数字化测量技术在矿山测量中的应用

周 亮

（山西汾西矿业集团有限责任公司生活服务公司，山西 灵石 031300）

数字化测量技术在矿区相关工作中已经展开运用，并取得了良好的成果。一方面，测量数据的精确度得到提高，测量工作的质量和效率也随之提升；另一方面，可以为采矿工作的安全性提供可靠的数据保障。现代数字化测量技术涉及RTK 技术、数字化绘图技术、3S 技术、数字化处理技术以及三维可视化技术，这些技术的应用大大提高了矿区测量数据的准确性，已成为现代化矿山测量工作中重要的组成部分。

1 数字化测量技术应用的优势

数字化测量技术有利于提高矿山测量工作的精度。随着我国经济和社会发展的不断加快，对矿物能源的需要在不断增加，这对矿山开采提出了新的要求，必须加大矿区测量的精确度。只有提高数据的精确度，公司才能更好地监管采矿作业，并为采矿工作提供充分的安全保障。采用数字化测量技术，矿区测量的精准程度能够得到保证，可以绘制准确的矿图。如果没有关于地下条件和相关地质和环境准确、及时的信息，就不可能进行矿山生产的科学规划，甚至会对生态环境造成不良影响。这不仅大大减少了工作人员的工作量，同时也提高了矿图的精确度。此外，用于矿山测量的人力、物力和时间也可以减少。

数字化测量技术有助于提高矿山测量的工作效率。机器人测量仪器、三维激光扫描仪和便携式雷达的不断研发，数字化测量技术的不断更新，这大大减少了工作人员的工作量，提高了矿山测量的工作效率[1]。基于数字化测量技术的应用，使能更快并更有效地勘探矿山的地形与地质，收集更精确的测量数据，通过使用计算机绘制矿图，从很大程度上改善了矿山测量的工作成果。

2 数字化测量技术在矿山测量中的具体应用

2.1 RTK 技术

RTK 技术来自于全球定位系统技术，这是一种能够实时得到厘米级定位精度的测量方法，主要依据是应用载波相位实时差分技术对测量点进行实时测量。近年来，RTK 技术的快速发展，已经被逐步应用于矿山测量领域。在矿山测量中使用RTK 技术时，应当指定一个数据收集基准站，并将整理得到的数据通过电磁信号发送到移动站。移动站接收数据进行整理和分类后，将相关信息数据传送到数据处理系统，并采用专业软件对数据进行进一步处理。目前，我国使用RTK 技术的测量精度是在厘米级以上的，远远高于传统矿山测量技术，这也超出了传统固态测量技术的范围。因此，RTK 技术被广泛应用于地质采矿调查和采矿测量。当使用RTK 技术时，要保证所应用的参照站与其相匹配的流动接收站转换器之间的数据保持一致性。因此，在第一阶段，有必要对流动站进行全面核查与检验，将在测量系统中获得的数据统一化，并加强数据的收集工作。目前，我们必须分析这项技术的应用情况，确定中线坐标方位，通过RTK 接收器进行平均距离规定，并准确确定中线的位置。

2.2 数字化绘图技术

矿山的地形、地质以及地貌等都具有不可预知的变动性，矿山测量相关技术人员主要的任务就是将抽象的矿山测量数据在图纸上体现出来，并根据不同的地形绘制不同的地形图，这也是矿山测量的根本内容。传统的制图方法需要大量的室内数据，以及具有专业的绘图技能，绘图的时间往往较长，还容易出现误差，这些无法满足对现代矿山建设和生产需求。在矿山资源开采阶段，图象信息往往是矿山生产规划的重要基础，如果没有关于地下条件和相关地质环境准确、及时的信息，就不可能对矿山生产进行科学规划，甚至会对生态环境造成不良影响。因为矿山地质数据具有一定的变动性，传统图纸不再能够发挥其完整价值，应当通过数据化的三维成图软件进行分析，对矿山测量数据的匹配情况进行数字化处理，以准确地计量关于矿山生产的信息，从而使管理人员能够完全掌握矿山情况，迅速、准确地提供决策[2]。一般而言，数字化绘图具有下列技术优势：具有高效性，可以构成具有实际地理信息的三维地图和高精度平面地图，不受图纸变化的影响；便于图纸的实时修改和更新，技术人员可以获得不同比例的图纸，方便使用者查找审阅，能够做到一测多用；地图可以以图形文件的形式储存，并使用外部内存，根据一定内容将其转换为数字结构，建立采矿地图数据库，并向采矿信息管理系统提供数据支撑。

