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矿山测量中测绘新技术的实践应用

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：李建师

[导读] 摘要：我国是一个矿产资源非常丰富的国家，在矿山建设与矿产开采中，测量是较为重要的工作之一。

        广西壮族自治区第四地质队 530031
        摘要：我国是一个矿产资源非常丰富的国家，在矿山建设与矿产开采中，测量是较为重要的工作之一。为确保矿山测量结果的准确性，应当对各种测绘新技术进行合理应用。文章从测绘新技术的优势分析入手，对矿山测量中测绘新技术的实践应用进行论述，期望能够对矿山测量水平的提升有所帮助。
        关键词：矿山测量；测绘；技术应用
        矿山中蕴藏着大量的矿产资源，在对这些资源进行开发利用的过程中，需要以矿山测量作为基础，为提高测量结果的准确性，应当对各种先进的测绘新技术进行合理应用。通过测绘新技术在矿山测量中的应用，不但能够推动矿山测量的现代化发展，而且还能进一步提高测量作业效率，降低成本，减少并杜绝安全事故的发生。由此可见，将测绘新技术应用于矿山测量显得尤为必要。
        1测绘新技术的应用优势
        测绘新技术是针对传统的测绘技术而言，它的应用优势主要体现在如下几个方面：
        1.1精确度更高
        与传统的测绘技术相比，测绘新技术是以数字化系统完成测量任务，通过计算机软件对测量所得的数据进行计算分析，由于整个过程不会受到人为干扰，从而使误差大幅度降低，计算结果的精确度得到可靠保障。
        1.2便于更新
        测绘新技术获得的图像为数字化形式，能够通过硬盘进行存储，从而使得一次测绘所得的成果，能够反复使用，大幅度提升了利用效率。不仅如此，当地形地貌发生变化后，只需要将变化的情况录入计算机，软件便可自动完成图像更新，无需重新测量[1]。
        1.3自动化程度高
        测绘新技术最为突出的应用优势在于自动化程度高。传统的测绘技术需要测量人员手工完成，完成一次测量任务需要投入大量的人、财、物力，作业成本高、效率低。而测绘新技术能够依托卫星等装置进行定位测量，不但可以减轻人员的作业强度，还能减少投入，测绘周期大幅度缩短。
        2矿山测量中测绘新技术的实践应用
        在矿山测量过程中，可以对各种测绘新技术进行合理应用，具体包括CORS技术、GPS-RTK技术以及激光扫描技术等。
        2.1 CORS技术的应用
        2.1.1技术原理
        在测绘领域中，CORS是一项新兴技术，该技术的基本技术原理为差分定位，依托网络能够为测量的实施提供便利。应用CORS技术进行测量前，需要构建测量体系，按照定位观测结果进行测量，以此来确保测量过程的科学性。对于系统误差，可以通过星历与电离层进行计算，由此可大幅度提高测量精度。CORS技术在测量时，需要对卫星进行持续跟踪，按照测区建立修正模型，借助网络发送信号，在这个过程中，会形成大量的差分时间点，每个点都有相应的坐标，根据这些坐标，可对矿山的构成进行全面分析，进而完成矿山测量工作[2]。
        2.1.2应用实践
        ①测区参数求解。在应用CORS技术进行矿山测量时，需要遵循科学合理的原则，构建测量模型并建立相应的参数，随后利用计算方法，对参数进行求解，得出的结果能够满足CORS技术在矿山测量中的应用需要，据此便可展开进一步的测量工作。参数的求解可以用旋转与平移来描述，求出的数据可以直接带入到WGS-84坐标系当中，通过数据统计分析得到具体结果，并根据这个结果进行测算。
        ②控制测量。在对矿山测量成果进行验证的过程中，控制测量是非常重要的一个基准。由于采矿会对控制点造成一定程度的破坏，致使无法顺利完成控制测量。针对这一情况，可以应用CORS技术开展平面控制测量，以静态测量方式为依托，完成对矿山的综合测量[3]。CORS的基准点全部需要定期进行复测，所以它的精确度非常高，能够满足矿山控制测量的需要。借助CORS基站进行矿山测量，不需要在起算点架设接收机，可直接利用相关的数据完成解算。正因如此，使得CORS技术的工作量大幅度减少，作业效率显著提升。
        ③矿山地形测绘。矿山的建设与维护需要以地形图为基础，由此使得地形图测绘成为一项非常重要的工作。在此项工作的开展中，可以应用CORS技术，并以数字全站仪进行辅助。测量前，应当对测区内的地形地貌有一个大体的了解。同时，应将接收机设置在开阔的位置，避免遮挡。接收机采集到的数据应当导入至处理系统，据此绘制成地形图。
        2.2 GPS-RTK技术的应用
        2.2.1技术原理
        在矿山测量中应用GPS-RTK技术进行测区放样，确定测区控制点，制定测量方案，进行加密控制，以保证控制网达到精度要求。放样时，要准确确定控制点坐标和大地坐标，科学设定放样数量，确保控制点均匀分布，明确各个测点之间的关系。测量技术人员需在电子手簿中输入设计点位指标，在测区内走动，根据GPS接收装置获取点位信息[4]。利用GPS-RTK技术进行测区放样，可提高放样效率，保证放样精度。
        2.2.2应用实践
        ①地形测量。传统的测量技术需配合使用地物编码、全站仪和电子手簿，在测量过程中存在着碎点拼图问题，影响测量精度。

