劉 李， 張 利 梅

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

萊比塘(Letpadaung)銅礦位于緬甸聯(lián)邦西北部實(shí)皆省(Sagaing)南部，距該省最大的城鎮(zhèn)蒙育瓦(Monywa)直線(xiàn)距離約5 km，其地理坐標(biāo)為：北緯22°07′，東經(jīng)95°02′。礦區(qū)至蒙育瓦鎮(zhèn)有公路相通，公路里程約26 km，經(jīng)蒙育瓦鎮(zhèn)向東公路距離約110 km可抵達(dá)緬甸中部的經(jīng)濟(jì)中心曼德勒市(Mandalay)，該市有國(guó)內(nèi)及國(guó)際航班，交通方便。萊比塘銅礦礦山地形為兩座山丘(東山和西山)及中間溝谷，東部山頭標(biāo)高300 m,西部山頭標(biāo)高320 m，溝谷標(biāo)高105 m，寬約300 m。

礦區(qū)氣溫：夏季最高為43 ℃，冬季為20 ℃左右。年降雨量751 mm，降雨時(shí)間集中于每年的7～10月。年蒸發(fā)量為1 876 mm，年均相對(duì)濕度為78.8%。

風(fēng)向與風(fēng)速：3～10月的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)和東南風(fēng)；11～次年2月的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)。平均風(fēng)速為0.5～1.4 m/s。觀測(cè)到的最大平均風(fēng)速為3.66 m/s。

2 礦區(qū)測(cè)量的基本情況

緬甸萊比塘露天礦區(qū)測(cè)量的主要內(nèi)容包括礦區(qū)控制測(cè)量、礦區(qū)地形圖測(cè)繪、礦區(qū)施工放樣、礦區(qū)礦石圈定、礦區(qū)巖層與地表移動(dòng)變形測(cè)量、礦山生產(chǎn)安全監(jiān)測(cè)、礦區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施、線(xiàn)路、道路、開(kāi)挖境界、高程檢查、道路坡度及月末驗(yàn)收及制圖等工作。

萊比塘露天礦山采用的測(cè)量設(shè)備主要為瑞士Leica系列，包括Leica GPS15和全站儀LeicaTS02。

Leica GPS15定位技術(shù)在萊比塘銅礦礦區(qū)得到了普遍使用，給測(cè)量工作帶來(lái)了極大的方便，但也出現(xiàn)了較多弊端，尤其是礦區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)承包單位多、GPS測(cè)量設(shè)備多且使用頻繁，礦區(qū)測(cè)量設(shè)備主要為L(zhǎng)eica GPS15，共有6套，全部使用35 W大功率電臺(tái)，存在固定通道不夠用、經(jīng)常出現(xiàn)信號(hào)相互干擾的情況。

礦山測(cè)量采用的全站儀為L(zhǎng)eica TS系列，免棱鏡可以測(cè)距1 000 m。但因緬甸全年高溫，陽(yáng)光對(duì)激光的折射很?chē)?yán)重，實(shí)際上免棱鏡的測(cè)距只有600 m左右，且受雨季影響嚴(yán)重。

3 礦區(qū)測(cè)量設(shè)備使用時(shí)存在的問(wèn)題

GPS衛(wèi)星空間定位技術(shù)在礦山測(cè)量實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)突出，但在萊比塘礦區(qū)測(cè)量應(yīng)用中遇到了一些實(shí)際問(wèn)題。

首先，該礦山處于熱帶季風(fēng)氣候，常年高溫且礦區(qū)地形為兩邊山丘、中間為礦坑，每層按15 m的臺(tái)階高度條帶式開(kāi)挖進(jìn)而導(dǎo)致平臺(tái)幫底無(wú)法使用GPS；

其次，衛(wèi)星角度大大制約著GPS信號(hào)，每天上午9時(shí)至11時(shí)衛(wèi)星信號(hào)相當(dāng)差；另外，礦坑積水時(shí)亦無(wú)法使用GPS測(cè)量。

在上述無(wú)法使用GPS測(cè)量的情況下，我們使用全站儀進(jìn)行測(cè)量，無(wú)棱鏡600 m左右的測(cè)距能滿(mǎn)足I期采坑的測(cè)量要求，基本上解決了在GPS無(wú)信號(hào)和礦區(qū)積水的情況下無(wú)法采用GPS測(cè)量的問(wèn)題，使礦山測(cè)量工作得到了及時(shí)銜接，為礦區(qū)開(kāi)采及臺(tái)階平整度控制及時(shí)提供了測(cè)量數(shù)據(jù)。

