白 玉

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定 071000）

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展離不開科學(xué)、合理的經(jīng)濟(jì)政策和礦產(chǎn)資源的支撐。相應(yīng)行業(yè)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求日益增長(zhǎng)，要滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，必須加大對(duì)礦山測(cè)量技術(shù)的研究力度。近年來，隨著科技水平的不斷提高，以數(shù)字建模為導(dǎo)向的新型數(shù)字測(cè)繪技術(shù)在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。利用數(shù)字測(cè)繪技術(shù)，可以輕易地解決許多傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)難以解決的問題，大大降低工作的難度，而且它的精度非常高，可以幫助測(cè)量者避免許多潛在的危險(xiǎn)，確保工作的安全。

1 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1 自動(dòng)化程度高

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)可以與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，利用CASS、AUTOCAD等測(cè)繪軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信息的自動(dòng)計(jì)算、分析和識(shí)別，最后能正確選取所需要的圖形，保證地圖的美感和準(zhǔn)確性。

1.2 高精度測(cè)繪

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在測(cè)量中的準(zhǔn)確性和可靠性得到了充分的驗(yàn)證。礦山地質(zhì)工程測(cè)量工作離不開礦山地質(zhì)資料的支持，所以如何確保資料資料的準(zhǔn)確性是非常關(guān)鍵的。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是把礦山地質(zhì)簡(jiǎn)化為坐標(biāo)，利用坐標(biāo)的位置來構(gòu)建分析模型，從而加速了測(cè)繪項(xiàng)目的進(jìn)度，有效地減小人工測(cè)量誤差所造成的負(fù)面影響，同時(shí)也可以有效地降低因數(shù)據(jù)不精確而造成的分析錯(cuò)誤。

1.3 便利的資料儲(chǔ)存

利用數(shù)字測(cè)繪技術(shù)，通過對(duì)礦山地質(zhì)工程的測(cè)量，可以方便地進(jìn)行礦山數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。并且數(shù)字化測(cè)繪的安全性和保密性更高，可以避免許多不必要的數(shù)據(jù)保存、存放等環(huán)節(jié)，并在不影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)字化產(chǎn)品的操作、存儲(chǔ)進(jìn)行了優(yōu)化。

1.4 高度集成

在常規(guī)的礦山地質(zhì)地形測(cè)量中，當(dāng)測(cè)量對(duì)象數(shù)量多、程序復(fù)雜的時(shí)候，常常需要人工分段、分類管理，導(dǎo)致總體的工作效率和測(cè)量精度都不能得到保障。利用數(shù)字化技術(shù)可以對(duì)不同的山區(qū)和地形進(jìn)行集中的地圖繪制，并對(duì)有關(guān)的資料進(jìn)行集中采集和分析。該方法具有很高的數(shù)據(jù)完整性，可以降低手工測(cè)量的誤差，具有很好的精度。另一方面，由于一體化的測(cè)量方法簡(jiǎn)單，不需要將測(cè)量對(duì)象的測(cè)量方式進(jìn)行變換，從而簡(jiǎn)化了參數(shù)設(shè)置和參數(shù)變更的過程。數(shù)字化測(cè)繪在時(shí)間和空間上都能充分發(fā)揮其優(yōu)越性，而且可以替代人工進(jìn)行24h不間斷的工作。

