淺談土地及礦山測繪技術(shù)手段的變遷與測繪控制

蘇海霞，徐磊

（1.鄂爾多斯市國土空間規(guī)劃院；2.鄂爾多斯市自然資源局綜合保障中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

21世紀(jì)是信息技術(shù)時代，信息知識成為社會發(fā)展的動力。數(shù)字地球概念廣泛應(yīng)用于社會經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，我國大型礦山信息化建設(shè)不斷加快，數(shù)字礦山核心是科學(xué)合理組織礦山信息，全面整合管理礦山信息資源，具有生產(chǎn)過程虛擬化等特征。測繪技術(shù)是基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)，準(zhǔn)確精密的技術(shù)方法可以提高測繪結(jié)果精準(zhǔn)性。隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，土地礦山測繪技術(shù)手段不斷進(jìn)步。測繪技術(shù)水平關(guān)系到國土資源管理質(zhì)量，選擇正確的測繪技術(shù)有助于掌握土地信息，測繪技術(shù)變遷改善土地礦山測繪質(zhì)量水平，改善土地資源使用效率。礦山測量是礦山生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，必須加強(qiáng)對礦山測量工作涉及數(shù)據(jù)處理等方面研究。

1 土地礦山測繪技術(shù)研究

1.1 土地礦山測繪工作

隨著國家對中小煤礦的整合，礦山開采趨向現(xiàn)代化，礦山測量對礦山開采具有重要作用，主要涉及地面與井下測量，井下測量工作涉及到平面控制測量，貫通誤差預(yù)計等常規(guī)工作集開采沉陷預(yù)計等。井下平面控制測量目的是建立高精度平面控制系統(tǒng)，為井下生產(chǎn)提供可靠測繪數(shù)據(jù)支撐，開展開采工作面位置標(biāo)定等工作。井下高程測量任務(wù)是確定井下測點高程數(shù)據(jù)為工程提供依據(jù)，主要類型包括三角高程與通過立井導(dǎo)入高程，主要運(yùn)輸大巷通常采用高精度水準(zhǔn)測量方式。

巷道貫通是使指定巷道向某點掘進(jìn)與其他巷道連通，貫通測量是保證巷道向方案設(shè)計方向掘進(jìn)工作，依照工作面?zhèn)€數(shù)可分為單向與通向貫通，貫通中多采用相同掘進(jìn)工作面挖掘巷道，可采用更多掘進(jìn)工作面挖掘相同巷道，井巷貫通可加快工程建設(shè)進(jìn)度，是礦井建設(shè)的重要技術(shù)手段。貫通類型分為一二井與立井貫通，一井貫通將井下導(dǎo)線布設(shè)到貫通巷道兩端，立井貫通分為延深立井與新開鑿立井貫通。巷道貫通結(jié)合處偏差分解為縱橫與豎向方向，縱橫向偏差對貫通工程質(zhì)量具有很大影響，貫通偏差制定施測方案后根據(jù)儀器對誤差預(yù)計。貫通測量人員必須認(rèn)真對待工作，如貫通測量工作出現(xiàn)錯誤會影響貫通質(zhì)量，導(dǎo)致部分巷道作廢等事故。須依據(jù)貫通工作制定合適的測量方案，保證貫通質(zhì)量要求。

礦山測量工作目的是向建設(shè)部門提供測量數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)建設(shè)，需要對工程施工方案設(shè)計，施工中利用測繪資料提供必要施工參數(shù)，施工方案制定包括人員組成、后勤保障等計劃內(nèi)容，礦山測量施工方案涉及貫通方案設(shè)計。貫通方案設(shè)計是指導(dǎo)貫通工作安全的基礎(chǔ)，設(shè)計貫通方案不合理會導(dǎo)致巨大損失。需要對設(shè)計貫通方案進(jìn)行粗差檢測，為礦山生產(chǎn)工作提供保證。礦山巷道挖掘中通常需要在原來井下巷道基礎(chǔ)上增加巷道，在已有觀測資料下進(jìn)行設(shè)計。井下巷道貫通中要定期向貫通施工方提供參數(shù)，為巷道掘進(jìn)施工提供數(shù)據(jù)支撐。