4 礦區(qū)測(cè)量與91衛(wèi)圖助手的七參數(shù)解算

根據(jù)工程實(shí)踐，每月礦區(qū)的計(jì)劃進(jìn)度和完成情況可以用測(cè)量數(shù)據(jù)和衛(wèi)圖助手相結(jié)合進(jìn)行月末資料的查詢(xún)與對(duì)比，驗(yàn)證管理計(jì)劃進(jìn)度和完成情況的差異，分析出現(xiàn)差異的原因并為下月及后期進(jìn)度計(jì)劃規(guī)劃提供參考，從做好整體規(guī)劃上提高資源的利用率及經(jīng)濟(jì)效益。

為避免礦區(qū)測(cè)量對(duì)施工作業(yè)的過(guò)多干擾，減少測(cè)量時(shí)間，及時(shí)提供所需要的測(cè)量數(shù)據(jù)和圖紙，為礦區(qū)計(jì)劃和規(guī)劃做好服務(wù)，項(xiàng)目部引入了衛(wèi)圖助手進(jìn)行實(shí)時(shí)編輯，提取數(shù)據(jù)高程，生成三維立體圖形，真正實(shí)現(xiàn)了全圖任意角度的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)與內(nèi)業(yè)的無(wú)縫對(duì)接，避免了天氣變化對(duì)礦區(qū)測(cè)量的影響，減少了對(duì)施工的影響，消除了隱患，實(shí)現(xiàn)了全天候的應(yīng)用。對(duì)于采礦產(chǎn)量的提升具有很好的幫助效果。

91衛(wèi)圖助手的七參數(shù)是指兩個(gè)不同的坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換通常使用七參數(shù)模型(數(shù)學(xué)方程組)，在該模型中有七個(gè)未知參數(shù)，即：(1)三個(gè)坐標(biāo)平移量(△X，△Y，△Z)，即兩個(gè)空間坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)之間的坐標(biāo)差值；(2)三個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度(△α，△β，△γ)，通過(guò)按順序旋轉(zhuǎn)三個(gè)坐標(biāo)軸的指定角度，可以使兩個(gè)空間直角坐標(biāo)系的X、Y、Z軸重合在一起；(3)尺度因子K，即兩個(gè)空間坐標(biāo)系內(nèi)同一段直線(xiàn)的長(zhǎng)度比值，用以實(shí)現(xiàn)尺度的比例轉(zhuǎn)換。

計(jì)算七參數(shù)至少需要三個(gè)公共已知點(diǎn)與在兩個(gè)不同空間直角坐標(biāo)系中的六對(duì)坐標(biāo)值，才能推算出這七個(gè)未知參數(shù)。計(jì)算出這七個(gè)參數(shù)，就可以通過(guò)七參數(shù)方程組將一個(gè)坐標(biāo)系下一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換至另一個(gè)坐標(biāo)系。

4.1 求解七參數(shù)

可以通過(guò)在Auto CAD(或其他圖紙資料)中和衛(wèi)星影像圖上找三組及以上公共點(diǎn)(Auto CAD和地圖上位置對(duì)應(yīng)的三組點(diǎn))，根據(jù)這些已知點(diǎn)推求七參數(shù)值。

(1)在91衛(wèi)圖助手軟件中找到其在衛(wèi)星地圖中對(duì)應(yīng)的位置；

(2)在91衛(wèi)圖助手軟件中點(diǎn)擊七參數(shù)計(jì)算；

(3)點(diǎn)擊“點(diǎn)1”對(duì)應(yīng)的文本框，然后點(diǎn)擊“從地圖中取點(diǎn)”按鈕，即從衛(wèi)星影像中取得了“點(diǎn)1”的坐標(biāo)位置。在Auto CAD中點(diǎn)擊工具-查詢(xún)-點(diǎn)坐標(biāo)，然后點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)點(diǎn)，即可獲取點(diǎn)在Auto CAD中的坐標(biāo)，將X(橫坐標(biāo))，Y(縱坐標(biāo))填入到七參數(shù)計(jì)算對(duì)話(huà)框中，即可獲得第一組公共點(diǎn)。按照以上方法，依次找到三組以上公共點(diǎn)。

