现代矿山测量中应用3S技术的研究

＊李 科

（汾西矿业集团贺西煤矿 山西 033300）

随着信息技术水平的不断提升，3S技术已经能够为矿山测量解决一些实际问题。因为，当前矿山开发规模越来越大，次数越来越多，那么对于矿山测量技术的要求也就越来越严格。虽然3S技术自身有着精准度高、可靠性高等特点，但是在应用过程中依然有问题没有及时解决，需要不断对其完善，这样才能够更好的满足矿山测量需求。

1.3S技术概述

3S技术，即GIS（地理信息系统）、RS（遥感技术）、GPS（全球定位系统）的统称，是一种广泛应用于当代地质测绘、土地资源规划管理、环境保护等领域的关键技术。GIS技术，即基于现代计算机软件技术、信息技术及地理知识体系，对各类反映地理特征的参数进行采集、整理，在计算机软件及数据库中形成虚拟的地理信息体系。为满足不同地理信息的应用需求，可以通过GIS提供针对性、动态化的信息数据支持。随着各个领域地理信息的不断采集，GIS系统的数据规模在不断扩大，详细程度也越来越高，为地质勘察、矿物勘测、环境管理等工作领域提供可靠依据。RS技术主要是指通过传感器，按照一定的方法，对目标物相关信息进行采集的过程。在矿山测量工作中，RS技术的应用主要是通过人工及人造机械等方式，对一定区域各个目标物进行远距离观测，并最终形成该区域地质信息体系，满足矿物勘测、风险评估等方面的需求。值得一提的是，现代RS技术的应用价值体现在其可以通过远距离摄像设备，从更合适的位置及角度，对目标物图像进行采集，进而获得高清晰度、可视化的地理信息资料。GPS主要是利用卫星信号接收装备，与卫星进行通信交互，生成接收设备所在地区地理位置信息，满足精准定位、区域地理信息体系建设需求。精准的地理位置信息，是GPS技术的核心价值所在，在矿山精准测量中发挥着重要作用。

为了满足现代相关测绘管理工作的需要，3S技术不再是三种技术的简单组合，而是基于计算机软件技术、大数据分析理念的一套集成技术体系。也就是说，需要在信息化、大数据背景下，利用强大的计算机软件功能，对三种技术采集到的信息、数据、图像等进行处理，形成可视化、精细化、动态化的地理信息体系。其中，GPS技术提供精确的位置、速度等信息，RS技术提供图像、影像信息，再由GIS进行信息整合、处理，便于不同用户进行信息调取和使用。显然，3S并不是GIS、RS及GPS技术的简单组合，而是从不同的应用需求出发，对三种技术进行有效融合，形成一套完整、有序且精细的技术系统，进而去满足更多的地理信息应用需求。

2.3S技术在矿山测量中的应用价值

在矿山建设过程中有着很多个环节，比如开发、设计等等，需要了解矿产资源的分布情况，明确矿区的环境信息，制定开发矿产资源的相应方法，更好的保护环境等内容[1]。如果想要让以上内容顺利开展，那么就需要矿山测量工作的准确，通过利用3S技术为矿山测量工作打下基础，确保矿山测量工作质量，为开展相应工作提供帮助。尤其在如今矿山开采环境越来越复杂，以及环境保护、成本控制要求越来越高的情况下，传统矿山测量工作在效率、准确性、全面性和实用性方面存在的不足暴露出来。总体来讲，在矿山测量中应用3S技术主要有以下几方面的优势：其一，有效规避环境影响。多数情况下，矿山所在地区的环境都比较复杂，尤其是随着各类矿物开采广度和深度不断提升，矿山测量工作面临的环境影响因素越来越多且越来越复杂。而3S技术的应用，可以很大程度上降低环境因素对测量活动及策略结果的影响。其二，保证测量安全和效率。传统矿山测量需要大量技术人员深入现场进行人工测量，不仅效率较低，也存在较大的安全隐患。而3S技术应用背景下，通过对各种遥感技术、通信卫星技术的应用，测量人员甚至无需到达矿山核心地区，就可以对关键参数进行远距离、精确测量，这极大提升了测量效率，且保证了测量安全。其三，有助于提升测量精度和测量结果价值。传统测量工作模式下测量的数据参数精准性不足，同时参数类别、体量存在一定的局限性，这显然无法达到当今规模化、精细化生产管理的矿产行业发展要求。而3S技术的应用，不仅可以充分发挥三种技术的应用优势，同时还会伴随着一系列先进仪器、测算方法的应用，可以极大提升测量精准度，同时也可以对更多有助于生产及管理的信息数据进行测量和分析。因此，急需要通过3S技术的应用，促进矿山测量工作的创新和信息化改革，促进测量效率的提升，并且为后续的矿山开采、环境保护提供更多可靠的信息支持。

