樊自力　李敬波

【摘 要】礦山測量是礦山建設(shè)時期和生產(chǎn)時期的重要一環(huán)，測量工作及測量成果是為礦山生產(chǎn)服務(wù)的。隨著測繪科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，礦山測量也不斷創(chuàng)新和發(fā)展。本文提出礦山測量應(yīng)結(jié)合采用 GPS、CAD、MAPGIS、CASS 等信息技術(shù)來完善和提高礦山測量技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】礦山測量；技術(shù)；創(chuàng)新

1.礦山測量的基本理論

礦山測量是一門交叉學(xué)科，它的發(fā)展、變化密切相關(guān)主要涉及3個方面：

一是采礦技術(shù)和礦業(yè)工程的發(fā)展及要求；二是測繪科學(xué)技術(shù)與儀器設(shè)備的發(fā)展；三是其它學(xué)科的發(fā)展與影響，例如地質(zhì)學(xué)、數(shù)理科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等。在中國，曾經(jīng)給礦山測量學(xué)科定義為：是礦山地質(zhì)勘探、設(shè)計、建設(shè)和生產(chǎn)運營各階段，研究測定礦山地面、地下點的幾何位置，獲得礦體、礦山開采和開采沉陷的各種空間幾何信息，進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，編制各種比例尺的礦山地面、地下開采圖件，同時研究礦產(chǎn)資源合理開采、開采沉陷及其防護(hù)的理論和技術(shù)的學(xué)科。并且明確它對礦山生產(chǎn)的4個作用，即參謀作用、指導(dǎo)作用、保證作用和監(jiān)督作用。國際礦山測量協(xié)會曾經(jīng)給礦山測量的任務(wù)定義為：

從開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效果評價礦藏的地質(zhì)條件；礦山權(quán)益的調(diào)查研究與交涉談判；礦山測量的施測、記錄、存儲、計算及礦圖繪制；采礦對地表及地下巖層影響的測量與預(yù)計；礦床儲量的調(diào)查和估算；礦山規(guī)劃等。

2.礦山測量技術(shù)的發(fā)展和提高

從礦山測量的發(fā)展來看，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)以下3個方面：

2.1理論創(chuàng)新

礦山測量是門交叉學(xué)科，其理論涵蓋了相關(guān)的各門學(xué)科，隨著相關(guān)學(xué)科在理論、技術(shù)與應(yīng)用的不斷發(fā)展，必將對礦山測量有所啟發(fā)，從而可以對礦山測量的理論進(jìn)行突破，通過理論上的創(chuàng)新來推動礦山測量學(xué)科的發(fā)展。

2.2技術(shù)上充實

礦山測量是門技術(shù)科學(xué)，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涉及到礦山生產(chǎn)的各個階段，應(yīng)用于礦區(qū)生產(chǎn)與管理的各個環(huán)節(jié)，而且實踐中的新問題總在不斷產(chǎn)生，并要求有效的解決辦法，如何在已有的軟硬件的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)的改革和發(fā)展，科學(xué)、高效地解決出現(xiàn)的問題，就要求進(jìn)行技術(shù)上的充實和完善。

2.3應(yīng)用實踐

礦山測量是一門發(fā)展和應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)，其應(yīng)用領(lǐng)域隨社會發(fā)展、礦山生產(chǎn)的發(fā)展而處在動態(tài)的變化之中，礦山測量既要鞏固傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，又要不斷開拓新的、有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域，這就要求在其應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用體系、應(yīng)用模式上都能進(jìn)行創(chuàng)新。只有通過不斷的創(chuàng)新，礦山測量學(xué)才能處在不斷的發(fā)展與進(jìn)步之中。

3.傳統(tǒng)的測量方法在礦山測量中的應(yīng)用

3.1一般測量

利用全站儀在井下進(jìn)行一般測量時，為了加快測量速度，可直接設(shè)置后視方位、測站坐標(biāo)及高程，并設(shè)置好儀器高及鏡站高，直接讀取、記錄所測點的坐標(biāo)及高程，從而及時了解掘進(jìn)進(jìn)度，指導(dǎo)井下工程按設(shè)計進(jìn)行施工，保證安全作業(yè)。為便于檢查，須同時記錄所測點的方位、平距、高差、垂直角、斜距。井下定中線、腰線時，由于全站儀可直接調(diào)出方位和讀出距離，省去了很多輔助工作，能方便、準(zhǔn)確地現(xiàn)場標(biāo)定中、腰線。

3.2角度測量

角度測量是井下測量中的重要工作，也是關(guān)鍵的工作。角度測量精度的高低直接影響到方位角的大小，從而影響最弱點和最弱邊的誤差。利用全站儀內(nèi)置的重復(fù)角度測量模式測量，既能消除正倒鏡的2C差，又能及時反映測量誤差，避免了來回轉(zhuǎn)換正倒鏡。井下角度測量照準(zhǔn)方向一般以垂球線為最佳。為了得到最好的背景效果，可在垂球線后而用照明工具透過透明紙進(jìn)行照明，并把部分反光的照明燈關(guān)閉，以便更好地尋找測量目標(biāo)。