2.3 数字化处理技术

在矿山测量中，对矿山地形图以及相关信息进行数字化处理也时常被应用。数字化处理技术将传统文字、图片等以数字化形式转化成实际数据信息，完善了矿山测量数据的更新、查询及使用系统，同时也确保了矿山测量数据的精准性和整体性，在改善我国矿山测量工作的质量和水平方面具有重要作用。

2.4 空间信息技术

空间信息技术又称“3S”技术，近年来矿山测量中广泛使用的空间信息技术包括全球定位系统GPS、地理信息系统GIS 和遥感测量系统RS，这些技术可用来提高矿山测量的质量。

全球定位系统GPS 技术。全球定位系统GPS 技术主要由三个要素组成：用户、地面部分和其他部分。虽然GPS 技术的最终分析是以卫星定位测量为基础的，因此精确度很高，但在矿山测量使用这一技术时，需要调整基线长度，以确保测量精准度。使用GPS 技术需要选择固定测量点，并计算出GPS 三维方差，获得具体数值。应当注意，环境的变化可能影响全球定位系统技术使用的精确度，地势和高度等因素也可能影响全球定位系统的使用效果。

遥感测量系统RS 技术。RS 技术是以电磁波技术为基础的数字遥感，即通过遥感技术对信息进行转让和处理。目标信息性能测量来对矿山进行勘查和摄影的技术。RS 技术是一种遥远的感知技术，它使用的是光线信息的特性，不用直接接触物体，就能够获得物体有关的信息和特性。RS 技术的基础是，光照射在物体上，并根据光谱信息的特点反映可见或不可见的光，这种光谱信息可以揭示物体的自然、物理和形态学特征，并最终得到物体的全部情况。例如，在全球定位系统信号不强的地区可以使用三维扫描仪和空载雷达。并通过设定目标将标靶之间连接起来，最终产生高精度三维模型的完整数据[3]。同时在露天矿区中，便携式雷达可在无人驾驶飞行器上进行数据收集，最终通过确定各航带之间的某些重叠率来实现合并。在矿山测量中，RS 技术得到广泛使用，此项技术大大提高了矿山地形的空间与时间分辨率。

地理信息系统GIS 技术。GIS 技术主要以地理内容为根本，根据地理内容提供各种各样的动态地理空间信息数据。将地理信息系统技术用于矿区测评，这一系统可以通过资源环境特点，利用数字技术采集、处理和使用数据，为矿区数据采集做准备工作。

2.5 三维可视化技术

三维可视化技术能够通过三维数字技术对矿山地形地质等相关信息的测量数据以三维立体的方式展现出来，利用特定软件对矿山测量数据进行数字建模及运动匹配。同时，通过三维可视化技术的使用可以将三维立体建模完整表现出来，对矿山测量的地点、地质特性等各项地理空间信息以更完整的形式体现。三维可视化技术主要是通过三维视图的形式，提供采矿需要的相关内容，并提供空间、地形和矿物材料等基本数据信息。在矿山资源开采阶段，图象信息往往是矿山生产规划的重要基础，如果没有关于地下条件和相关地质、环境准确及时的信息，就不可能进行矿山生产的科学规划，甚至会对生态环境造成影响。三维成像技术可以提供采矿测量的适当数据。在数据收集方面，数据整理工作以三维激光扫描技术为支持，该工作能对矿区采取部分或全部评测，从而获得关于矿山开采状况的相关信息，并对采矿状况、斜坡变化和矿山测量数据进行实时监测；在数据处理方面，一般来说，在利用三维可视化技术时，获得的数据会导入到三维建模软件，数据处理云可以进行数据过滤等工作，之后可以利用Maya、3DMax 等常用三维建模软件，准确生成矿山以及相关开采设备的三维建模动态视图，从而更好地了解矿山开采情况。

3 结论

采用数字化测量技术能够有效提高矿山测量的工作效率与工作质量，让采矿工作人员能够感受到自身安全有了保障。因此，应当不断强化数字化测量技术的应用。相关工作人员要定期对其开展研究，汲取以前矿山测量工作中应用数字化测量技术的经验教训，扩大数字测量技术在矿山测量中的应用工作范围。充分利用数字化测量技术的优势，不断提高矿山测量的技术水平，为我国矿山开采行业的现代化发展提供可靠的参考依据，同时给矿山开采工作提供有效的安全保障。