矿山地质测绘中影像定位技术的应用

乔转萍

（甘肃省有色金属地质勘查局张掖矿产勘查院，甘肃 张掖 734000）

地质测绘是一种常用的矿山地质勘探方法，涉及地质调查、矿产勘查等多项处理技术，在实际应用过程中，可帮助施工人员准确掌握矿区内部的地质、地形与地貌情况，从而为后续测绘工作的进行节省大量时间。作为地质测绘工作的关键操作环节，地质点测量是指应用特殊测量方法，确定关键地质点实时位置的处理手段。由于地质工作比例尺、勘探矿种、地形地貌等外界影响条件的不同，可通过仪器法定点、半仪器法定点、目测法定点三种方法完成矿山地质测绘过程中的关键定位步骤[1]。其中，仪器法定点利用精密仪器测量地质点的施工标定位置。半仪器法定点可在地形特点不明显的情况下，借助罗盘、仪表等器材总结关键的地质点标定与测绘规则。

目测法的应用过程相对较为简单，可用于明显地形的标注与处理情况下，根据微地貌特征的不同，施工人员可通过眼睛直接确定地质点所处位置，再将这些数据信息标定于航空像片之上，以便于后续转绘工作的顺利进行。随着矿山地质测绘工作的进行，传统地质测绘方法极易出现分析矢量水平过低的问题，从而造成地质节点定位精度水平的严重下降。为解决此问题，在传统测绘方法的基础上，提出全新的影像定位应用技术，在沿用测绘指标参量的同时，建立影像定位分析矩阵，再通过标定测绘定位角的方式，突出说明该项定位技术的实际应用价值。

1 矿山地质测绘中影像定位技术的应用实效

在矿山地质测绘中影像定位技术的应用主要由测绘指标选取、影像定位分析矩阵建立、测绘定位角度计算三个步骤组成，具体实用效果分析方法如下。

1.1 测绘指标选取

从字面层次来理解，测绘处理应包含计算机光电、测量绘图等多项应用定位技术，对地面上通过对已有的界线及特征点进行测量，可准确反映地面景观的表现图形及其所处地域的位置信息，通常情况下，可供工程建设、施工规划设计的直接应用。

在矿山施工中，地质测绘技术的应用范畴极为广阔，包含自然地理要素、人工地表设施形状、空间位置等多种属性信息，收集多次测量数据，并可联合影像定位与施工技术，绘制完整的矿山地质图像。所谓测绘指标是指具备描述能力的地质形象表现数据，在矿山施工环境中，受到地表硬度、地表湿度、矿石覆盖面积等多项外在因素条件的影响，测绘点的实时选取位置也会随之发生改变[2]。在此情况下，为获得最为准确的测绘指标选取结果，应在确定地质要素条件的同时，注重特殊形状地表设施的摆放位置，并以此为基础，绘制相邻地质节点之间的测绘界线，从而使得矿区环境中的地质属性要素得以清晰体现。设g1、g2分别代表矿区环境中两个不同的地质节点参数，联立上述物理量，可将矿山地质测绘的指标选取结果表示为：

其中，d1、d2分别代表两个不同的影像地质点定位界线参量值，β代表地质测绘环境中的矿石覆盖系数。

1.2 影像定位分析矩阵

指待拍摄对象在原始胶片上留下的形象即为影像，包含正像、负像两部分组成条件。在摄影机镜头下，矿山地质节点能够形成完整的光学图像，且由于快门按键的存在，所有图像都可直接聚焦于底层胶片之上，通过后期的曝光，在显影液中留下潜影，再经过一系列复杂的冲洗，负像是指胶片之上由银粒物质和染料共同组成的拍摄图像，这一类图像经过多次的幅值与粘贴处理，即可在胶片之上留下完整的摄体正像。影像定位则是一种有效的矿山地质测绘技术，在矿区施工环境中，由于地形、地貌等条件的影响，人们很难深入到每一个地质节点进行实时查探，在此情况下，影像定位技术的应用就显得即为必要，影像作为最基本的表现镜头，可真实反映各个地质节点的表现情况，并可以胶片的形式，留下大量的矿山地质参考资料[3]。

