张珑耀
广州南方卫星导航仪器有限公司 广东省广州市 510663
摘要:在科学技术持续进步的背景之下,矿山测量技术不断优化,在矿山测量过程当中,通过妥善应用测绘与地理信息新技术,不但能够提高各项测量信息的准确性,而且有效减轻测量人员的工作强度,减少错误测量信息的传播。对于矿山测量人员来说,要根据实际测量过程中时常遇到的难题,制定完善的解决方案,并大力运用测绘与地理信息新技术进行测量,保证矿山测量结果得到有效利用。
关键词:测绘与地理信息新技术;矿山测量;应用
1矿山测量新技术概述
对于矿山来说,往往需要完成一些测量工作,这些工作主要包括以下几点,即采集一些矿山的数据,记录与整理有关矿山的信息,绘制矿山的地形与地貌,以及提出可行性建议来促进矿山的发展等。我们正处于快速发展的时代,社会需求也随之而增长,与此同时,矿山测量之中对应的任务也越来越复杂,这就说明需要更新以往的测量技术,使其顺应时代的发展,换句话说,我们需要使用更新的技术在测量之中。如今,测绘技术已经使用于各个领域之中,目前使用最多的是领先的计算机技术、还有大量先进的设备与仪器等,在这些设备之中,人们主要使用的是全球定位系统与全站仪等,基于此,测绘技术变得越来越先进,方便人们的实际测量工作,这些先进技术的使用,大大促进了矿山测量的准确性,使其发展也愈发迅速。除此之外,矿山开采中使用先进的测量设备,使其不受其他因素的干扰,使其测量的数据更加精确。
2测绘技术的发展
从人类对地球开始产生认知起,传统测绘的发展就此萌芽。测绘科学早期发展的目的主要在于绘制地图,从粗糙的准绳开始,测量工具的进步是测量精度提升的重要原因,测绘学科也随着测绘仪器的精进一步步走向现代化。18世纪的英国,世界上首台经纬仪诞生,告别了以往单纯的距离测量,从此三角测量开始迅速发展,也使得控制网这一方法开始大量运用在测量过程中直至今日。19世纪最小二乘理念的推出,促使了测量平差理论的发展。与此同时,测绘仪器也一直以光学为主导并逐渐发展成熟,直到20世纪中期,测绘技术开始转向以电磁波为主,从此电子化和自动化成为了测绘领域新的发展趋势,测绘新技术的篇章由此开启。
电子设备和人造卫星的发展,让测绘技术有了质的飞跃,让测绘工作由区域性转向了全球性。测绘不再只是简单的测方向角和测距离,而是以整个地球为目标。电子设备和人造卫星的发展为现代化测绘新技术的发展奠定了基础。在此基础上,借助最新的信息技术,又产生了大量的数字化测绘技术。如全球定位系统实时动态测量技术、数字化测图技术、摄影测量技术等。测绘技术的信息化促进了测绘数据的自动化获取与处理,克服了传统工程测量技术的缺陷,有助于建立动态测量体系,实现测量的精准化,提升了工程数据处理的及时性,增强了测量信息的多元化。
3矿山测量技术在矿山工程中的作用
3.1矿山测量技术的支撑作用
在采矿工作中,想要实现高效采矿的目标,要做好测量控制网的布设与测定等工作,安排出适当的采矿方案,充分发挥出测量技术的支撑作用。首先,控制控制网络加密支持井的空间位置。对于地下控制网络,它在采矿工作中占有极其重要的地位。且随着建设与发展的影响,巷道也在不断的延伸,生产导线点也在不断增加所以当点位受到影响时,有必要及时进行测试工作,并进行加密和扩展工作。在评估加密网络的元素的准确性时,必须从错误的影响和数据错误的影响的方面进行。有必要不断提高加密观测的准确性,做好补偿,并尽量减少加密阶段的数量。其次,积水的排放在机械化作业中起着支撑作用。在生产工作中,断层水以及地下水是构造中的产物之一,所以在测量中要就及时关注断层漏水这一问题,最大限度的将准确位置反映到平面图上,同时还要确定好方位、角度以及数量等内容。
3.2矿山测量技术在服务作用
