數(shù)字化測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)測量中的有效應(yīng)用

劉金芳

（廣東省有色地質(zhì)測繪院，廣州510000）

1 數(shù)字化測繪技術(shù)的特點

1.1 自動化程度高

數(shù)字化測繪技術(shù)可以和計算機技術(shù)融合，在測繪過程中，通過應(yīng)用CASS、AUTO CAD 等繪圖軟件，可以自動計算、分析、識別各項信息，最終準(zhǔn)確選擇所需的圖示符號，確保地形圖的美觀與規(guī)范性，同時，可以將數(shù)字化測繪技術(shù)得到的測量成果作為底圖進行規(guī)劃和設(shè)計，滿足各類項目的需求，大大提高了測繪生產(chǎn)作業(yè)的自動化程度。

1.2 測繪準(zhǔn)確度高

在數(shù)字化測繪技術(shù)工作流程中，可采用自動采集的方式采集數(shù)據(jù)，還可以利用先進的三維坐標(biāo)定位技術(shù)及時儲存信息，使人工計算和控制誤差得到了明顯的降低[1]。

1.3 圖形屬性信息豐富

通過計算機的模擬，數(shù)字化測繪技術(shù)可以在屏幕上直觀、生動地反映地形、地貌特征，準(zhǔn)確、快速獲取地物符號，提升制圖的整體速度，完美呈現(xiàn)復(fù)雜的地圖，有效整合地物之間的關(guān)系、具體位置等屬性，豐富地形圖的內(nèi)容，保障地形圖的規(guī)范性。

1.4 信息存儲便捷

數(shù)字化測繪技術(shù)能夠自動存儲信息，省去了很多不必要的環(huán)節(jié)，如數(shù)字化產(chǎn)品保存、存放等，針對數(shù)字化產(chǎn)品操作、存放進行了優(yōu)化，但不會影響信息的準(zhǔn)確性。

2 數(shù)字化測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)測量中的作用

2.1 數(shù)字化處理工程測繪圖像

數(shù)字化處理工程測繪圖像的工作原理則是利用一些分層數(shù)據(jù)存儲的方法實現(xiàn)圖像處理，將一些矢量化處理原圖的數(shù)據(jù)最小化，然后可以對圖層中的一些屬性展開分析，快速得到圖形中的信息，同時能夠有效處理信息，對一些不完善的信息進行補充，對后續(xù)工程的測量提供了很多便利條件。傳統(tǒng)的礦山地質(zhì)測繪圖像數(shù)據(jù)處理的過程中，很容易受到一些外界因素的影響，使工程測繪圖像處理不精準(zhǔn)，數(shù)字化測繪技術(shù)則有效地避免了這一情況的發(fā)生，提升了原圖數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性。

2.2 航測數(shù)字成圖技術(shù)

在當(dāng)前礦山地質(zhì)工程施工與測量的過程中，利用數(shù)字測繪技術(shù)可以通過航空拍攝的形式進行地面數(shù)字信息的采集，然后利用計算機技術(shù)進行信息處理，有效整合地面信息，從而形成礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)圖形的有效信息。在數(shù)字化測繪技術(shù)中應(yīng)用航天測繪數(shù)字成圖技術(shù)進行礦山地質(zhì)的測繪，將工程施工測量環(huán)節(jié)的成本最小化，極大地提升了測繪效率和質(zhì)量。

3 數(shù)字化測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)測量中的應(yīng)用

某礦山地質(zhì)測繪項目的主要內(nèi)容是測區(qū)范圍內(nèi)1∶2 000 地形圖成果生成。該項目使用機載LIDAR 航攝方式，獲取激光點云數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)，對各項數(shù)據(jù)進行處理，提交過程成果，最終成果為1∶2000 比例尺的帶狀地形圖。

3.1 基礎(chǔ)控制測量

首先，選點。合理布設(shè)項目控制點，將點位選擇在基礎(chǔ)穩(wěn)定、便于長時間保存的位置，以滿足航測要求。其次，埋石與編號。項目控制點是現(xiàn)澆混凝土樁，根據(jù)規(guī)范和技術(shù)要求的規(guī)格完成埋設(shè)工作，控制樁是平面樁和高程樁組合形式，共布設(shè)6 個控制點，編號形式是字母+數(shù)字，如LB01。再次，外業(yè)觀測。項目根據(jù)實際需求選擇四等GPS 觀測方式，以滿足規(guī)范、技術(shù)要求。最后，數(shù)據(jù)處理。采用四等GPS 靜態(tài)觀測聯(lián)測CORS 基站，選擇周邊覆蓋測區(qū)的GDCORS 基準(zhǔn)站作為起點，平差處理方式是利用武漢大學(xué)Power Net 軟件在三維坐標(biāo)系下進行處理，控制點正常高在似大地水準(zhǔn)面模型中內(nèi)插獲取。