为适应矿山地质测绘的应用需求，在实施影像定位技术时，应不断扩大地质节点信息的数据空间，并从中提取一定数量的测绘指标参量，以用于建立完整的影像定位分析矩阵。设x代表矿山地质测绘节点的横坐标，y代表矿山地质测绘节点的纵坐标，在测绘指标选取结果的支持下，可将影像定位分析矩阵Ap表示为：

上式中，x1、x2、…、xn分别代表n个不同的矿山地质测绘节点横坐标组成系数，y1、y2、…、yn分别代表n个不同的矿山地质测绘节点纵坐标组成系数。

1.3 测绘定位角度

测绘定位角是一个可变性极强的物理系数项指标，能够较好适应矿区环境中的地质要素变化行为，在保障影像定位技术实施准确性的同时，准确分析地质节点处的矿石表现特征。若将影像定位分析矩阵的影响能力考虑在内，可将测绘定位角度的表现方式分为角度过大、角度适中、角度过小三种形式。其中，测绘定位角度过大是指当矿山地质节点远离核心定位区域时，目标地质节点、核心地质节点连线与水平线间的物理角度数值超过180°；测绘定位角度适中是指当矿山地质节点位于核心定位区域内时，目标地质节点、核心地质节点连线与水平线间的物理角度数值处于90°至180°之间；测绘定位角度过小是指当矿山地质节点位于核心定位区域的中间位置时，目标地质节点、核心地质节点连线与水平线间的物理角度数值小于90°[4]。一般情况下，为获得较为精准的矿山地质测绘影像结果，规定90°至180°之间为合理的定位角度数值区间。设μ1、μ2分别代表两个不同的测绘角定位系数，联立公式（2），可将实际测绘定位角度的余弦值结果表示为：

2 实验

选取十处不同地质条件的矿山施工区域作为影像定位测绘的处理对象，且所有待测绘区域的物理面积值均处于4000m2至5000m2之间。分别应用影像定位技术和传统定位技术对上述矿山地质区域进行测绘，并对相关实验数据进行准确记录，其中应用影像定位技术所获得的测绘数据作为实验组数值结果，应用传统定位技术所获得的测绘数据作为对照组数值结果。

BPR指标描述了矿山地质测绘过程中分析矢量的数值记录情况，若不考虑地貌条件对实验结果造成的影响，则可认为BPR指标数值越大，矿山地质测绘过程中分析矢量的参数值水平越高，反之则越低。下表记录了实验组、对照组BPR指标数值的实际变化情况。

分析表1可知，实验组定位技术针对C05、C08、C09、C10区域的BPR测绘指标数值相对较大，而针对C06区域的BPR测绘指标数值相对较小，但二者之间的差值水平相对较小，仅为0.003。对照组定位技术针对C08区域的BPR测绘指标数值最大，针对C05区域的BPR测绘指标数值最小，二者间的差值水平达到了0.196，高于实验组差值结果。在整个实验过程中，实验组针对每一矿山测绘区域的BPR测绘指标数值都超过了0.990，而对照组BPR测绘指标数值的最大值也没有达到0.800，其测量精度水平远低于实验组。综上可知，随着影像定位技术的应用，BPR指标的数值记录结果得到了明显促进，可较好解决传统地质测绘方法分析矢量水平较低的问题。

表1 BPR指标数值对比表

3 结语

在矿山地质测绘的施工过程中，影像定位技术通过选取测绘指标的方式，建立必要的影像定位分析矩阵，再通过对测绘定位角数值的标定，得到较为理想的地质节点定位应用效果。

从实用性角度来看，应用影像定位技术后，BPR测绘指标数值的增大，可有效解决传统地质测绘方法分析矢量水平较低的问题，与传统地质测绘方法相比，具有更强的实际应用价值。