数字化测量技术在矿山测量中的应用

摘要：矿山的数字化进程迫在眉睫。文章针对现阶段数字化的企业进行了数字化方面的简单介绍，包括从数字化的基本论述以及企业应用到的各种数字化技术，例如数据资料数字化处理技术、矿山的三维视图技术、数字化绘图及GPS和RTK技术测量矿山地形等。这些技术的应用极大地方便了企业的生产，提高了企业的竞

争力。

关键词：数字化；矿山测量；三维视图

中图分类号：TD171 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）02-0095-02

数字化是现代化企业的一种与时俱进的标志，是新科技时代的产物。对于高危行业的矿山开采，数字化是人性化发展的必然趋势。数字化技术在矿山测绘过程中不仅可以保证工人的基本生命安全，同时可以大大提高测绘工作的产率，且其可操作性简便快捷；在高效激烈的社会竞争中，数字化技术的应用加大了企业的竞争力，是矿业企业生产发展的关键。

1 矿山数字化技术概论

数字化技术在矿山测绘过程中的精确度和安全效率方便比传统的人工测量手段更高，而工作强度反而降低了。具体而言，矿山的数字化测量系统包括数据采集、调整、应用功能、核心等五个主要部分，前者可细分为三维形态和环境测量、地质勘探、传感、数据的处理文档等四个部分，处理为数字信息存储在设备中。调度模块可以调用各个其他系统的数据结果，例如建立维护拓扑、空间的查询分析、制图并输出、控制数据访问及生产调度等各种功能要求等；功能模块执行数据的模拟分析，运用MCAD、SA、SC等综合分析；包装模块运用三维数字成像软提供矿山的三维视图，过滤组合多源异质矿山数据；综合上述各个系统的最终数据，交由核心模块具体分析，提供可行性决策意见。

2 矿山数字化应用

2.1 数字化应用的重要性

企业在推进数字化技术时要结合自身实际情况，逐步推进落实，增加合适的资金投入，强化专业工作人员的技能培训，提高数字化器材的操作水平，合理科学规划这种综合系统的管理系统，引进新理念和新操作流程，增加企业高层的认识程度。工作人员必须紧跟科技前沿，将技术应用得非常熟练，并有自己新的应用，促进自身技术对企业数字化推广的水平贡献，总体提高企业在这一块的安全可靠性和经济回报性。当今的数字化潮流是综合应用RTK、全球卫星定位系统、全站仪的结合应用，CAD与三维立体出图分析等技术，而实用和推广者首先必须重视其综合性，不能单一看待和对某一技术过度投入和重视。结合矿山测量的具体情况和客观开采要求，有重点有选择地积累经验，促进技术的重点推广、操作、应用。

2.2 资料数字化处理

矿山测量中，资料的数字化处理非常重要，简化了资料的存储形式，强化了数据的科学性和规范性，同时对表格、文字、图片等数据数字化方便快捷，数据共享和传输更科学。实际应用中，工作人员一般习惯用Auto CAD和VB等软件技术辅助应用。基于OLEDB设计出的ADO，提高了各种数据源的可访问性和内部访问接口的可行性，同时对辅助完善数据库的建立提供了方法和属性，为文字、表、数据定位查询等的访问等各种管理提供了可行性操作。而VB可以通过ADO访问任何数据库，实现了多种数据库的间接连接和共享。微软设计的资料数字化技术，通过其他程序内置对象的显化，协调和控制各不同程序间的联系，改变各对象的性质，达到程序间的跨越式调节。例如通过VB或VC对Auto CAD进行二次开发，可跳过繁杂的程序编辑工作，达到开发对象的绘图工作目的，其开发效率和可维护性大大提高。因此，通过对Auto CAD的二次开发利用，可快速准确地实现矿山的测绘和数字化视图。