3.3邊長測量

傳統(tǒng)的井下導(dǎo)線測量邊長是2人水平同時拉鋼尺，2人讀取數(shù)字，通常往往因2人力量把握不均，難以讀數(shù)，此外還有因聽錯、讀錯、記錯或算錯而導(dǎo)致限差不合要求，從而進(jìn)行多次測量才符合要求，特別是在斜巷（20°～30°）上測量邊長難度更大。由于受鋼尺長度的影響，限定了導(dǎo)線邊長不能超過50m；當(dāng)測量高級導(dǎo)線邊長超過 50m，除必須設(shè)中間定轉(zhuǎn)點外，還必須考慮鋼尺的各項改正，給測量工作帶來很多困難。全站儀的電子測距克服了鋼尺測量的諸多缺點，邊長遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過50m，不但減少了測站，而且提高了測量精度。值得注意的是棱鏡整平對中后必須對準(zhǔn)全站儀測站方向。由于井下受潮濕、溫度、能見度、照明亮度等影響，加上垂球線細(xì)度問題以及照準(zhǔn)方向背景不好，兩測量導(dǎo)線點的邊長設(shè)置，在直線巷道中以≯300m 為宜。

3.4高程測量

井下高程測量一般利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行，全站儀通過輸入測站高程，量取儀器高和鏡站高，直接顯示測量未知點的高程。雖然測量的是三角高程，但對指導(dǎo)一般的工程施工，同樣可達(dá)到快而準(zhǔn)的效果，并且可以與水準(zhǔn)高程互相檢核。

4.新信息技術(shù)在礦山工程測量的應(yīng)用

在礦山坐標(biāo)系GPS網(wǎng)的控制下測量計算出與公路高程系統(tǒng)差值、及與市規(guī)劃局獨立坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

4.1采剝現(xiàn)狀與地形測量

過去測地形圖時先要在測區(qū)范圍建立控制點及圖根點，然后在圖根控制點上架全站儀或經(jīng)緯儀配合小平板測圖。后來發(fā)展到外業(yè)用全站儀和電子手薄配合地物編碼，用大比例測圖軟件來進(jìn)行測圖，都要求在測站上測四周的地物地貌等碎部點，這些碎部點都必須與測站通視，而且至少要求2～3人操作，在拼圖時一旦發(fā)現(xiàn)出錯還得到野外去重測?，F(xiàn)在采用RTK，在一般的地形地勢下，設(shè)站一次即可測完以10多公里為半徑的測區(qū)，大大減少傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的搬站次數(shù)，僅需一個操作，在地形地貌碎部點上待1～2s，可以得到該點的三維坐標(biāo)值。同時輸入地物編碼，在測量過程中實時知道點位精度，這樣使作業(yè)速度加快，節(jié)省了外業(yè)費用，也提高了勞動效率。RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級，并且誤差沒有累加，數(shù)據(jù)安全可靠、當(dāng)一個測區(qū)測完后回到室內(nèi)，由成圖軟件通過接口，就可以繪制輸出所需求的地形圖。

4.2鉆孔、征地邊界、境界線等工程放樣

把設(shè)計好的點位在實地標(biāo)定出來，用常規(guī)的放樣如經(jīng)緯儀交會放樣，全站儀的邊角等，一般要放出一個設(shè)計好的點時，往往需要來回移動目標(biāo)，而且要2～3人操作，同時在放樣過程中還要求點間通視情況良好，有時放樣過程遇到困難的情況要借助于很多方法才能放樣，如距離較遠(yuǎn)時還必須支測點，從而使誤差累加影響放樣點的精度，采用RTK技術(shù)放樣時，外業(yè)放樣效率會大大提高，一個人僅需把設(shè)計好的點位坐標(biāo)輸入到電子手薄中，手薄動態(tài)直觀的顯示會自動提醒你走到要放樣的位置，既迅速又方便、它可以設(shè)置給出兩點不通視的放樣線上的點、不足之處是不能像全站儀那樣現(xiàn)場給定。

4.3土方工程量驗收測量

GPS配合南方成圖軟件形成管理一體化數(shù)據(jù)鏈，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、輸入等中間環(huán)節(jié)并實現(xiàn)CAD化。采剝工程平面圖的數(shù)據(jù)采集、填繪更新工作、月底采集碎部點位多，現(xiàn)有人員用以往測量儀器無法實現(xiàn)大型露天礦月工程量驗收的需要，目前正在考慮建立單基站CORS系統(tǒng)實現(xiàn)無人值守，用VRS技術(shù)提供GPS實時測量數(shù)據(jù)服務(wù)，滿足非隱蔽區(qū)工程測量等項要求且連續(xù)可靠、隨著周圍相鄰地級市單位單基站系統(tǒng)的建立，可共同組網(wǎng)，提高系統(tǒng)覆蓋范圍和精度，輕松升級成多基站CORS系統(tǒng)。

5.結(jié)束語

當(dāng)今，人類社會正面臨著人口、資源、環(huán)境和災(zāi)害等影響人類生存和社會發(fā)展的嚴(yán)重問題。面對這種挑戰(zhàn)和機(jī)遇同在的關(guān)鍵時代，廣大測量科技工作者肩負(fù)著歷史的責(zé)任，每一位測量工作者要破除傳統(tǒng)束縛，不考慮體制變動，去面對社會發(fā)展的要求，闖向有待認(rèn)識的新領(lǐng)域。

【參考文獻(xiàn)】

[1]郭達(dá)志.測繪科技與礦山測量的新進(jìn)展.礦山測量，2012（1）：5-9.