3.矿山测量中3S技术应用过程存在的不足

(1)未建立可靠的信息平台

在现代社会生产管理背景下，3S技术的应用，需要建立在一套完善、可靠的信息库的基础之上。也就是说，需要有一个可靠的平台来对通过3S技术采集到的地理信息进行处理。但是，目前矿山测量中应用3S技术时，没有对信息的采集标准、要求进行明确，在硬件、软件方面的投入不足，导致3S技术的应用缺少一个可靠的信息平台。平台的不健全，直接导致无法通过对3S技术采集到信息、数据不能进行有效处理，无法进一步挖掘这些数据信息的价值，自然也不利于矿山开采、生产管理工作的有序开展。

(2)缺少对现代工具资源的应用

在矿山测量工作中应用3S技术，需要深入了解相应的技术特点和要求，对矿山测量工作目标进行分析，再在实际应用中充分发挥3S技术的应用优势。但是，虽然部分单位为矿山测量工作配备的了3S技术应用所需的设备、系统工具，但是相关人员的工作、理念依然停留在传统的工作模式之下。比如，针对矿山周边地区地势、地貌的勘察，依然消耗大量的人力资源去进行现场勘测，使用传统的影像采集设备进行拍摄。同时，也没有对采集到的影像信息进行信息化处理，更没有构建可视化的虚拟模型，这自然无法满足当下矿山测量工作的数据应用需求。

(3)测量工作机制不合理

在矿山策略工作中，3S技术的应用，实际上要求对传统测量工作机制进行全面的改革，充分结合现代技术形成科学、高效的测量机制。但是，部分单位没有深入结合3S技术的应用要求，测量工作中对信息数据采集、整理和分析应用意识不足，导致工作中无法发掘更多有价值的数据信息，也无法对已有数据进行科学处理，无法有效推动矿山测量工作的全面改革创新。

4.3S技术在矿山测量中的应用

所谓3S技术其实就是三种技术的总称，分别为卫星遥感测量技术、地理信息系统测量技术和全球定位系统测量技术，这三种技术在绘制科学中的应用越来越广泛。在这其中的地理信息系统主要是以计算机技术为基础，然后利用测量技术来获取相应的数据，并对其分析处理，让测绘系统向着自动化。智能化方向有效发展[2]。所以，当前的测绘技术随着3S测量技术的不断应用，正在向前发展。

在矿产行业不断发展过程中，其矿山测量技术的应用领域也在不断扩大，向着地面控制、地面碎部、地表移动监测等方面来进行应用。通过3S测量技术能够开发更多全新领域，比如通过3S技术能够建立模型，以此来用于找矿，还能通过模型，更好的了解矿体分布情况，进而分析矿山的地下地质。通过对其新技术的有效应用，能够有效的创新传统测量模式，进而推动矿山测量向自动化方向有效发展。

(1)RS技术在矿山测量中的应用

对于这种技术而言，以电磁波为基础，利用相应的传感器来接受电磁波信息，这种技术的成本并不高，而且对于信息的反应较为灵敏，能够很有效的收集相应信息[3]。遥感技术作为一种重要的技术，能够很好的用于矿山环境监测、分析等工作中。这种技术的覆盖范围较广，所得到的相应图像能够很直观的看到相应数据，其具有真实性的特点。通过遥感技术能够获取到矿山的实际地形情况，以及其中的地质构造。

因为合成孔径雷达干涉测量技术并不会受到过多外界因素的影响，而且能够实现实时监测，所以利用这种技术对其矿区的相应数据进行处理，通过明确其数据来获取到地表的信息，通过测量信息的方法来明确矿区的地表变化。在利用遥感技术获取到相应信息过程中，合成孔径雷达干涉测量技术其精准度最高。因为这种技术不会受到天气环境的影响，能够获取到精度达到毫米级的信息，真正的实现高精度、高可靠性的监控特点。从二十世纪八十年代以来，国外的一些研究人员就将这种技术有效的应用于对各种地表形变的监测中，比如沉降、火山等相应灾害的监测中。而我国应用这种技术的时间较晚，当前随着遥感技术不断更新，合成孔径雷达干涉测量技术已经在各个领域都有所应用，比如地表沉降、滑坡等方面的监测，在矿山测量方面也取得较好的效果，能够对矿山的变形情况进行实时监测。

(2)GIS技术在矿山测量中的应用

这种技术是利用计算机系统来及时收集相应的地理信息，并对其进行分析，而且还能够从不同的角度来进行分析。首先，地理信息系统自身有着非常庞大的数据库，利用这其中所存在的数据就能够及时的获取到相应的地理信息，进而来有效的解决相应的问题。其次，地理信息系统因为是以计算机为基础，所以能够及时的采取相应的地理信息，并对其进行分析和解决。最后，这种系统可以显示地理信息，并对其进行储存的一项管理系统，以数据库为基础，能够及时的在相应专业人员的帮助下解决所出现的问题。虽然在不同角度下，其GIS的定义各不相同，但是都能够很好的体现出地理信息系统的高精准度。

