新型数字化测绘技术在矿山地质工程测量中的应用研究

新型数字化测绘技术在矿山地质工程测量中的应用研究

刘博

        宽城铧尖金矿有限公司  河北省承德市  067600

摘要：随着时代的不断发展，人们的生活和工作方式发生了巨大的变化，各行业都取得了长足的发展。我国的地质工作在时代发展的过程中也取得了一定的进步，特别是在地质勘查工作中，各种新技术层出不穷，这些新技术的应用具有一定的精度、先进性和方便性，通过这些技术的应用，我们可以进一步保证测量的准确性。

关键词：数字化测绘；矿山地质工程；测量

矿山法地质工程测量，就是指在矿山法施工模式之下，采用现代化数字测绘技术，勘测现场地质结构与水文特征，获取关于地质结构、土壤情况、地下水位等方面的数据，为运用矿山法施工工艺提供数据支持。矿山法作业主要运用于硬岩石构造、地质环境较差的作业环境中，由于地质结构中的围岩变形较快，自稳沉降能力较弱，很容易在工程作业中引起施工地表的下沉、坍塌，造成较大经济损失。因此，在类似的作业环境中，城际高速铁路工程施工会选择矿山法进行作业。

1 矿山地质工程测量与数字化测绘技术概述

1.1 矿山地质工程测量需求特点

矿山地质测量是随着矿山生产需要而产生的，而矿山地质测量又促进了矿山开采和发展。矿山地质测量与常规工程测量有相似之处，但又不完全相同。矿山地质测量的对象是采矿场、采矿坑道、排岩场及采动的地表、边坡等。这些测量对象不是静态的，常规工程测量成果可以在较长时间内保持稳定，至少几个月、几年都不会发生很明显的变化，而采矿是持续不断推进的，采矿测量必须时时更新才能有效服务于矿山的生产经营，因而矿山地质测量自有其一套测量方法、技术要求和法则规定。其次，矿山测量对象具有明显的空间几何特征，虽然常规工程测量也要测量空间几何位置，但只要将地表的坐标与高程施测清楚基本上能满足测量要求，而矿山地质测量对空间位置与时间关系很敏感，例如各种巷道的空间位置与开采顺序的合理性、露天采场各阶段工作面的空间几何关系等。因而矿山地质测量需遵循专门的法则才能保证测量成果符合矿山工程要求。

1.2 数字化测绘技术优势

要理解数字化测绘技术，不妨从传统测绘技术说起。传统白纸测图是测绘人员通过分度尺、半圆仪、比例尺等工具将被测量对象展绘到白纸上，这是一种模拟测绘方式。模拟测绘主要缺点是精度低、效率低、复制传递累积误差大。因为白纸测图靠测绘人员手工将点、线、符号标记在纸上，受测量者观察测量对象视觉误差、方向误差及纸上作业展点误差影响，精度较低。白纸测图完成纸上作业后，还要对底图进行修饰，上墨绘制二底图，分幅，接边，等等，这个过程会增加误差，效率很低。更重要的是白纸不易大量复制。数字化测绘充分利用计算机技术的优势，通过全站仪、GPS、数字摄影测量装置等采集数据，成图、绘图、传输采用信息化管理技术，可实现测绘自动化、内外业同步作业、精度高、成图周期短、信息无损传递和保存等，应用于矿山地质工程测量有显著的优势。

2 数字化测绘技术在矿山地质工程测量中的应用

2.1 数字化测绘流程

数字化测绘一般流程为：测量数据采集→测量数据传输→计算机整理数据→测图软件制图、编辑→成果审核→成图文件保存、输出。测量数据采集主要有大地测量法、GPS测量法、航测法、地面数字摄影测量法、三维激光扫描法等方式。大地测量法主要通过全站仪、电子经纬仪、激光测距仪等采集测量数据。GPS测量法通过GPS定位仪采集测量数据。航测法采用低空无人机航测或遥感方式采集测量数据。地面数字摄影测量法在地面架设高分辨率数字摄影机直接获取测量对象的数字影像。三维激光扫描法通过三维激光扫描仪获取目标物的三维点云数据。野外采集到的数据通过数据接口传输到计算机中。在计算机中利用数字化成图软件处理数据，加标记，编辑、修改图形文件。对多组测量成果进行图幅拼接、汇总成一幅完整的图。测绘成果通过审核后，保存成图文件，根据需要打印输出或共享。