想要保证采矿工作的顺利进行,要做好机械化设备的引入工作,同时还要关注所出现的巷道以及采区等。通过做日常测量的基本工作来满足后续工作的需要。因此,在实践中,应该进行日常测量管理。通过建立完整的数据账户和测量图,发挥矿山测量技术的指导和服务功能。对于井下测量,主要对象包括采矿、勘探、升级和运输。目的是找到准确的测量点并澄清空间位置。从具体任务来看,我们必须做好放样和制图工作。可以说地下巷道通常是连续的,它也可以被称为不断变化。因此,首先要做好给定和制图工作,以满足变革的要求。
4测绘与地理信息新技术在矿山测量中的应用
4.1广泛应用全球定位技术
全球定位技术,也被称为GPS定位技术,在20世纪70年代中期,美国首次采用导航卫星进行距离测量,GPS定位技术由此而来,由于该测量技术的定位比较准确,方便携带,能够实现实时监控,在矿山测量中具有非常广阔的应用前景。在应用全球定位技术的过程当中,测量人员不必直接在各个测站进行通视,只需保证测站上方开阔,即可实施矿山测量。通过广泛应用全球定位技术,能够为矿山测量人员提供精确测量数据,减轻测量人员的工作压力。
将该技术应用到矿山测量当中,能够更加准确的定位矿山位置,测量人员全面掌握矿山地形与水源信息,为今后的矿山开采打下坚实基础。全球定位技术的广泛应用,主要采用动态差分法为核心测量方法,测量人员能够了解测点周围10km以内的实际情况,一个测量人员能够轻松完成工作,使得矿山测量时间不断缩短,节省人力物力。
4.2有效利用数字化测绘软件
数字化测绘软件的出现,极大地推动了矿山测量改革进程。在众多数字化测绘软件当中,三维激光扫描技术应用范围最广。在应用三维激光扫描技术时,矿山测量人员结合矿山体积,准确计算高密度点云数据,并进行复制处理,使得矿山测量效率大大提高。例如,在测量露天矿山的过程中,测量人员利用该技术,能够对可视化数据模型进行更加直观的分析,全面了解矿山开采过程,取得良好的经济效益。在一些地形复杂的矿山当中,应用该技术,能够取得准确的测量数据。
在应用三维激光扫描技术的过程中,矿山测量人员要重点关注以下问题:(1)将三维扫描仪记录的三维坐标信息进行统一处理,快速复建出被测目标的三维模型与图件数据。(2)因为三维激光扫描系统能够获取大量的数据信息,比传统的单点测量更加便捷,因此,测量人员需要做好数据收集工作。(3)结合矿山结构特点,合理选择三维激光扫描仪,通常情况下,三维激光扫描仪主要分为两种,分别是室外型与室内型,主要差别是距离不同,基于脉冲式原理的三维激光扫描仪测程比较长,能够达到6km左右。
4.3遥感技术
遥感技术即是3S之一的RS(RemoteSensing),RS技术依靠不同物体具有不同的电磁波反射特性,可以不直接接触地物,通过遥感卫星远程识别地物的类别、形状和大小。根据地物反射电磁波的能量来源不同,由控制遥感器主动向外界发射电磁波再经由地物反射回传感器的被称为主动式遥感;反之,遥感器不播发电磁波,直接接收地物反射的电磁波,称为被动式遥感。遥感技术在测量方面可以应用于大面积的动态监测,能够一次性快速测量出大片区域的面积,并具有较高的精度。对于大型工程而言,能够节省相当多的时间。总的来说,在大型工程的动态监测方面,遥感技术具有高效、快速、节省人力的优势。
遥感远距离测量的特点,也是传统测量技术无法达到和取代的优势。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如在2008年汶川地震中,在所有交通方式完全失效的情况下,运用遥感卫星的远距离观测和数据处理,能够迅速获取灾区的受灾情况和工程建筑物的毁坏情况。在随后运用遥感卫星持续监测过程中,能及时发现灾区的地质情况变化,是灾害预警防范的高效手段。对于一些地理环境艰险,人迹难以企及的地点,遥感技术能够有效解决此类难点。
4.4激光扫描测量技术
