王曉東

（中國(guó)黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 滿(mǎn)洲里 021400）

對(duì)于露天金屬礦山來(lái)說(shuō)，想要對(duì)其內(nèi)部資源進(jìn)行開(kāi)采，無(wú)論是前期的設(shè)計(jì)過(guò)程，還是后期恢復(fù)該區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的環(huán)節(jié)，均需要采用新技術(shù)對(duì)金屬礦山進(jìn)行測(cè)繪。但由于礦山開(kāi)采過(guò)程的特殊性，危巖體在開(kāi)采過(guò)程中大面積形成，使得較多的開(kāi)采礦山區(qū)域難以深入進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。在這種情況下，應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)確定區(qū)域數(shù)據(jù)不僅難度較大，同時(shí)給測(cè)繪人員帶來(lái)了極大的安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)應(yīng)得出的數(shù)據(jù)也難以保證其準(zhǔn)確性。因此，測(cè)繪人員應(yīng)就當(dāng)下的幾種測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入分析，在保證其工作效率的同時(shí)，最大程度的降低測(cè)繪人員的工作安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 露天金屬礦山測(cè)量?jī)?nèi)容

對(duì)露天金屬礦山進(jìn)行測(cè)量，不僅包括地形測(cè)量與礦山控制區(qū)域測(cè)量，同時(shí)應(yīng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性以及開(kāi)采儲(chǔ)量進(jìn)行深入探究，從而保證礦山開(kāi)采過(guò)程中人員的安全性以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[1]。對(duì)于露天金屬礦山開(kāi)采過(guò)程來(lái)說(shuō)，需要測(cè)量的數(shù)據(jù)內(nèi)容非常多，其對(duì)應(yīng)的內(nèi)容與環(huán)境所需要的測(cè)量方法有著諸多不同，選擇合適的測(cè)量方法，才能保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度與應(yīng)用效果。

2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

相較于傳統(tǒng)的礦山測(cè)繪技術(shù)，新的測(cè)繪技術(shù)在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中表現(xiàn)出了諸多的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。第一是測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用后得出的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度較高。傳統(tǒng)技術(shù)下進(jìn)行的礦山測(cè)繪想要得出不同區(qū)域的各類(lèi)數(shù)據(jù)，大多以人工測(cè)量為主，但這種測(cè)繪方式不僅效率極低，且得出的數(shù)據(jù)誤差也較大[2]。當(dāng)前的新型測(cè)繪技術(shù)以電子儀器的應(yīng)用為主，測(cè)繪效率較高且得出的最終結(jié)果有著較高的準(zhǔn)確度；第二是數(shù)字化。應(yīng)用的新型測(cè)繪技術(shù)中由于融入了諸多的先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，得出的不僅僅是地形數(shù)據(jù)，同時(shí)也將其對(duì)應(yīng)的圖像以數(shù)字化的方式快速傳輸?shù)礁鱾€(gè)基站；第三是自動(dòng)化。新型的測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，無(wú)論是測(cè)量還是最終的繪圖，由于融入了諸多的自動(dòng)化設(shè)備，各個(gè)環(huán)節(jié)均具有自動(dòng)化特征，測(cè)繪工作的效率極高；第四是多樣化。傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用主要以數(shù)據(jù)二維平面圖展現(xiàn)出來(lái)，但新型測(cè)繪技術(shù)卻可以在計(jì)算機(jī)的輔助下將金屬礦山的地形地貌等以三維立體化的方式展現(xiàn)出來(lái)。

3 幾種常見(jiàn)的測(cè)繪技術(shù)

（1）全站儀。作為一種將機(jī)械、電力等融為一體的高科技測(cè)量設(shè)備，全站儀一直以來(lái)都是各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中不可或缺的主要測(cè)量設(shè)備，其在金屬礦山開(kāi)采過(guò)程中的應(yīng)用不僅幫助工作人員對(duì)水平角以及斜距等數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)測(cè)繪人員的工作效率也被大大提升。使用全站儀進(jìn)行測(cè)量作業(yè)時(shí)，應(yīng)結(jié)合地面與井下的地形地貌特征，建立完整的測(cè)繪控制平臺(tái)，將全站儀與控制平臺(tái)結(jié)合使用能夠快速建立金屬礦山區(qū)域特征所對(duì)應(yīng)的立體數(shù)據(jù)庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)礦山礦層以及地表等地形基本數(shù)據(jù)的快速收集，為后續(xù)的施工作業(yè)提供了有效的理論依據(jù)[3]。生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，全站儀不僅可以快速處理與收集數(shù)據(jù)，同時(shí)也幫助工作人員在惡劣的環(huán)境下完成地面以及地勢(shì)的測(cè)繪過(guò)程，大大減少了人工工作成本，因此全站儀也成為了應(yīng)用最為廣泛的幾種測(cè)繪技術(shù)之一。