1.2 土地礦山工程測繪技術(shù)發(fā)展

傳統(tǒng)土地測繪技術(shù)是礦山測量的基礎(chǔ)，隨著土地測繪技術(shù)的發(fā)展，一些新技術(shù)不斷改進(jìn)創(chuàng)新，傳統(tǒng)技術(shù)主要方法是鋼尺與比例尺組合，需要對不規(guī)則土地劃分提高測繪準(zhǔn)確性，不同區(qū)域測繪后需要匯總結(jié)果，測繪人員使用測繪技術(shù)存在差異，測繪結(jié)果增加誤差風(fēng)險。地形復(fù)雜工程使用傳統(tǒng)測繪技術(shù)測量難度大，利用經(jīng)緯儀等設(shè)備放在拐角處可以不規(guī)則宗地測量角度，傳統(tǒng)技術(shù)要借助鋼尺工具計算宗地面積。全站儀測量技術(shù)耗費(fèi)人力資源較多，經(jīng)常影響測繪工程進(jìn)度，其優(yōu)點是不必在宗地拐點放置經(jīng)緯儀。

現(xiàn)代測繪技術(shù)對傳統(tǒng)測繪技術(shù)改革，經(jīng)歷較長的改進(jìn)歷程提高測繪的準(zhǔn)確性。坐標(biāo)測繪法在宗地附近城市坐標(biāo)設(shè)置為控制點，需要利用全站儀設(shè)備計算水平位置等數(shù)據(jù)，在環(huán)境較差的地區(qū)無法發(fā)揮有效價值。GPS測繪技術(shù)性能優(yōu)越，應(yīng)用技術(shù)需要利用GPS儀器確保測繪可靠性，測繪時可以實時測量提供導(dǎo)航等服務(wù)。以往土地測繪利用常規(guī)方法，需要在野外進(jìn)行工作，對測繪人員提出較高的工作要求。測繪方法結(jié)果不夠準(zhǔn)確，通常采用專業(yè)方式描述宗地地形地貌。3D激光掃描系統(tǒng)是數(shù)字化測圖系統(tǒng)，結(jié)合CAD軟件應(yīng)用可以解決傳統(tǒng)測繪的不足，對測繪環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，具有點線面空間等相關(guān)數(shù)據(jù)，適用于1500m以內(nèi)大動態(tài)范圍高數(shù)據(jù)采樣率。GPCAD是基于autoaCOD開發(fā)規(guī)劃總圖設(shè)計軟件，可以解決土地測繪中的問題。

測繪是對自然地理要素等進(jìn)行測定采集，測繪技術(shù)服務(wù)于各類工程設(shè)計，大型工程建設(shè)前需按規(guī)定比例尺測繪成地形圖。數(shù)字化測量技術(shù)使得測繪工程實現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化，現(xiàn)代測繪工程具有數(shù)字化成果，全站儀等先進(jìn)測量儀器設(shè)備出現(xiàn)改變傳統(tǒng)測量方式，現(xiàn)代測量成果主要靠數(shù)字化技術(shù)顯示，現(xiàn)代測繪工程發(fā)展趨勢是多傳感器集成與混合系統(tǒng)，智能自動化系統(tǒng)廣泛應(yīng)用等。測繪工程技術(shù)管理日益復(fù)雜，測繪質(zhì)量管理要應(yīng)推行全面質(zhì)量管理，隨著新型技術(shù)的發(fā)展，礦山工程要考慮新型測量技術(shù)在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價研究。

1.3 測繪工程新型技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程測量測繪工程中新興技術(shù)應(yīng)用有利于提升建設(shè)質(zhì)量，滿足時代發(fā)展對測量測繪工程的需求。礦山工程建設(shè)環(huán)境具有復(fù)雜性，使用新型技術(shù)有利于提升測量工作效率質(zhì)量，促進(jìn)測繪工作自動化。數(shù)字測圖是廣泛應(yīng)用的測繪地形圖方法，利用新型技術(shù)將采集地形數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，對地形空間數(shù)據(jù)采集處理的系統(tǒng)為數(shù)字測圖系統(tǒng)。數(shù)字測圖由計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，全站儀在野外進(jìn)行數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)采集，具有使用方便等特點。

測量技術(shù)隨著計算機(jī)技術(shù)發(fā)展，目前，國工程測設(shè)技術(shù)水平不高，測量測繪工程技術(shù)存在原始數(shù)據(jù)采集方法單一，未形成系統(tǒng)工程理念等問題。國內(nèi)推出路線設(shè)計一體化系統(tǒng)，無法提高公路測繪技術(shù)水平。工程測量用不同軟件設(shè)計缺乏統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。測量數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性是測繪工程的基礎(chǔ)要求，現(xiàn)代數(shù)字化信息技術(shù)是支撐公路測繪工程精確測量的新型技術(shù)，新型測繪技術(shù)改變傳統(tǒng)測繪工程作業(yè)方式，傳統(tǒng)測繪工作需要對獲取數(shù)據(jù)信息通過人工計算處理，應(yīng)用新型測繪技術(shù)通過計算機(jī)處理數(shù)據(jù)信息，現(xiàn)代測繪技術(shù)以數(shù)字化設(shè)備儀器為主要工具，測繪數(shù)據(jù)通過計算機(jī)系統(tǒng)生成信息，測繪工作人員通過簡單操作可實現(xiàn)自動化測量。

