矿山测量中特殊地形的测绘技术方案分析

陈守访

（福建海西通达测绘有限公司，福建 宁德 352100）

针对矿山测量中特殊地形的测绘长期以来一直是矿山测绘工作中的难点问题，不仅对施工条件有所限制，还会对测绘工作的进行产生阻碍[1]。传统的测绘技术很难满足特殊地形在矿山测量中实际需求，得出的测绘结果往往存在误差大的弊病，对测绘工程的质量和效率均会产生消极影响。因此，本文提出一种新的矿山测量中特殊地形的测绘技术，通过对矿山测量中特殊地形进行测量，获取、处理并分析相关的矿山地质信息，从而为提升工程质量提供技术支持。考虑到特殊地形的测绘具有独特的工作性质，要求技术人员必须到现场进行实地测量，预先选取测量点。优先划分好重点测绘的矿山区域，并结合当地矿山实际情况，通过采取有效的测绘技术保证特殊地形的测绘工作有序、高效的开展。

1 矿山测量中特殊地形的测绘技术

本文设计的矿山测量中特殊地形的测绘技术共分为三个步骤，矿山测量中特殊地形的测绘技术具体设计流程，如图1所示。

结合图1所示，下文将针对图中三个步骤进行重点阐述，具体内容如下。

1.1 绘制特殊地形数据坐标格网

在绘制特殊地形数据坐标格网过程中，首先，绘制10cm×10cm的方格网；再根据矿山测量得到的特殊地形特征，选取一个由大小、形状相同的黑色和白色方格拼接而成的棋盘状模板作为坐标格网；最后，通过标定模板中的方格尺寸大小来标定出特殊地形数据的内部参数。设特殊地形数据坐标格网平面上的三维点记为P(X,Y,Z)，则其所对应的平面坐标系中二维点可记为v[x,y]，绘制特殊地形数据坐标格网的标定公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，ox指的是特殊地形数据坐标格网x轴的缩放系数；Ry指的是特殊地形数据坐标格网y轴的缩放系数；δ指的是旋转矩阵；W指的是平面坐标系横轴与纵轴的不垂直因子；a、b指的是主点在坐标格网中的坐标。利用公式（1）可将采集到的特殊地形数据绘制在特殊地形数据坐标格网中，以此得到特殊地形的数据坐标格网。

1.2 展绘控制点

在特殊地形数据坐标格网绘制结束后，对控制点进行展绘。具体步骤为：首先，用V8配套预处理软件进行三维坐标文件生成，确定控制点所在特殊地形数据坐标格网的方格；然后，将图像像素灰度值进行处理。图像像素灰度值处理方程式，如公式（2）所示。

在公式（2）中，U(X，Y，Z)指的是经过图像像素灰度值处理的特殊地形数据坐标格网平面上的三维点；T指的是对原图像像素的一种操作，其定义在三维空间领域。通过公式（2）可以对原始图像像素进行增强，从而改变图像原有的灰度值，提高矿山测量中特殊地形图像数据的清晰度。最后，计算图上量取的相邻控制点之间的距离与理论值的差值，并对其进行质量分析，统计各控制点、剖面及矿山特殊地形的观测质量，剔除不合格图像数据，按比例尺展出[2]。

1.3 获取特殊地形测绘数字正射影像图

根据按比例尺展出的控制点，依据矿山测量中具体特殊地形情况设定各项测绘参数，以高分辨率测绘遥感卫星、北斗卫星为主，结合相关无人机航测设备，利用专业软件进行拼图处理，生成点云数据以及特殊地形测绘数字正射影像图。在获取特殊地形测绘数字正射影像图后，还需要对即将导入的特殊地形地质数据进行预处理，主要包括：利用收集到的监测井、水文地质图、地形地貌图以及地质成果报告等矿山测量数据进行初始化制作。具体方式为：在10cm×10cm的方格网上刻画初始的水文、工程地质剖面图，系统反应区域地表地信和地貌特征、地下地质和构造特征、地下水位变化特征、含水和隔水岩组分布特征，形成较为完整的矿山特殊地形测绘边界线数据，形成以高分辨率为主的立体测绘能力，使高分辨率遥感影像自给率达到80%，从而提升矿山特殊地形测绘的效率。在此基础上，利用图像矢量化，将10cm×10cm的方格网上的水文和工程地质剖面经过扫描成图，然后在MapGIS地图编辑器中进行人工矢量化，对矿山特殊地形测绘边界线进行拓扑查错，再进行拓扑造区处理，形成矢量矿山特殊地形测绘数据[3]。矿山特殊地形测绘区赋参数属性：结合航测得到的图像，制定标准地层表，制作矿山特殊地形测绘参数属性图例版，最终制作出带有标准化颜色、纹理和属性的标准矿山特殊地形测绘图像。

2 方案分析

2.1 实验设计

表1 矿山测量中特殊地形测绘精度（Km）

实验以某特殊地形的矿山为实验对象，在矿山内布置了10个控制点，其中5个控制点作为测绘精度配准控制点，剩余的5个控制点作为测绘技术精度验证点。根据矿山地质测绘方法规程GB46265-2012，矿山测量中特殊地形测绘精度具体信息，如表1所示。

结合表1所示，本次实验内容为测试两种测绘技术相邻点之间的距离中误差，相邻点之间的距离中误差越低证明该测绘技术的精度越高，证明该测绘技术的测绘效果越好。设相邻点之间的距离中误差为σ，则其计算公式，如公式（3）所示。

在公式（3）中，a指的是固定误差，单位为mm；b指的是比例误差，单位为ppm；D指的是相邻点之间的距离，单位为Km。分别使用传统的测绘技术以及本文设计的测绘技术进行对比实验，设置传统的测绘技术为实验对照组，针对得出的实验结果进行记录，从而判断测绘效果更好的测绘技术。

2.2 实验结果

根据上述设计的实验，将两种测绘技术下得到的相邻点之间的距离中误差进行对比，整理实验结果，如下表2所示。

表2 两种测绘技术相邻点之间的距离中误差对比

通过表2可得出如下的结论：本文设计的测绘技术在相同的控制点中对特殊地形测绘相邻点之间的距离中误差明显低于实验对照组，相邻点之间的距离中误差更小，能够实现矿山测量中特殊地形的精准测绘，从而说明所设计的测绘技术其各项功能可以满足设计要求。

3 结束语

通过矿山测量中特殊地形的测绘技术方案分析，有理由加强特殊地形测绘能力建设，构建多比例尺、多类型、多型号的特殊地形测绘对地观测体系。与此同时，还可以最大程度上推进测绘技术在矿山特殊地形测绘中的能力建设，致力于形成多分辨率、多比例尺的矿山特殊地形测绘信息，支撑新型矿山特殊地形基础测绘的技术需求。在未来发展中，测绘技术有希望结合先进的科学技术，从根本上减少矿山测量中特殊地形测绘工作中不必要的流程，进而提升矿山测量中特殊地形测绘的效率。但本文唯一不足之处在于，没有针对矿山测量中特殊地形的测绘技术具体检验方法进行深入研究，相信这一点，可以作为日后研究方向之一。