传统的测绘测量只能单点测量,一次测量耗时长且严重受限于环境。GNSS技术解决了耗时长的问题,也降低了测量的环境条件门槛。而激光扫描技术,将测绘技术从单点测量发展为多点测量,由点测量发展为面测量,是一个全新的突破。尽管GNSS已经是应用最广泛的测绘技术,但激光三维扫描也有GNSS无法取代的先天优势。GNSS依靠天上的卫星,尽管不太受限于地理环境,但一旦遮挡足够严重,性能便会大打折扣直至失效。所以在一定时间内,GNSS虽然在室外测量中几乎完全取代了传统手段,但对于建筑物内部的测量却并无办法。激光三维扫描能够弥补GNSS这一缺陷,且技术成熟,应用于建筑物内部的测量。对于结构复杂的场景,激光扫描能快速、高精度地绘制出三维模型。激光三维扫描除了输出测量点云的位置信息外,还能测出物体的RGB色彩值,得到非常直观的三维测量结果。
4.5无人机测绘技术
传统的测绘方法需要大量的人力进行不断的定位、校准,工作内容较为繁琐,特别是一些山区,会加大其工作难度。无人机测绘技术是指通过无人机搭载相机设备,从空中对地面进行高分辨率拍摄。无人机通过GPS或者北斗系统定位,在预先设置的航线上飞行,在飞控中进行拍照点的设置。当无人机飞临拍照点上空时,控制相机进行拍照。在无人机降落以后,通过地面拼图软件,对所拍摄的一系列图片进行拼接,并根据其中预先在地面设置好的基点进行位置校准。无人机测绘速度快、精度高能够满足一般的测绘需求,且其在空中飞行,不受地面环境限制,具有普遍适应性。随着无人机机载设备的进步,现在已经出现了5D相机、全景相机等多种拍摄手段,能够快速的形成3D地理信息数据。
4.6惯性测量系统在矿山测量中的应用
惯性测量系统是利用陀螺仪和加速度计的惯性敏感装置和计算机,是可实时测量载体相对地面运动加速度,确定位置矢量和地球重力场参数的仪表。该系统是在惯性导航系统的基础上发展而来的,具有全天候、灵活和自动的优势,为矿山测量、大地测量、工程测量的自动化提供了一种新的技术手段。基于使用惯性技术,能够提供大量有用的信息在矿山施工过程中,比如,一些矿山内部发生形变的情况,会给施工人员带来影响,使其施工不是很容易,且其安全系数不是很高,此时若使用惯性技术的话,能够及时定位矿内的具体情况,基于惯性因素的指引,矿山的地理坐标能够被准确确定,同时构建一个基础模型在矿山测量中,使3D模型得以实现,基于此,大大促进矿山测量工作的完成。这就说明,惯性技术具有高的测量性能,同时便于使用,基于此,促进现代测绘技术的发展。
4.7 GNSS全球卫星定位导航系统
3S之一的GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)是测绘新技术中最为大众所知,应用层面也最为广泛的技术手段。不仅在专业高精度测绘领域发展非常成熟,在民用低精度定位领域也有着丰富的应用。GNSS是一个概念性的统称,包括各国或组织自主研发的覆盖全球或区域性的卫星系统。其中,美国的GPS是最知名的卫星系统,还有俄罗斯的GLONASS、欧洲Galileo以及中国的BeiDou。GNSS还包括其他辅助性的星基增强系统,如美国的WAAS(广域增强系统)、欧洲的EGNOS(欧洲静地导航重叠系统)和日本的MSAS(多功能运输卫星增强系统)等,这些星基增强系统统称为SBAS。
GNSS的原理可以概括为通过计算众多卫星到用户接收机的距离以及卫星自身的位置,从而推导出接收机在地面的坐标。单个GNSS接收机一般能达到亚米级的定位精度。如果有多个GNSS接收机进行RTK载波相位差分技术,定位精度能达到更高的厘米级别。GNSS的使用条件比较宽松,一般只要在没有严重遮挡的情况下,就可以不受时段和通视的影响进行高精度作业,在工程测量中可用于多种场景。例如通过静态RTK进行控制测量,以及施工过程的放样采集,GNSSRTK的精确高效是广大测量人员有目共睹的。
4.8三维可视化技术
