作和數(shù)字測量技術(shù)的應(yīng)用，加大投資，促進(jìn)數(shù)字測量的應(yīng)用，同時(shí)也有必要提高測量人員對新技術(shù)的掌握程度和對現(xiàn)代數(shù)字測量技術(shù)操作要點(diǎn)的認(rèn)識。

（1）三維可視化技術(shù)的應(yīng)用。礦山測量中的三維可視化技術(shù)主要是描述和理解地面和地下許多地質(zhì)現(xiàn)象的特征，也是各種數(shù)據(jù)體的表示形式。三維可視化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)步驟主要包括以下幾個(gè)方面：①數(shù)據(jù)采集：主要采用三維激光掃描技術(shù)等手段掃描礦山地形情況，并以獲取重要的信息，如開采狀態(tài)點(diǎn)、云影響、等高線和坡度變化等。②數(shù)據(jù)處理：當(dāng)數(shù)據(jù)采集完畢后，就需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過數(shù)據(jù)采集后去除噪聲點(diǎn)、數(shù)據(jù)拼接和三維建模進(jìn)行處理。例如，對于點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理，可使用專業(yè)的點(diǎn)云處理軟件完成數(shù)據(jù)過濾和多站數(shù)據(jù)擬合。通過數(shù)據(jù)處理，可完成一個(gè)真實(shí)、準(zhǔn)確的礦山三維模型。③管理平臺(tái)建設(shè)：通過三個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的建設(shè)，礦山測量生產(chǎn)管理人員可以在不同的位置和環(huán)境下，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)查詢和預(yù)覽礦山生產(chǎn)區(qū)域的空間位置和設(shè)備屬性，并進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度管理。

（2）空間信息技術(shù)的應(yīng)用。在礦山測量中，具有較好空間信息的先進(jìn)技術(shù)一般是空間信息技術(shù)，即3S技術(shù)，包括GPS、RS和GTS技術(shù)，廣泛應(yīng)用于礦山測量中。①GPS技術(shù)：作為衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的一種測量技術(shù)，它主要由用戶部分、地面監(jiān)測部分和空間部分三部分組成。具有測量精度高、測量靈活、全天候等特點(diǎn)。測量中不需要考慮測量點(diǎn)的視覺問題，也不產(chǎn)生測量誤差的累積。因此，它在礦山測量中得到了廣泛的應(yīng)用。②RS技術(shù)：在礦山測量中，該技術(shù)應(yīng)用不僅可高效、準(zhǔn)確地完成礦山地形圖的測繪，而且可以完成礦山環(huán)境的監(jiān)測，對實(shí)現(xiàn)礦山的大規(guī)模監(jiān)測有很大的幫助。③GIS技術(shù)：礦區(qū)地理信息系統(tǒng)主要用于礦山調(diào)查?；诘V山資源與環(huán)境信息平臺(tái)，將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和輸出形成數(shù)字化技術(shù)系統(tǒng)，滿足礦山生產(chǎn)對數(shù)據(jù)的基本需求。

（3）加強(qiáng)數(shù)字化測量的分析。新型數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用能①有效的提升礦山工程測量的精準(zhǔn)性。礦山測量包括測量計(jì)劃的編制和執(zhí)行，而測量計(jì)劃主要包括技術(shù)、文字和測量要求。因此，方案文本應(yīng)簡明扼要，對測量施工中容易忽視或不易區(qū)分的問題進(jìn)行闡述，以保證測量方案的實(shí)施的合理性和科學(xué)性。在礦山測量首次采用數(shù)字化測量技術(shù)時(shí)，必須明確測量方案的可行性，通過實(shí)驗(yàn)了解數(shù)字化測繪對測量結(jié)果精度的影響，并編制試驗(yàn)研究報(bào)告或證書。根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行認(rèn)證。在應(yīng)用新的數(shù)字測繪技術(shù)的過程中，要遵循現(xiàn)有的地質(zhì)測繪規(guī)則和原則，以工程的總體特點(diǎn)和實(shí)際施工要求為依據(jù)，采用計(jì)算機(jī)數(shù)字手段，消除地質(zhì)災(zāi)害。測量誤差的產(chǎn)生，最大限度地提高工程測量結(jié)果和質(zhì)量的可靠性和有效性。

（4）數(shù)字化資料處理技術(shù)的應(yīng)用。在礦山測量系統(tǒng)中，數(shù)字測量技術(shù)是將大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式轉(zhuǎn)化為電子存儲(chǔ)形式，使數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性更加規(guī)范化。同時(shí)，對表格、數(shù)據(jù)、圖片等進(jìn)行數(shù)字化，使數(shù)據(jù)搜索更加具體、直觀，大大方便工作人員的工作，節(jié)省了工作。同時(shí)，數(shù)據(jù)共享和傳輸變得更加科學(xué)，避免錯(cuò)誤。在實(shí)踐中，深化相關(guān)礦山測量工作環(huán)節(jié)，如確保測量數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)的有效實(shí)施，確保數(shù)據(jù)采集和處理的有效實(shí)施，有利于日常工作的存儲(chǔ)和管理。為實(shí)現(xiàn)這數(shù)字化和數(shù)據(jù)共享，許多礦山測量人員將通過AutoCAD和VB等軟件進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用，其主要包含：面向?qū)ο蟮腃AD技術(shù)和面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術(shù)。礦山測量員可通過ActiveX自動(dòng)化重新開發(fā)AutoCAD，開發(fā)工具可以選擇面向?qū)ο蟮母呒夐_發(fā)語言，如VB或VC。通過對繪圖對象和非繪圖對象提供的AutoCAD對象的操作，進(jìn)而創(chuàng)新測量和繪圖技術(shù)。

（5）數(shù)字化繪圖技術(shù)的應(yīng)用。在礦山測量中，礦山地形和地下地質(zhì)條件的信息有一定的變化和客觀性。測量員需要以圖紙的形式展示這些客觀和抽象的信息。他們需要測量和繪制不同比例的地形圖。這就要求測量人員掌握專業(yè)的測繪技術(shù)，而傳統(tǒng)的制圖技術(shù)。測繪技術(shù)存在誤差，不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。為了避免影響礦山的發(fā)展，數(shù)字化管理可以有效地調(diào)整礦山測量與生產(chǎn)的關(guān)系。基于計(jì)算機(jī)三維軟件，可以實(shí)現(xiàn)快速的測繪和分析，快速、準(zhǔn)確地形成圖形，供地下礦山管理人員使用。挖掘提供了重要的數(shù)據(jù)支持。數(shù)字測圖技術(shù)以其快速的處理方式和計(jì)算機(jī)繪圖的方便性得到了廣泛的應(yīng)用。

5 結(jié)語

綜上所述，礦山測量學(xué)作為一門交叉性的學(xué)科，其發(fā)展和進(jìn)步與礦業(yè)、測量科學(xué)技術(shù)、儀器設(shè)備以及數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。隨著各項(xiàng)高新技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用，必將推動(dòng)礦山測量事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，為更好將其應(yīng)用于礦山測量，需要技術(shù)人員充分學(xué)習(xí)和掌握其基本理論，不斷完善和完善數(shù)字測量系統(tǒng)，保證礦山生產(chǎn)的順利進(jìn)行。