（2）GPS。GPS技術(shù)在人們的日常生活中應(yīng)用極為廣泛，由于我國(guó)的絕大部分礦山地勢(shì)環(huán)境具有復(fù)雜化的特征，利用傳統(tǒng)的測(cè)繪方法測(cè)繪礦山的地形地貌等數(shù)據(jù)十分困難，復(fù)雜的地形地貌使得人們?cè)谶M(jìn)行實(shí)地測(cè)量時(shí)有著較大的危險(xiǎn)性。而工作人員在應(yīng)用GPS技術(shù)時(shí)，通過(guò)選擇遠(yuǎn)程定位點(diǎn)能夠快速對(duì)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，極大的提升了測(cè)繪安全性。另外由于GPS技術(shù)受到周?chē)h(huán)境因素的影響較小，不僅操作起來(lái)較為簡(jiǎn)單，收集的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度也較高，在地形監(jiān)測(cè)以及環(huán)境數(shù)據(jù)收集環(huán)節(jié)，GPS技術(shù)發(fā)揮了十分重要的作用。

（3）ISS測(cè)繪。慣性測(cè)量技術(shù)也被稱(chēng)之為ISS測(cè)繪技術(shù)，通過(guò)將計(jì)算機(jī)加速度計(jì)量器以及陀螺儀等機(jī)械設(shè)備的整合，能夠快速確定對(duì)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體的相對(duì)地面的加速度。這一測(cè)繪方式由于受周?chē)h(huán)境因素的影響較小，因此不受復(fù)雜環(huán)境條件的限制且自動(dòng)化的測(cè)量程度較高。通常情況下，該技術(shù)與GPS技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用。首先利用GPS技術(shù)對(duì)井下施工作業(yè)的區(qū)域進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)定位，對(duì)施工環(huán)境以及礦山的表面地形等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面測(cè)量，最后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，為后續(xù)的礦山開(kāi)采工作提供基本的數(shù)據(jù)支持。

4 SDCORS在露天金屬礦山測(cè)量中的應(yīng)用

（1）技術(shù)概述。SDCORS是數(shù)字通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及氣象分析預(yù)報(bào)等先進(jìn)技術(shù)的整合結(jié)果，這使得SDCORS有極大的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。其主要由數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸中心以及基礎(chǔ)站網(wǎng)等部分組成，并通過(guò)整合區(qū)域氣象環(huán)境數(shù)據(jù)使其具有空間信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用特征，具有不間斷的應(yīng)用特性，現(xiàn)如今已經(jīng)逐漸成為了區(qū)域坐標(biāo)框架建設(shè)與功能維持的重要手段。

（2）控制測(cè)量。想要對(duì)礦區(qū)各區(qū)域進(jìn)行測(cè)量控制，控制技術(shù)的測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性環(huán)節(jié)是保證數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性以及技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮的重要基礎(chǔ)。金屬礦山露天開(kāi)采由于施工的特殊性，有高等級(jí)特征的周邊控制點(diǎn)被開(kāi)采過(guò)程破壞的極其嚴(yán)重，需要對(duì)控制點(diǎn)的可用性以及兼容性進(jìn)行深入分析。但由于其中的大部分均已無(wú)法在正常條件下進(jìn)行使用，因此一般進(jìn)行平面控制測(cè)量時(shí)均以基準(zhǔn)站為起算點(diǎn)，利用靜態(tài)測(cè)量方法對(duì)區(qū)域的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。基準(zhǔn)站長(zhǎng)期觀測(cè)以及高等級(jí)控制點(diǎn)聯(lián)合監(jiān)測(cè)的方式，使得得出的區(qū)域數(shù)據(jù)具有精準(zhǔn)度高的特性。在應(yīng)用該種測(cè)量方式時(shí)，不需要設(shè)置大量的信息接收機(jī)，利用固定的基礎(chǔ)站即可進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與測(cè)量，大大減少了測(cè)量成本。為保證數(shù)據(jù)的測(cè)量精度，應(yīng)根據(jù)周?chē)沫h(huán)境情況適當(dāng)對(duì)靜態(tài)觀測(cè)時(shí)段的長(zhǎng)度進(jìn)行延長(zhǎng)，時(shí)間通常在120分鐘以上。

（3）地形測(cè)量。這種技術(shù)在對(duì)地形數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與分析時(shí)通常與全站儀相結(jié)合，應(yīng)根據(jù)區(qū)域環(huán)境的具體特征選擇合適的數(shù)據(jù)測(cè)量分析方式。若是沒(méi)有較為明顯的遮擋物，且信號(hào)較好，那么可以直接采用此種技術(shù)對(duì)零散數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；若不能獲得固定點(diǎn)，那么對(duì)該區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)首先使用RTK技術(shù)設(shè)置圖根控制點(diǎn)，隨后在其基礎(chǔ)上結(jié)合應(yīng)用全站儀進(jìn)行零散數(shù)據(jù)的采集與分析。