2 土地礦山工程測繪技術(shù)應(yīng)用

2.1 土地礦山測繪質(zhì)量控制

土地礦山測繪工作受到多種因素影響，人的活動對測繪結(jié)果起到關(guān)鍵作用，相關(guān)工作人員專業(yè)素質(zhì)對測繪質(zhì)量影響巨大，選擇專業(yè)技術(shù)人員才能保證測繪結(jié)果質(zhì)量。土地礦山測繪環(huán)境因素影響測繪質(zhì)量，包括技術(shù)地理與天氣環(huán)境，測量前要關(guān)注環(huán)境變化，針對環(huán)境變化及時采取措施降低環(huán)境因素的影響。硬件因素包括測量儀器設(shè)備等，提高硬件設(shè)備科技含量可以保證測繪結(jié)果準(zhǔn)確度，購置設(shè)備要認(rèn)真篩選考慮是否符合工程要求。

土地測繪工作質(zhì)量控制要建立完善的地理信息管理機(jī)制，根據(jù)環(huán)境變化適當(dāng)調(diào)整測繪工程。要實現(xiàn)土地測繪信息化，支持開展數(shù)字城市建設(shè)，土地測繪工作人員要使用蒼穹軟件，了解相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。土地測繪單位要重視各類軟硬件設(shè)備管理。科技發(fā)展推進(jìn)測繪技術(shù)信息化發(fā)展，工作人員要了解現(xiàn)代科技，熟悉儀器設(shè)備操作標(biāo)準(zhǔn)。測繪單位工作人員要嚴(yán)格進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)鑒定后山崗操作，要對員工專業(yè)技能嚴(yán)格控制。對測繪中使用儀器設(shè)備做好定期維護(hù)檢查，使用時避免強(qiáng)烈的沖擊。儀器精度與測繪結(jié)果相關(guān)，土地測繪工作人員作業(yè)中要小心輕放設(shè)備，測繪設(shè)備要設(shè)置專庫存放，儀器設(shè)備性能參數(shù)是選用設(shè)備的依據(jù)。

2.2 礦山工程測繪技術(shù)應(yīng)用

某礦山測繪工作采用CORS進(jìn)行測繪，SDCORS由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸中心等組成，將礦山基準(zhǔn)點與周邊市級CORS站點連接，建立測繪所需SDCORS基準(zhǔn)站網(wǎng)，通過VPN網(wǎng)絡(luò)將基準(zhǔn)站網(wǎng)及用戶形成空間信息采集系統(tǒng)，對測繪系統(tǒng)檢測發(fā)現(xiàn)SDCORS測回精度符合質(zhì)量要求。SDCORS測繪質(zhì)控需依據(jù)礦區(qū)環(huán)境對測繪系統(tǒng)位置等合理安排，測繪系統(tǒng)設(shè)置在GNSS信號接受良好區(qū)域，SDCORS不能得到固定解需布設(shè)圖根控制點。礦區(qū)占地面積小，圖根點獨立測量兩次結(jié)果平面坐標(biāo)較差不大于3cm,有限差內(nèi)取平均值為平面坐標(biāo)。無人機(jī)航攝完成地面數(shù)據(jù)采集工作，測量中保證測量點分布均勻控制誤差，道路交叉口等位置采用SDCORS-RTK系統(tǒng)測量地物。測量中無人機(jī)航攝平面誤差滿足控制要求。

表1 無人機(jī)低空攝影測量精度統(tǒng)計表

3 礦山測量信息系統(tǒng)設(shè)計

礦山測量是應(yīng)用技術(shù)科學(xué)，是用數(shù)學(xué)等學(xué)科力量方法解決發(fā)生地形變化等問題。礦山測量工作目的是保證生產(chǎn)安全，各項礦山生產(chǎn)環(huán)節(jié)具有基礎(chǔ)性作用。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，礦山測量數(shù)據(jù)處理使用傳統(tǒng)方式被專業(yè)繪圖軟件等方式替代。隨著測量工作的推進(jìn)，不斷產(chǎn)生大量原始觀測資料文件，不同軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)無法共享，嚴(yán)重影響管理效率。礦山測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過測量數(shù)據(jù)分析提供可靠圖形資料，系統(tǒng)向用戶提供常用測量數(shù)據(jù)處理等功能。