2 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)及其應(yīng)用

2.1 數(shù)字化處理工程測(cè)繪圖像

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中，由于某些外部因素的干擾，導(dǎo)致對(duì)工程地圖的處理不夠精確，而數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)可以有效地解決這一問題，提高原始地圖的處理精度。在對(duì)工程測(cè)繪圖像進(jìn)行數(shù)字化處理時(shí)，采用了一種層次的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，最小化原始圖層的數(shù)據(jù)以分析圖層中的某些屬性，從而迅速地獲取相應(yīng)的信息，并對(duì)其進(jìn)行有效的處理，補(bǔ)充了某些不完全的信息，為以后的工程測(cè)量提供了方便。數(shù)字制圖技術(shù)目前有三種主要的方式：智能掃描矢量輸入、數(shù)字輸入和人工追蹤矢量輸入。智能掃描向量輸入技術(shù)要求有專門的掃描儀，對(duì)所存儲(chǔ)的地質(zhì)資料、圖像資料進(jìn)行匯總，并對(duì)影像資料的要素進(jìn)行矢量加工?；A(chǔ)信息是為了在數(shù)碼輸入技術(shù)中運(yùn)用專門的數(shù)碼工具，并且需要后續(xù)的工作。手工追蹤向量輸入技術(shù)要求手工操作支持，并對(duì)圖形進(jìn)行特別的編輯。在實(shí)際應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)時(shí)，能在一定地區(qū)得到相應(yīng)的地質(zhì)資料，一般在150m～300m的標(biāo)高范圍內(nèi)，精度較高。數(shù)據(jù)信息量化的核心是獲取元數(shù)據(jù)、點(diǎn)地圖和直線地圖，以達(dá)到對(duì)地表實(shí)際狀況的仿真和評(píng)價(jià)。在實(shí)踐中，通過對(duì)地質(zhì)點(diǎn)、線、面、角的詳細(xì)信息的分析，得到全面、全面的地質(zhì)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行協(xié)調(diào)系統(tǒng)的安裝時(shí)，應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：①建立可靠、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)庫(kù)，從點(diǎn)、線、面、數(shù)據(jù)等方面盡量做到準(zhǔn)確、完整；②對(duì)圖形進(jìn)行科學(xué)的分析和處理；在建立協(xié)調(diào)體系的過程中，誤差確認(rèn)是保證數(shù)據(jù)連續(xù)性、過濾和改進(jìn)的關(guān)鍵因素。目前，我國(guó)的地質(zhì)勘探工作主要是通過向量處理軟件來完成數(shù)據(jù)的采集。在建立測(cè)繪資料資料庫(kù)時(shí)，先將主參量與不同參量的關(guān)系進(jìn)行比較，再經(jīng)資料分析，找出各類資料載體，并剔除掛于地圖上的懸垂線，從而得到較為完整、精確的圖形。

2.2 航空攝影技術(shù)

在目前的礦山地質(zhì)工程建設(shè)和測(cè)量工作中，采用數(shù)碼攝影技術(shù)，可以對(duì)地表上的數(shù)字資料進(jìn)行空中攝影，并運(yùn)用電腦技術(shù)對(duì)地表資料進(jìn)行處理，使之能有效地將地表資料綜合起來，形成有效的資料。將航空測(cè)繪數(shù)字化成圖技術(shù)用于礦山地質(zhì)的數(shù)字化測(cè)繪，可以減少工程建設(shè)中的測(cè)量費(fèi)用，提高測(cè)繪工作的效率和質(zhì)量。

2.3 DRG技術(shù)

數(shù)字柵格測(cè)繪的基礎(chǔ)是對(duì)地圖的開發(fā)，是數(shù)字制圖技術(shù)的重要組成部分。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)的測(cè)繪手段，對(duì)礦區(qū)地質(zhì)資源的工程測(cè)量資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，保證了地圖上的礦產(chǎn)資源分區(qū)的精確劃分，從而有效地促進(jìn)了礦區(qū)地質(zhì)資源的開發(fā)和利用。通過互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，相關(guān)礦山地質(zhì)資源開發(fā)人員可以迅速、方便地獲得所需的資料、數(shù)據(jù)，而無須像以往一樣進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，從而提高了數(shù)據(jù)的流通和使用效率。要在礦山地質(zhì)勘察中推廣這項(xiàng)技術(shù)，各有關(guān)部門必須密切配合，共同努力，加強(qiáng)對(duì)礦山地質(zhì)勘察的支持，確保測(cè)繪儀器的先進(jìn)性。

2.4 GIS技術(shù)

GIS利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的軟硬件技術(shù)，可以將空間中的地理信息資料進(jìn)行整理、組合，從而解決了礦山地質(zhì)工作中出現(xiàn)的各類問題。