(4)點(diǎn)擊“計(jì)算七參數(shù)”按鈕，并對(duì)計(jì)算結(jié)果保存七參數(shù)，最后打開(kāi)七參數(shù)查看內(nèi)容，至此，完成了對(duì)所有數(shù)據(jù)的求解。

4.2 用91衛(wèi)圖助手軟件下載影像并通過(guò)七參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

(1)在91衛(wèi)圖助手軟件中拉框選擇范圍，然后雙擊下載，并在下載對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊“導(dǎo)出設(shè)置”。

(2)選擇“WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)高斯投影”進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

(3)在彈出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊“導(dǎo)入?yún)?shù)”。選擇并將上一步計(jì)算好的七參數(shù)值導(dǎo)入，然后點(diǎn)擊“確定”，導(dǎo)出對(duì)話(huà)框并點(diǎn)擊“確定”，下載對(duì)話(huà)框時(shí)也要點(diǎn)擊“確定”，即可進(jìn)行下載并進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，下載后的數(shù)據(jù)為T(mén)IFF格式并帶有坐標(biāo)信息。

4.3 將TIFF格式影響數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Auto CAD中，與矢量文件套合

(1)在Auto CAD中打開(kāi)DXF矢量文件。

(2)使用Insg影像導(dǎo)入Auto CAD插件，將在上一步中下載的影像數(shù)據(jù)帶坐標(biāo)導(dǎo)入到Auto CAD中，同時(shí)需要調(diào)整顯示順序，將影像作為底圖顯示，即可完成Auto CAD中影像和矢量文件的完美套合。

在91衛(wèi)圖助手軟件中加載Auto CAD文件，通過(guò)七參數(shù)實(shí)現(xiàn)影像和Auto CAD的套合。點(diǎn)擊“加載矢量”按鈕，先選擇矢量文件，再選擇84坐標(biāo)系高斯投影，然后導(dǎo)入?yún)?shù)，選擇計(jì)算好的七參數(shù)，最后點(diǎn)擊“確定”按鈕，在圖中即可實(shí)現(xiàn)地圖影像和矢量文件的完美套合。

5 將礦區(qū)測(cè)量數(shù)據(jù)與衛(wèi)圖套合使用

鑒于礦區(qū)測(cè)量的基本現(xiàn)狀：施工單位多、設(shè)備信號(hào)經(jīng)常受到干擾且測(cè)量范圍廣、測(cè)量作業(yè)工作量大，在引進(jìn)91衛(wèi)圖助手軟件后有效緩解了這種局面。

使用91衛(wèi)圖助手軟件“七參數(shù)”數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，現(xiàn)場(chǎng)只需測(cè)量部分特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)

量的部分特征點(diǎn)導(dǎo)入91衛(wèi)圖軟件進(jìn)行三維數(shù)據(jù)解算，提取衛(wèi)圖上采剝區(qū)域和排土區(qū)域堆浸場(chǎng)及礦區(qū)道路的三維數(shù)據(jù)，再根據(jù)解算數(shù)據(jù)在Auto CAD文件內(nèi)進(jìn)行展點(diǎn)處理，即可得到三維立體圖，既節(jié)省了測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，又加快了出圖時(shí)間。

為了更直觀的展現(xiàn)整個(gè)礦區(qū)的面貌，根據(jù)解算數(shù)據(jù)和截取的衛(wèi)星圖，在Auto CAD里進(jìn)行礦區(qū)測(cè)量數(shù)據(jù)展繪和地圖影像套合使用，可對(duì)整個(gè)礦區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)控制。

6 結(jié) 語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，礦山測(cè)量將會(huì)越來(lái)越智能化，通過(guò)衛(wèi)圖助手和制圖軟件的結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)了礦山測(cè)量管理的三維動(dòng)態(tài)化，對(duì)礦區(qū)采礦進(jìn)度，質(zhì)量安全可以進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理。萊比塘銅礦在測(cè)量實(shí)踐中不斷發(fā)展和完善衛(wèi)圖助手與制圖軟件的結(jié)合使用，對(duì)推動(dòng)整個(gè)礦區(qū)的管理體系進(jìn)步起到了積極的作用。