礦山井下控制測量是測量工作的重點，對礦山控制網(wǎng)施工具有重要作用。礦山信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)模塊包括貫通誤差預(yù)計模塊、質(zhì)量控制與實用工具模塊等，測量控制數(shù)據(jù)處理模塊包括平面控制數(shù)據(jù)處理、高程測量數(shù)據(jù)處理。貫通測量誤差預(yù)計是根據(jù)制定方案預(yù)估貫通達(dá)到精度，結(jié)合豎向方向偏差衡量，水平方向貫通誤差使貫通工程竣工日期延后，垂直貫通方向誤差使貫通無法對接。系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)處理重點從水平與豎直方向入手。貫通測量誤差預(yù)計在施工前明確達(dá)到精度，使貫通工程質(zhì)量符合要求，貫通誤差預(yù)計結(jié)果從統(tǒng)計學(xué)角度得出，貫通測量誤差預(yù)計要注意合理確定允許偏差值，明確貫通測量誤差參數(shù)。

礦山測量數(shù)據(jù)質(zhì)量對決策可靠性有重要影響，礦山測量各項工作涉及許多測量數(shù)據(jù)，要控制數(shù)據(jù)質(zhì)量保證測量工作開展。導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)處理得到成果精度可判斷數(shù)據(jù)質(zhì)量。礦山測量工作涉及施工方案設(shè)計等工作數(shù)據(jù)出錯會導(dǎo)致巨大損失，采用人工檢核出現(xiàn)紕漏，要對方案參數(shù)等檢核發(fā)現(xiàn)失誤及時糾正。礦山測量人員經(jīng)常遇到坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換等相關(guān)需求，應(yīng)考慮測量工作人員其他功能需求，系統(tǒng)研究中添加實用工具模塊，實現(xiàn)獨立坐標(biāo)系統(tǒng)建立、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換等功能。為提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件通用性，系統(tǒng)應(yīng)提供程序與常用軟件數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能，必須實現(xiàn)常用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能。

系統(tǒng)總體設(shè)計是確定軟件結(jié)構(gòu)及模塊相互關(guān)系，開發(fā)設(shè)計系統(tǒng)需進(jìn)行總體設(shè)計，根據(jù)總體設(shè)計要求列出開發(fā)方案式篩選最優(yōu)方案。系統(tǒng)為礦山測量相關(guān)數(shù)據(jù)處理研究軟件，涵蓋程序編寫等許多知識，為低成本實現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)期目標(biāo)需要對系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計。數(shù)據(jù)處理利用合適的開發(fā)平臺設(shè)計實現(xiàn)礦山測量系統(tǒng)，使系統(tǒng)設(shè)計具有參考價值，實現(xiàn)功能包括測量方案設(shè)計、質(zhì)量控制等?？紤]設(shè)計礦山測量后數(shù)據(jù)處理信息系統(tǒng)復(fù)雜性，系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，各功能模塊保持獨立性。系統(tǒng)需求包括實用性、可操作性等。完整的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)要將處理結(jié)果返回給用戶，用戶將原始數(shù)據(jù)處理成標(biāo)準(zhǔn)化格式錄入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，將處理結(jié)果以清晰表格等數(shù)據(jù)形式反饋給用戶，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計工作包括擬定選擇方案，推薦最佳方案，對確定方案審查對系統(tǒng)實現(xiàn)功能細(xì)化。

4 結(jié)語

隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代測繪技術(shù)質(zhì)量效率顯著提高，測繪工作人員要根據(jù)實際選擇適宜的測繪技術(shù)，滿足工程開發(fā)建設(shè)對測繪數(shù)據(jù)質(zhì)量要求。測繪技術(shù)先進(jìn)性影響測繪結(jié)果準(zhǔn)確性，測繪技術(shù)人員不斷改進(jìn)傳統(tǒng)測繪技術(shù)，提高測繪工作效率。測繪質(zhì)量受到多種因素影響，結(jié)果誤差會造成資源浪費(fèi)等問題，測繪行業(yè)人員要采取措施控制測繪質(zhì)量。為高效開采礦產(chǎn)資源，我國礦山向數(shù)字化方向發(fā)展，需要研究設(shè)計礦山數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，減少人工計算造成錯誤，通過設(shè)計系統(tǒng)對礦山測量質(zhì)量檢核，確保安全生產(chǎn)。