3.2 航空攝影及LIDAR 數(shù)據(jù)處理

該項目使用機載雷達掃描技術(shù)（LIDAR），使用的設(shè)備是ZT-R250 系統(tǒng)、無人機是大疆創(chuàng)新M600PRO 型旋翼無人機，飛行模式是先使用雷達掃描模式采集點云數(shù)據(jù)，隨后采集正射影像數(shù)據(jù)。首先，導(dǎo)航文件制作，實行POS 姿態(tài)數(shù)據(jù)、地面GPS 基站數(shù)據(jù)整合處理方式，獲取導(dǎo)航數(shù)據(jù)文件，輸出結(jié)果是HHMMSS 航次導(dǎo)航文件（sbet*.out 和vnav*.out）。其次，控制文件制作，檢查航帶是否出現(xiàn)漏飛問題，在覆蓋數(shù)據(jù)范圍內(nèi)制作控制文件，輸出成果是生成“××航次控制文件”，在單挑航帶數(shù)據(jù)量過大的情況下，應(yīng)分段進行。最后，三維激光點云坐標(biāo)計算，采用預(yù)處理+航帶校正方式，針對原始激光數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，隨后生成原始的三維激光點云數(shù)據(jù)，根據(jù)實測平面、高程控制點做好平面、高程校正工作，準(zhǔn)確計算地表目標(biāo)物的空間三維坐標(biāo)。

3.3 DEM 制作

基于不規(guī)則三角網(wǎng)原理，利用TerraSolid 軟件從機載LiDAR 點云數(shù)據(jù)中分離地面點和非地物點，然后將地面點通過不規(guī)則三角網(wǎng)或格網(wǎng)等構(gòu)建DEM。主要制作流程為：（1）格網(wǎng)化。針對校正過的點云數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)點云坐標(biāo)值按照相應(yīng)的點間隔插入規(guī)則格網(wǎng)中，這樣點云數(shù)據(jù)會被分成指定大小的圖幅。（2）填補小縫隙。針對格網(wǎng)化的點云數(shù)據(jù)進行填充、處理，使用周圍點灰度值填充影像中的小縫隙、小黑洞，使其具備一定的高程值，保證影像不出現(xiàn)黑洞。（3）去除粗差點。針對填充處理的點云數(shù)據(jù)進行去除高點處理，重點去除高于地面點、地物點的粗差點。（4）生成浮雕影像。將經(jīng)過填充、去除粗差點處理的點云數(shù)據(jù)生成浮雕影像、點云數(shù)據(jù)生成三維模型，直觀反映地表的實際情況。（5）過濾。在填充、去除粗差點處理后的點云數(shù)據(jù)中做好過濾處理工作，過濾處理的重點是地表中的地物，如房屋、植被等，便于生成地表模型。過濾過程中，應(yīng)做好過濾參數(shù)試驗，提高數(shù)據(jù)成果質(zhì)量，在完成參數(shù)試驗后，將其應(yīng)用到所有過濾命令中。（6）手工編輯。過濾處理后會出現(xiàn)具有黑洞的影像，黑洞主要是過濾的地物，這時需要采用人工干預(yù)處理方式，手工擦除未過濾掉的地物。（7）內(nèi)插。在完成手工編輯工作后，影像中也會出現(xiàn)較多黑洞，技術(shù)人員使用黑洞周邊的高程點將黑洞內(nèi)插上，保證地面平坦，經(jīng)過內(nèi)插處理的影像、地物基本會被去掉，這些地面相對平坦、光滑。（8）裁剪重疊區(qū)。針對內(nèi)插后的DEM 影像進行裁剪，裁剪掉每幅圖像邊緣的重疊區(qū)域，隨后生成DEM 模型。

3.4 DOM 制作

數(shù)字正射影像圖DOM 處理主要流程及要點：（1）影像糾正，具體流程是航跡文件制作、解算各像片的外方位元素、像片相對定向、采用像控點絕對定向。（2）影像勻色、處理。做好影像色彩、亮度、對比度的調(diào)整、勻色處理工作，縮小影像之間的色調(diào)差異，保證地物色彩的真實性，避免出現(xiàn)勻色處理痕跡，在遇到影像臟點、模糊、錯誤、扭曲、變形、劃痕等問題時，應(yīng)及時查出原因并予以處理。（3）鑲嵌。處理要點：鑲嵌線盡量走直線，避免選取小角度折線，取近似直線的平滑曲線效果最佳；盡量確保重要地物，如房屋集中區(qū)的完整性；要避讓高大建筑物。

3.5 DLG 制作

本項目1∶2 000 地形圖采用“激光點云輔助正射影像進行矢量化法”進行繪制，外業(yè)調(diào)繪成圖，此方法與傳統(tǒng)航測地形圖有很大不同。數(shù)字線劃圖制作流程如圖1 所示。

圖1 數(shù)字線劃圖（DLG）作業(yè)流程

由此可見，占礦山地形圖最大工作量的等高線繪制是利用激光點云數(shù)據(jù)自動生成，結(jié)合DOM 輔助糾正、外業(yè)調(diào)繪完成。三維激光掃描技術(shù)測量與現(xiàn)在常規(guī)的外業(yè)RTK 采集數(shù)據(jù)+內(nèi)業(yè)展高程點成圖的方式對比，極大地減少了外業(yè)作業(yè)人員的工作量，加快了作業(yè)進度，降低了惡劣環(huán)境作業(yè)的風(fēng)險，提高了數(shù)據(jù)精度，對比人工測量方式可能會漏測比較關(guān)鍵的特征點，但是，三維激光掃描技術(shù)可以全范圍穿透植被采集到地面高程點數(shù)據(jù)，可制作精度更高的地形圖成果，這對主要計算開采量為目的礦山測量項目是最關(guān)鍵的基礎(chǔ)資料。

4 結(jié)語

綜上所述，三維激光掃描技術(shù)與新興技術(shù)的融合，大數(shù)據(jù)與人工智能等技術(shù)在點云數(shù)據(jù)處理方面的大量應(yīng)用極大地提高了礦山測繪的效率與成果質(zhì)量。