在矿山测量过程中,三维可视化技术是理解、描述地面及地下地质特征的常用手段,也是数据体的表现形式,该技术的使用,能帮助工作人员全面理解矿山空间位置和信息间的关系,为各项工作的开展提供数据支持。首先,采集数据。使用各种措施扫描矿山地形,获得矿山开采点、等高线等重要信息。其次,处理数据。在采集完数据后,通过数据拼接、噪点去除等对数据进行系统的处理。现如今,处理数据时多使用专业化的软件,例如在对点云数据进行处理时,可使用点云处理软件,完成数据的过滤、拟合工作,构建完整的三维模型。最后,建设管理平台。结合矿山的具体情况,构建相应的管理平台,使生产人员、测量人员在不同环境和地点下,使用计算机网络技术预览和查阅生产区域的相关信息,并调度管理生产过程。另一方面,由于矿山地质形态复杂,空间范围大,因此地质体三维模拟时的数据比较分散,这就需要建立三维地质模型。通过对地表、断层、矿体数据的收集,测量后得到地表的样本数据,根据勘探线的剖面图将断层影像投射到平面图上,随后再获得断层数据。在对矿山图形进行绘制时,先绘制出地表、断层、矿带边界,然后对地质界面进行求交剪裁,得到完整的三维模型。总之,三维可视化技术在矿山测量中的应用,能使矿山地质体形态更为直观,这对技术人员工作的开展具有重要意义。
5现代测绘技术发展趋势
现代测绘技术的发展趋势主要体现在以下几个方面:
5.1测绘技术从静态朝着动态方向转变
现阶段的测绘技术主要是某一段时间当中的静态数据,虽然这些数据有一定的参考价值,不过在时间不断变化的过程中,这些静态数据的价值逐渐变小。所以,现代测绘工程技术主要朝着动态测绘方向发展。在动态测绘技术中记载的数据会附加一条时间轴,这样就可以表达不同时间段当中的测绘数据,确保测绘数据不会由于时间的变化失去其价值。
5.2测绘技术朝着高精度方向发展
现阶段,我国测绘工程技术精度不够,测绘数据不能达到高精度需求,所以,未来测绘数据应该朝着高精度方向发展。
5.3现代测绘工程技术朝着简便性方向发展
现阶段,测绘技术仍旧处在技术水平较高的阶段,想要实现良好的测绘效果就需要专业的技术人员。所以,测绘技术想要发展就应该简化测绘操作,用简便的技术替代人工。
最后,现代测绘工程技术朝着数字化、自动化方向发展。当前的测绘工程技术其自动化水平以及数字化水平相对较低,而随着测绘工程工作需求的不断提高,测绘技术也必然发生改变,尤其是在智能控制技术以及自动化技术的发展过程中,测绘技术也朝着自动化、数字化方向发展,实现测绘工作的自动操作,节约人力,减少人为因素造成的误差,提高测绘结果准确率和工作水平。
结语
总之,数字化测量技术已成为矿山建设、生产中的常用技术,为充分发挥技术优势,除要企业领导提高对测量工作的认识外,还要提高测量人员的工作素质、技能水平。同时,矿山企业还要重视对新技术的引入和使用,构建合理、完善的质量管理体系,在保证新技术应用成果,提升测量精准度的情况下,推动矿山生产业发展。
参考文献:
[1]王艳飞.矿山测量技术在矿山工程中的作用及发展趋势[J].新疆钢铁,2012(1):47-49.
[2]马彦书.矿山测量技术在采矿工作中的作用及发展[J].城市建设理论研究:电子版,2014(26):114.
[3]杨范杰.浅析矿山测量技术在矿山工程中发展应用[J].中国科技投资,2014(14):143.
[4]张志强.矿山测量技术在采矿工作中的作用及发展[J].工业b,2015(5):298.
[5]刘伟德.当代测绘新技术在测绘工程中的应用[J].住宅与房地产,2018(8):199.
[6]邵航,刘泱.测绘工程常见问题及解决对策[J].住宅与房地产,2017(35):180.
论文作者:张珑耀
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第18期
论文发表时间:2019/3/26
标签:测量论文; 矿山论文; 技术论文; 数据论文; 工作论文; 遥感论文; 人员论文; 《建筑细部》2018年第18期论文;