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而采用GPS-RTK技术进行地形测量，能够使1个测点满足半径10km的测区地形测量需求，无需在各个控制点重复搭设设备，有效解决碎点拼图问题。
        ②土方工程测量。利用GPS-RTK技术可实现数字化制图，在矿区内建立单基站CORS系统，平均2-4s完成1个点的测量任务，测量精度在3cm以内，并结合成图软件采集的数据进行汇总，自动绘制土方工程图，可提高测量的实时性、连续性和动态性。
        ③地面变形监测。矿区地面长期受到气候环境、水文变化、施工活动等因素的影响可能会出现沉降、位移情况，在地面变形监测中可利用GPS-RTK技术实时采集矿区地面数据，观察地面水平位置和高程的变化，将获得的数据与历史数据进行对比分析，得出矿区地面的位移量和沉降量。
        ④控制点资料收集。在矿山测量前要收集已有控制点的相关资料，若未设置控制点，则需要设置GPS控制网。流动站地形点与控制点的观测时间分别为2s、15s，基准站地形点和控制点的观测时间分别为5s、15s。对矿区布设的控制点进行筛选，均匀分布4个以上控制点，以保证GPS网与地面网的高程、联合平差有效转换。
        ⑤测点布置。为控制GPS-RTK技术产生的实测偏差，应在矿山测量中将流动站和基站之间的距离控制在10km之内，对各个控制点均匀分布，减少点位中偏差。在测量之前，全面掌握矿山周围情况，利用卫星系统功能开阔测站之间的视野。根据水准基点布设沉降观测点，结合建筑物结构、地基、荷载实际情况，布设砼桩、钢结构、墙体的观测点。若矿区内的建筑物较为高大，则要合理布设沉降观测点[5]。
        ⑥矿区坐标转换。根据矿山测区内部控制点的大地坐标与控制点坐标，利用GPS-RTK技术进行联测，转换矿区坐标，即获取WGS-84坐标，将其转换为地方坐标。将基准站选在矿山测区内的稳固位置，使其满足测量选点埋石的标准要求，保证岩石具备稳定性，降低测量误差。
        ⑦野外数据采集。利用GPS主机自动检索和接收卫星信号，流动站在接收到4颗以上卫星信号和主机信号后，会自动开启测量项目，采集野外数据信息，并将信息存储到工作手簿中。在数据采集过程中，GPS主机会检查投影参数和数据精度是否达到标准要求，数据存储形式为GAT。
        2.3激光扫描技术的应用
        2.3.1技术原理
        三维激光扫描技术借助扫描仪发射出激光束，对扫描对象进行扫描，再接收返回的散射激光，通过确定发射与接收的时间差，测定扫描仪与测量物体的距离。在实际测量中，利用三维激光扫描技术可对测量目标进行持续性扫描，以获取测量目标的空间信息，建立起三维成图模型。
        2.3.2应用实践
        ①地质地形测量。矿山开采前要进行地质地形测量，由于矿山测量区域的地表环境较为复杂，野外测量作业安全风险较高，并且传统的测量方法难以满足地质地形测量精度要求，所以应采用三维激光扫描技术提高测量效率和质量。在测量中，使用三维激光扫描仪采集地形地貌数据信息，将其传输到终端设备进行数据处理，生成三维点云数据，自动构建三维影像模型。在矿山开采阶段，作业人员可根据三维地质地形图，掌握矿山外形资料，避开陡峭部位的开采，以提高矿山开采作业的安全性。三维激光扫描技术可实现模拟数字信号与地质地形数据信息的转化，适用于复杂的地形地貌测量，可保证测量作业安全性和数据精度，并且还能够降低测量成本。
        ②土方测量。矿山开采中会挖出大量土方，土方大量堆积需要转移。在这一过程中，需要对土方体积数量进行评估，为制定土方转移方案、配备人力物力提供依据。在土方测量中可应用三维激光扫描技术快速测量土方体积、重量，具体测量方法为：利用三维激光扫描仪获得的脉冲信号和地面反射信号，进行数据拼接，形成三维点云数据，借助仪器中自带的软件分析处理云数据，建立三维立体模型，计算土方体积和重量[6]。
        ③井下测量。矿山井下环境危险系数较高，增加了井下作业的安全风险。而应用三维激光扫描技术可保证测量工作安全，在短时间内获取采空区的三维数据，建立起采空区的三维地质模型，自动分析采空区的地质结构和界面变化，避免在井下作业中出现采空区地面塌陷事故。同时，利用三维激光扫描技术建立起井下数据模型，还能够分析顶板应力集中程度、地质环境病害、空区间最短距离等，有效避免引发矿山地质灾害。此外，借助三维激光扫描技术还可以构建起数字化矿山模型，形成井下信息数据库，为矿山安全生产提供直观的图纸资料。
        3结论
        综上所述，矿山测量是一项较为重要的工作，为确保测量结果的准确性，可以对先进的测绘新技术进行合理应用。未来一段时期，应当加大对测绘技术的研究力度，除对现有的技术进行优化之外，还应加快技术研发，从而使测绘技术更好地为矿山测量服务。
        参考文献
        [1]杨小媛.提高矿山测量施工精度技术措施分析[J].能源技术与管理,2020(3):180-181.
        [2]张振.全站仪及贯通误差预计在矿山测量中的应用研究[J].中国金属通报,2020(8):157-158.
        [3]李兔平.测绘技术在井下矿山测量中的应用要点构架[J].矿业装备,2020(1):18-19.
        [4]梁晓江.连续设站三角高程测量方法在矿山测量中的应用[J].煤矿现代化,2020(1):100-102.
        [5]张亚冬.矿山测量用全站仪贯通测量综合处理系统的研究[J].当代化工研究,2020(7):50-51.
        [6]郭文龙.GPS-RTK技术在矿山测量中的应用分析[J].中国金属通报,2020(5):18-18,20.