2.3 三维视图数字技术

基于对矿山的空间信息、地表形貌、矿体材质等基本信息的采集处理的三维视图技术，是将实际测量和获得的数据信息处理为三维立体图，运用空天一体化技术和处理软件，为工作人员提供实际的分析和判断依据，Maya和3D SMAX等是最常用的应用软件。前者功能全面，基本功能是三维视图效果功能，外加建模、布料和运动等动态功能，而实际应用方面却不复杂，因此就其应用性而言更合适推广。这种软件必须先建模，就是数据模型，基本元素是点、线、面，布线要与实际比例相符。Maya的三种建模工具组边形、细分曲面以及NURBS的综合调整点线面元素，可准确地把矿山矿井的实际情况和机械设备用三维图表现出来。其次是必须添加相关事务的本质特征属性，即让初次模拟的模型具有实际事务的基本特征，也即现实感，使之与周围环境相匹配。最后是渲染和综合动画。用软件给不同的场景配置不同的灯，将模拟的画面渲染成实际环境界面，然后通过与摄影相结合，时间与空间的结合，完成对整个矿石的立体播放。

2.4 数字化绘图

矿区开采区的地表特征和井下地质条件及开采通道等都是客观存在的，但不是一直不变的，这些会随着开采的进程和要求而产生新的现状，例如开采后的矿质变化和采层厚度等。测绘工作人员要及时客观科学地将这些变化和新现状绘制到图纸上。传统的这种绘制是大量的脑力和体力结合的产物，效率低下，而且不及时，人力物力消耗较大，对高速发展的矿业生产起到了阻碍作用。这些图纸必须大比例实时测绘，及时反映室内数据处理情况。这对于矿区环境的保护、生态的改善、当地经济的可持续发展，起着决定性的作用。这取决于技術的科学性和管理的合理性。矿图的实时科学绘制对上述有直接的决策指导作用。因此，信息化绘图，计算机管理分析，可实时掌控地上地下的情况。其特点是受图纸尺寸影响小、高效、先进、均匀快速、存储修改方便、可连续跟新跟进并形成数据库供对比参照，并结合GIS数据系统，优化矿山的开发规划和运输路线，加强精度测量在环境保护环节的引导作用，合理开发利用矿产

资源。

2.5 全球定位系统的应用

为确定最佳GPS的测量，必须先确定某处为基点，且将测量长度控制在半径30千米以内，推算半径内坐标，近似估算三维无约束平差，得到平差值；对于高程控制，选两个基点，算两点之间的高差，平差计算各GPS高程。由于GPS测量技术对天气环境的要求较高，因此，外部作业时，必须在合适的时间合适的地点合适的外部环境进行。测量时一台测量车上两个人必须同时开启或关闭两台接收机。

2.6 RTK数字技术

RTK技术的应用与上速系统有类似性，需选定参考站，然后流动站测量对比。两站的接收机参数必须相同，且需要严格的校验，数据统一处理。开始测量时，RTK运动测量机可直接显示接收机与中线的距离，以此确定中折线位置。矿山地形复杂，RTK技术可提高测量精度，但控制点变动时，原来的控制网络与新坐标的参数转换要一致。两次发展点的极限为：长度差与高度差均≤0.05m，发展点即可作为新的控制点。RTK技术测量完成后的数据格式需要转换。这种技术对操作人员的要求比较高，专业知识和操作水准决定了测量矿山中的效率和精度。

3 结语

数字化技术在矿山中的应用极大方便了工作人员，并提高了效率和安全性，综合应用GPS、遥感、GIS和计算机等各种技术，组成数字化技术测绘的核心内容。随着工业高科技的推广，科技水平和管理水平的提高，高危行业对技术更新提高的迫切要求和重视程度，相关科技研究经费的投入，数字化技术在我国矿山的测绘中的位置显著提高，为其推广奠定了基础。计算机辅助应用、电子应用、数字遥感与摄影等，极大提高了效率和精度，方便了操作，解放了肉体的高负荷的劳作，让一线工人充分感受到了现代化数字技术带来的便利。集约化、智能化、自动化等的数据处理系统，为业内人士提供了高效的便利。随着数字化企业矿山技术的推进，现代技术成为矿山企业提高其自身竞争力水平的关键。

参考文献

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[2] 时宁宁.论数字化技术在矿山测量中的应用[J].

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[3] 王洋，姜亦亭.数字测量技术在矿山测量中的应用

[J].科技传播，2013，（5）：197-198.

作者简介：刘健（1986—），男，山西晋城人，山西兰花沁裕煤矿有限公司水文地测科助理工程师，研究方向：测绘工程。