2.2 数字化测绘技术在矿井导线测量中的应用

矿井内有防爆要求，需采用防爆全站仪测量。布设两级控制导线，分别为基本平面控制和采区平面控制，并都采用测回法，水平角、前视天顶距各两个测回，测距与天顶距同时进行且测两次。安置仪器后，输入仪器高、测站点号、前后视点号、方位角和文件名等。每次测量后及时在电子手簿中记录，同时根据限差校核结果决定是否重测。测量后，通过全站仪专用数据软件下载数据至计算机中，并保存文件。通过矿井导线计算程序复核数据并进行边长、方位角计算，闭合导线可以进行平差。坐标成果输入到数据库，计算成果可供应用。利用全站仪采集和存储数据，实现矿井测量数字化，提高了工作效率，也保证了测量精度。

2.3 数字化测绘技术在矿场测图中的应用

矿场平面图的测绘可采用GPS测量法。在测区内布设一级GPS控制点，在一级控制点基础上再布设加密的图根控制点。首级控制点采用静态GPS测量，测量后及时运用平差软件平差。图根控制点采用RTK直接测量，高程采用三角高程法，从附近水准点引测。碎部测量采用全站仪施测，对于人员不便到达的地点，可采用无棱镜反射技术施测。测量后将数据传输到计算机中处理成图，再按照图式规范勾绘完善，经实地核对调绘，完成矿场数字化平面地形图。运用GPS静态控制测量、RTK加密控制测量、全站仪碎部测量，多种测量方法的合理应用，兼顾精度和效率，自动化程度高，综合效益好。

2.4 数字化测绘技术在采场开采量监测中的应用

三维激光扫描可用于复杂实体目标的三维建模，能有效解决矿山采场开采量的精确测量问题。采用GPS-RTK方式测量控制点坐标，再将三维激光扫描仪架设在控制点位上，以全景扫描方式获取目标物的点云数据。采集的数据可实时传输到平板电脑中，查看数据质量，及时补测数据盲区。采用随机数据处理软件对数据进行去噪、过滤、抽稀等处理。处理后的点云数据自动生成三维模型以及等高线、坡顶线、坡底线等特征线。根据当期模型体积与前一期模型体积的差可计算矿山开采量。

2.5 数字化测绘技术在矿山地表沉陷监测中的应用

矿山井下采矿后存在地表沉陷的隐患。由于塌陷区及周边松动区地表不稳定，进入沉陷区域测量具有相当高的危险性，所以不能采用常规地形测量方法监测。在安全区域架设高分辨率数字摄影机，获取塌陷区域地形、地貌数字影像数据。首先要在塌陷区周边通过GPS-RTK方式获取控制点的三维坐标，采用全站仪施测像控点坐标。架设数字摄影照相机，并与笔记本电脑相连，采用广角镜头成像。启动扫描软件摄像。影像数据经内业解析处理得到目标地物的三维坐标。通过与地表沉陷前的数据进行对比，可以得到塌陷区面积、深度、体积等参数。

2.6 数字化测绘技术在露天矿生产监测中的应用

露天矿面积大，地形复杂，并存在危险边坡等风险，采用常规监测方法劳动强度大，工作效率低，安全隐患多，无人机倾斜摄影可解决露天矿生产监测难题。首先规划无人机航拍范围，设计航线。通常采用多旋翼无人机，搭载多台数字摄影机，从多个角度采集影像。拍摄同时记录航高、航速、航向等数据，借助像控点控制精度。内业利用专业软件进行空三加密、建模，得到采场数字正摄影像和三维模型。

3 结语

数字化测绘技术发展迅猛，应用日益广泛，已成为矿山建设、生产经营、矿产管理、地质环境监测等测量工作的得力助手，充分挖掘和发挥数字化测绘技术在矿山地质工程测量中的作用，可以促进矿山安全生产和良性发展。

参考文献：

[1]蒋艳莲.矿山地质测绘中GPS测绘技术分析[J].智能城市,2021,7(5):57-58.

[2]刘金芳.数字化测绘技术在矿山地质测量中的有效应用[J].工程建设与设计,2021,(4):121-123.

[3]朱品辉,马应毕.新型数字测绘技术在矿山地质工程测量中的应用[J].世界有色金属,2018,(03):275+277.