智能测绘创新技术在矿山工程测量中的应用

林晓虎

（福建省核工业二九五大队，福建 龙岩 364000）

矿山在开采之前，对其进行测量并提供准确数值是保证其开采效率的根本，施工需要依照这些基础数值来进行方案的预设，因此需要利用测绘技术来保证施工效率。随着工业化进程的加快，对能源的需求越来越多，因此对测绘技术的要求越来越高。基于此相关研究人员研发了新的测绘技术，目的是通过高效测绘提升施工效率。

通过实现测量过程的优化，使采矿工程测量操作更加灵活可控。同时，在一些新型测绘工具的应用条件下，可以通过自动计算实现自动测绘，整个过程无需人工进行人工测绘[1]。因此，必须有效利用智能测绘创新技术，为矿山顺利开采提供基础。

1 智能测绘创新技术在矿山工程测量中的应用

1.1 绘制矿山工程测量流程图

智能测绘创新技术可以通过检测工程内矿区的特殊数值或危险情况设置正确的施工流程，进行开采需要设立智能测绘技术的空间站，该空间站可以利用卫星锁定技术来采集矿区的各项数据指标，流动站收到数据回馈后，绘制了矿山工程测量的流程图，如图1所示。

如图1所示，基于智能测绘技术进行建设工程规划和矿山工程测量的第一步就是进行卫星预报。基于智能测绘技术的矿山工程检测首先应进行卫星预测。在创建预测表时，需要将卫星的各项指标数据提前进行调试，包括卫星角度，观测状态等。第二步就是选择和配置流动站。基于智能测绘技术的工程测量运行时，移动站应避开密集的建筑物、灌木丛或高压线路。在正式测量之前，需要设置工作模式和通信模式，以及参考站和移动站[2]。第三步是初始化测量。基于智能测绘技术的矿山工程测量必须在初始化后完成，初始化通常采用静态初始化。初始化后才能进行初次观测。观测时选用的观测设备需要配备三脚架，且需要严格对准调平，观测设备必须可以精确收集观测数据。将观察分为多个时期，如果两个观察值之间的差异小于3厘米，则需要将观测中位数视为最终结果。否则，必须重新测量，直到满足公差要求。

图1 矿山工程测量流程图

1.2 分析矿山测量精度

在分析矿山测量精度时，智能测绘技术往往利用了卫星观测误差，该误差属于传播位置误差，主要体现了传播过程中的偏移量[3]，由于卫星信息传播时，或多或少会受到电离层的影响，从而产生偏移，因此此时卫星产生的方向变化与实际的差值可以体现出矿山测量的精度变化，由于与几何中心的差异导致的偏差与观测期间传入卫星信号的强度和方向有关。因此在测量时需要不断变换参数，读取一个最准确的参数值来进行测量。测量区域的地形必须均匀，否则则会影响测量结果，因此，测量区域的大小对矿山工程测量的准确性有很大影响，其精度分析公式如下（1）所示。

公式（1）中，M代表测量精度，X代表测量结果，Y、H代表测量系数。利用该公式测量出此时的矿山测量精度，不仅如此，利用公式（1）还可以计算出此时的拟合精度，该精度与区域选择之间成反比关系。因此，在进行矿山工程测量时，应选择合适的定位星座，以保证定位精度。换句话说，最佳观测周期和卫星的数量应该通过严格的能见度观测来选择[4]。

1.3 拟合云配准可行性

多站拼接也是设置扫描点云配准可行性之前的一个重要问题，由于扫描环境、扫描区域、扫描仪几何位置等因素的限制，需要通过多站扫描测量来恢复测量对象，从而选择针对特定项目优化的测量方案，减少多站测量中的误差，其也是保证云配准模型构建质量的前提。考虑到计算复杂和云配准的难度，需要将扫描场景中的四个球面目标的中心坐标拟合为一对公共坐标点，从而求解旋转矩阵和平移矩阵。求解的过程不需要算法，而是需要利用实验条件下的两站云配准对迭代计算和初始值高速计算来进行验证，验证结果表明该算法可靠，计算过程简单，对云配准可行性计算具有广泛的适用性。

在拟合时，首先介绍云配准的原理和旋转矩阵的表达方法。求解对角线变换问题时强调了四元数配准算法的过程，多站点云配准中的误差模型推断和最终验证结果表明了算法的准确性。获取目标物体完整测量信息的多站接口是当前的研究热点，该接口的选取主要有两种方法。一种是固定目标物体，改变扫描仪的几何位置，另一种是固定扫描仪的几何位置，改变目标物体。在处理点云时，其往往被认为是旋转和变换点云坐标系的一部分。通过变换得到两组点云数据，从而将两个测量站整合到同一坐标系中，这也验证了空间中的所有点都是集中的这一假设。

1.4 布设测量相控点

像控点是数字摄影测量中进行空三加密和测图的基础，像控点的具体布设方法、平面位置和高程的测量直接影响到后期空三处理、立体测图、三维建模等的精度。像控点引起的误差主要是只由于像控点布设方案不合理、像控点测量精度限制和刺点的精度限制引起的误差。

像控点的布设方案是否合理，会直接影响到像控点的施测与解算，进而影响到数据处理精度和影像精度。像控点测量一般采用GPS-RTK方法进行测量，因此，像控点的测量精度影响因素取决于GPS-RTK的精度影响因素，主要包括与GPS卫星有关的误差、与接收机有关的误差、与信号传播有关的误差等。在像控点刺点方面，由于无人机飞行区域一般相对较小，导致可供布设像控点位的范围就相对较小，因此，有时可能就会出现在整个任务飞行过程无法找到明显地物刺点的状况。

在实际工程测量中，测量参考点坐标满足大多数地形参考点测量方法和精度要求。因此，根据测量的精度要求，像控点的布置应将平面点与高程点置于同一位置，最好同时测量平坦点和高点。

2 实例分析

2.1 李子窝高岭土矿区现状

福建省武平县李子窝高岭土矿区年开采20万吨高岭土项目位于武平县城190°方向，直距21km处，隶属武平县下坝乡大田村管辖。项目为新立矿山，矿区面积1.1393km²，开采标高：+392.5米至+235米。根据福建省核工业二九五大队编制的《福建省武平县李子窝矿区高岭土矿详查地质报告》及福建省国土资源评估中心对该报告的核实意见，项目5个矿体中，高岭土矿类型资源储量矿石量共366.92万吨，矿山设计开采规模为20万吨/年，分为5个矿体，采用山坡露天开采，采出的原矿直接运输至矿区选矿厂进行选矿。

2.2 测量效果

分别使用智能测绘创新技术和普通的测绘技术对李子窝高岭土矿区的不同地区的规划高度进行测量，测量结果如表1所示。

表1 测量结果

根据表1可知，应用智能测绘创新技术进行矿山工程测量，其测量的数据更准确，因此，其具有一定的应用价值。

3 结束语

综上所述，矿山测绘工作是实施矿山开采的基础，也是一切工作的前提，将矿山的各项指标准确测量有助于后续的开采，因此本文研究了智能测绘技术在矿山工程各行测量的应用，验证其可以有效提升测量精度，确保云配准拟合正确，且拥有极佳的误差控制力，基于此进行了实例分析，证明其测量数据误差小，更准确，有一定的应用价值。