地理信息系统在矿山中的应用，能够让矿山测量更加智能化。因为地理信息系统自身有着非常强的信息分析能力，能够及时对矿山的空间进行具体分析，能够有效的实现空间查询、分析。矿区通过利用GIS查询矿图的空间属性，可以结合矿区的办公系统，来及时对矿山的三维空间进行有效分析。相比于传统的分析方法，其精准度更高，而且工作量更少。

(3)GPS技术在矿山测量中的应用

随着计算机系统的不断完善，GPS被应用于各个领域中。与此同时，将GPS技术应用于矿区控制测量中，能够更好的发挥GPS技术的高精度、高自动化。GPS定位系统就是为了能够对目标进行实时监控、测量。GPS定位由三部分组成，分别是基准站、数据链和流动站所组成，GPS监控系统将基准站设计为精度较高的控制点，并且在这其中安装卫星来对其进行检测，然后再利用无线电和参数设备将所接收到的信号传输到相应的接收机上，对其进行计算，进而来获取到准确的坐标。当前，国家大地测量GPS控制网，通过对其坐标之间的转换，能够更好的对地球形状、空间技术等方面进行研究，进而来为防灾提供相应资料。所建立的GPS控制网，能够更好的监控局部区域，进而为城市建设提供相应帮助。

在一些位置偏远、环境复杂、风险性较大的地区，矿山测量工作更需要用到GPS技术。在人造卫星的支持下，测量人员无需深入危险地带，便可以快速对当地各个测绘点进行精确定位，结合RS技术实现风险区的地理信息获取。这些信息的获取，对后续的矿山生产活动规划、环境保护等工作，都提供了重要的信息支持。所以目前我国正全面加强对GPS技术的投入，其中北斗区域导航系统的建成，更是在国家能源开发、国防事业当中发挥了举足轻重的作用。

5.3S集成技术在矿山测量中的应用趋势

3S集成技术将遥感系统、地理信息系统和全球定位系统有效的结合到一起，利用遥感系统来及时的获取目标所在地理位置，通过地理信息系统能够及时对相应数据进行分析，并且对其进行储存，而全球定位系统能够为其提供目标的空间位置，将这三种技术有效的结合在一起能够真正的实现互补。比如，在矿山危险源探测中，通过GIS地理信息系统，对当地地质结构、环境变化情况进行了解，大致判断当地环境情况，对可能存在危险源的风险地区进行划定。然后，通过RS技术，对该区域进行遥感摄影，获取不同角度及比例尺的高精度影像资料，再通过计算机软件对这些资料进行处理，生成当地地质地貌环境三维模拟图。然后，通过GPS技术，对风险地区的各个关键位置进行精确定位，设置观测点，进一步缩小危险源的判定范围，直到精确找到可能威胁矿山生产活动的危险源。另外，可以通过将遥感系统和地理信息系统进行结合，还能够对土地的实际情况进行实时监测，并自动生成相应的可视化模拟图，便于直观地判断区域风险，提高风险管理能力。

在应用3S技术过程中，虽然能够取得较好的检测效果，但是在这其中依然存在着一些问题。比如，利用3S技术只能够对其测量数据进行数字化处理，在未来发展过程中还应该向智能化方向发展。此外，如何在这其中做好对大量数据的储存，依然是3S技术中需要解决的重要问题。为了能够更好的利用3S技术的优点，在这其中及时的和其它相应技术结合使用，让其数据能够实现可视化，这样才能够让3S技术有效的发挥自身价值。因此，在未来的矿山测量工作中，关于3S技术的研究重点在于，分别提高各类技术的应用水平的基础上，强化技术集成，构建自动化、实时化、精确化及智能化的地理信息管理应用系统。目前，国家相关领域正基于能源产业、土地规划管理工作，积极建设融合了3S技术的智能化地理信息管理系统。在该系统的基础上，矿山测量工作将可以实现多部门协作，快速完成测绘、图像模拟、风险分析及资源规划等工作，全面提高土地测量工作的成果价值。

6.结语

总而言之，虽然当前3S技术还处于初步应用阶段，但是在矿山测量中已经取得较好的效果，能够更好的保证其工作效率，有效的解决在矿山测量中所存在的问题，更好的推动矿山测量向前发展。3S技术在以后矿山测量中将占据非常重要的地位，随着3S技术的不断发展，矿山测量技术其深度和广度也在不断扩大，向着智能化、自动化方向前进。