部分礦區(qū)面積較小使得其可以在已經(jīng)確定的礦區(qū)控制點(diǎn)基礎(chǔ)上，對(duì)區(qū)域坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后即可按照相關(guān)的工程測(cè)量規(guī)范，對(duì)區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與分析。測(cè)繪過(guò)程中應(yīng)注意首先確定各類(lèi)儀器的測(cè)量交界區(qū)域，從而避免重復(fù)測(cè)量現(xiàn)象出現(xiàn)。使用此種技術(shù)進(jìn)行圖根點(diǎn)測(cè)量時(shí)，無(wú)論哪一個(gè)圖根點(diǎn)通常都需要觀測(cè)兩次，對(duì)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)若是數(shù)據(jù)滿(mǎn)足平面位置較差小于三厘米、高程較差小于五厘米的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，那么就可以取數(shù)據(jù)的平均值作為本次觀測(cè)的最終數(shù)據(jù)。測(cè)量完成后，需要將得出的數(shù)據(jù)延伸至圖形編輯軟件中，結(jié)合礦山的環(huán)境條件將地形地貌繪制成圖，并對(duì)有疑問(wèn)的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)注以便后期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)核實(shí)。地形圖繪制完成后，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣檢測(cè)，根據(jù)數(shù)據(jù)檢測(cè)過(guò)程編制技術(shù)總結(jié)報(bào)告，經(jīng)二次檢驗(yàn)合格后方可正常使用。

5 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量

（1）技術(shù)概述。無(wú)人機(jī)是一種無(wú)人駕駛航空器，其由于具備無(wú)線(xiàn)遙控設(shè)備，以一對(duì)應(yīng)程序能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字遙感設(shè)備的自動(dòng)化拍攝，從而對(duì)區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查與監(jiān)測(cè)。這種新型的數(shù)據(jù)采集方式具有成本低以及工作效率高的特征，也操作起來(lái)較為靈活，尤其是在具有特殊地形特征的金屬礦山數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中，更是充分發(fā)揮了其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

（2）針對(duì)露天金屬礦山的測(cè)量流程。無(wú)人機(jī)對(duì)金屬礦山區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí)，主要包括平差處理、賣(mài)藝航空攝影以及數(shù)據(jù)輸出的，低空攝影的方式使得其能夠?qū)χ付▍^(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行完成采集，同時(shí)實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的快速輸出，遠(yuǎn)程控制的特點(diǎn)大大提升了工作人員數(shù)據(jù)采集過(guò)程的安全性。

6 地面三維激光掃描

（1）技術(shù)概述。地面三維激光掃描是一種新型的空間信息數(shù)據(jù)獲取手段，通常由軟件控制系統(tǒng)、掃描儀旋轉(zhuǎn)平臺(tái)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等部件組成，由于其具有快速收集復(fù)雜環(huán)境地形數(shù)據(jù)的應(yīng)用特性，對(duì)復(fù)雜區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí)具有天然的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)區(qū)域目標(biāo)三維模型的快速構(gòu)建。

該技術(shù)的工作原理是首先發(fā)射激光脈沖，用反光鏡的快速旋轉(zhuǎn)過(guò)程將激光脈沖定位到目標(biāo)區(qū)域，反復(fù)掃描幫助儀器快速確定距離，并根據(jù)角度的變化得到區(qū)域地形控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，經(jīng)過(guò)軟件處理后最終形成區(qū)域地形的三維圖。

對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行掃描前，應(yīng)首先利用全站儀與GPS技術(shù)在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)布設(shè)一些掃描控制點(diǎn)，將這些控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳后，能夠?qū)⑵渥鴺?biāo)系數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為絕對(duì)大地坐標(biāo)系，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)內(nèi)容。

（2）工作流程。利用地面三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行金屬礦山的區(qū)域數(shù)據(jù)采集與分析，可以將其分為外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集以及前期規(guī)劃設(shè)計(jì)等操作步驟。通過(guò)對(duì)場(chǎng)地的勘探以及掃描站點(diǎn)的布置，能夠幫助進(jìn)行后期的數(shù)據(jù)整合并重建該區(qū)域的地形模型，最終完成模型可視化以及數(shù)據(jù)整理的過(guò)程，為模型的應(yīng)用服務(wù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。相較于傳統(tǒng)的人工測(cè)繪方式，地面三維激光掃描技術(shù)能夠?qū)θ藛T暫時(shí)無(wú)法到達(dá)的特殊區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這種信息采集方式相較于傳統(tǒng)的單點(diǎn)采集模式，獲取較為簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量獲取甚至能夠達(dá)到30萬(wàn)點(diǎn)每秒，外業(yè)工作的時(shí)間被大大縮短使得工作效率有了大幅度的提升，在獲得具有高精度特性的三維數(shù)據(jù)后能夠快速根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維模型的構(gòu)建。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，利用新型的測(cè)繪技術(shù)不僅能夠有效提升測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)由于新技術(shù)的應(yīng)用能夠避免人們進(jìn)入到特殊的地形環(huán)境，從而降低安全事故的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。希望未來(lái)這些新型技術(shù)能夠在實(shí)踐過(guò)程中不斷得到更新與發(fā)展，為智能化數(shù)據(jù)測(cè)量工作提供更為完善的技術(shù)支持。