孫濤

摘要： 介紹一種利用激光測距儀和RTK定位技術(shù)對采空區(qū)快速地形測量方法，并通過一些算法校正采空區(qū)的地形數(shù)據(jù)以及對比該算法與RTK實測的差值。結(jié)果表明，其差值的數(shù)量最大為1.5673m。

Abstract： This paper introduces a rapid topography measurement method of mined-out area using laser range finder and RTK positioning technology， and corrects the topographic data of mined-out area through some algorithms and compares the difference between the algorithm and RTK. The results show that the maximum difference is 1.5673m.

關(guān)鍵詞： 激光測距儀；RTK；采空區(qū)

Key words： laser range finder；RTK；mined-out area

中圖分類號：P631.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）08-0188-02

0 引言

有用礦體被采出以后，開采區(qū)域周圍的巖體原始應(yīng)力平衡受到破壞，應(yīng)力重新分布，影響如果發(fā)展到地表，將產(chǎn)生連續(xù)或非連續(xù)的地表變形[1]。顯然采空區(qū)發(fā)生地表變形之前的DEM數(shù)據(jù)存在一定的偏差，基于此，本文介紹一種利用激光測距儀和RTK定位技術(shù)對采空區(qū)快速地形測量方法，為了更快地完成采空區(qū)的高程數(shù)據(jù)校正，利用MATLAB語言編制計算程序，該程序可以一次性完成全區(qū)的高程數(shù)據(jù)校正。在獲取高程數(shù)據(jù)時先將校正之前的地形圖數(shù)字化，然后利用插值方法計算所需校正的DEM結(jié)點高程數(shù)據(jù)，并且可根據(jù)重力地形改正的精度要求來加大高程數(shù)據(jù)的采樣密度，并通過會理天寶山鉛鋅礦區(qū)10個算例對比對計算精度進行分析。

1 采空區(qū)DEM數(shù)據(jù)存在的問題

地下礦層采空后形成的空間稱為采空區(qū)。出現(xiàn)采空區(qū)后，其上覆蓋的巖層將失去支撐，原來的應(yīng)力平衡條件被破壞，使得上覆巖層產(chǎn)生移動變形，直到破壞塌落，最后導(dǎo)致地表變形破壞，地表大面積滑坡、下沉、凹陷[2]。以會理天寶山鉛鋅礦區(qū)采空區(qū)為例，如圖1所示，在會理天寶山鉛鋅礦區(qū)采空區(qū)的地表發(fā)生了大面積的滑坡、下沉、凹陷，導(dǎo)致在地表變形之前的高程數(shù)據(jù)存在一定的偏差，不利于用來進行重力近區(qū)地改，由于再次進行遙感測繪，工作量大，效率低，不能滿足當前重力地改工作的需要，因此采用一種利用激光測距儀和RTK定位技術(shù)對采空區(qū)快速地形測量方法，校正采空區(qū)高程數(shù)據(jù)。

2 工作流程

2.1 在采空區(qū)選取固定測點

以在會理天寶山鉛鋅礦區(qū)的采空區(qū)實際工作為例，在采空區(qū)上選取10個測點。為了更加精確個測點的高程數(shù)據(jù)，在礦區(qū)地形標定點和測點各放置一臺RTK，并利用激光測距儀測量固定測點某些方位延伸的散裂點到固定測點的水平距離和垂直距離，并標記測點延伸的散裂點是否是邊界點，本次工作獲得25個邊界點。

2.2 數(shù)字地形圖的準備

①將地形圖掃描到計算機中，對掃描圖進行配準，采用Autocad與MAPGIS等軟件將地形圖數(shù)字化，得到北京54坐標系下地形圖的橫坐標、縱坐標、高程值。

②根據(jù)地形標定點的RTK獲取10個測點地形數(shù)據(jù)，以及測點延伸的140個散裂點地形數(shù)據(jù)。

2.3 選取出數(shù)字地形圖中需要修改的地形數(shù)據(jù)

利用matlab繪制出各邊界點圖像，將邊界點用2條線相連，分為上下兩個部分，如圖2所示，然后選取出數(shù)字地形圖中在兩邊界線之內(nèi)的網(wǎng)格節(jié)點數(shù)據(jù)，本次工作共選取出172個網(wǎng)格節(jié)點數(shù)據(jù)。

2.4 使用Matlab語言編制程序計算結(jié)點高程值

將一些散裂點的高程數(shù)據(jù)利用數(shù)學(xué)中的插值方法（雙線性插值方法、最近鄰插值）轉(zhuǎn)換成一定的網(wǎng)格間距的結(jié)點高程值，插值出待校正各網(wǎng)格結(jié)點的高程值，并依此校正采空區(qū)的高程數(shù)據(jù)庫。

3 計算結(jié)果的精度分析

準確值x與其測量值x*之差稱為近似值x*的絕對誤差[3]。在數(shù)值計算中，記為e（x*）=x*-x，簡記為e*。以10固定測點的高程數(shù)據(jù)作為準確值，以插值計算出10個固定點的高程數(shù)據(jù)作為測量值，得到10個測點的絕對誤差，其絕對誤差如表1所示。

4 結(jié)語

本文詳細介紹了一種利用激光測距儀和RTK定位技術(shù)對采空區(qū)快速地形測量方法，利用MAPGIS等軟件將地形圖數(shù)字化，通過MATLAB選取出待校正的地形網(wǎng)格節(jié)點并插值出待校正的地形網(wǎng)格節(jié)點高程數(shù)據(jù)。

由表1各測點精度對比發(fā)現(xiàn)，有測點的絕對誤差絕對值達到1.5673m。誤差還是較大，我們可以根據(jù)重力地形改正的精度要求來加大散裂點的采樣密度，減小誤差。因此建議在采空區(qū)等地表地形發(fā)生改變的地區(qū)采用本文的快速地形測量方法。

參考文獻：

[1]孫超，薄景山，劉紅帥，齊文浩.采空區(qū)地表沉降影響因素研究[J].吉林大學(xué)學(xué)報，2009，39（3）：498-502.

[2]吳兆營，薄景山，杜國林，劉德東，劉紅帥.采空區(qū)對地表穩(wěn)定性的影響[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2004，13（2）：140-144.

[3]黃明游，劉播，徐濤.數(shù)值計算方法[M].科學(xué)出版社，2005.