在GIS技術(shù)的應(yīng)用中，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)越性得到了充分的體現(xiàn)。GIS可以通過使用衛(wèi)星和其他手段獲得更多的三維數(shù)據(jù)。通過對(duì)數(shù)據(jù)的整理、整合，可以對(duì)礦山地質(zhì)資料進(jìn)行全面的掌握。通過建立和完善礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，為礦山工程測(cè)量工作提供更多的參考數(shù)據(jù)，從而使測(cè)量工作中的安全問題得到及時(shí)的解決，增強(qiáng)工程測(cè)繪工作的可靠性和安全感。雖然傳統(tǒng)的地形圖可以通過坐標(biāo)來繪制，但無論是精度還是技術(shù)，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上GIS。GIS技術(shù)在當(dāng)前的應(yīng)用中最主要的作用就是將全部的數(shù)據(jù)和信息轉(zhuǎn)化成空間地圖。利用GIS技術(shù)進(jìn)行礦地質(zhì)勘查、傳統(tǒng)礦地質(zhì)調(diào)查、礦傳統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查資料的處理，都以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為主導(dǎo)。

從這些技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用來看，在地圖和測(cè)量報(bào)表中，往往存在著圖形參考信息錯(cuò)誤、輸入錯(cuò)誤等問題，而GIS技術(shù)方案能夠有效地解決這些問題。

2.5 地理信息技術(shù)

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是對(duì)數(shù)字技術(shù)的擴(kuò)展，利用地理信息技術(shù)進(jìn)行礦山地質(zhì)調(diào)查，可以有效地提高測(cè)繪資料的可靠性。礦山地質(zhì)工程測(cè)量必須編制完整的工程方案，以便為工程測(cè)量工作提供一個(gè)可行的方案。

在制定工程測(cè)量方案時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行，既要對(duì)各項(xiàng)目的工作進(jìn)行清楚的規(guī)劃，又要防止重復(fù)，這樣才不會(huì)造成資源的浪費(fèi)。利用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，可以對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施狀況進(jìn)行預(yù)報(bào)，并對(duì)未來礦山地質(zhì)工程的可行性進(jìn)行分析探討。同時(shí)，結(jié)合礦區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行了全面的分析，不能只考慮到礦產(chǎn)資源的大小而忽視周圍的環(huán)境，既要兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展，又要兼顧生態(tài)環(huán)境，不能因?yàn)檫@一點(diǎn)而影響到雙方的動(dòng)態(tài)平衡。

2.6 礦山地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)的軟件開發(fā)

采用數(shù)字測(cè)繪技術(shù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的測(cè)量、處理，以確保數(shù)據(jù)的高效、安全。采用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，將內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)注冊(cè)軟件相結(jié)合，以達(dá)到數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)處理等目的。

利用SURPAC軟件對(duì)所測(cè)量的目標(biāo)進(jìn)行了掃描，并預(yù)先設(shè)定了目標(biāo)的位置坐標(biāo)，使目標(biāo)的時(shí)間軸與位置的分布信息得到了準(zhǔn)確的匹配，從而大大地提高了數(shù)據(jù)的采集和處理速度。

此系統(tǒng)還可以對(duì)各種測(cè)量方法進(jìn)行有效的記錄，為今后的測(cè)繪工作提供了有力的借鑒。在礦山立體構(gòu)圖中，要保證建筑的總體面積的精確計(jì)算，可以采用三維激光成形技術(shù)，對(duì)整個(gè)礦區(qū)進(jìn)行了快速的計(jì)算。

2.7 破碎步測(cè)法

目前，RTX技術(shù)已經(jīng)在礦山現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中得到了應(yīng)用。在地形平坦、障礙物較少時(shí)，利用RTX技術(shù)進(jìn)行合理的控制，并及時(shí)將有關(guān)數(shù)據(jù)反饋給相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以降低因地形復(fù)雜而造成的誤差，從而提高了測(cè)繪的安全性。在采集數(shù)據(jù)時(shí)，可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)化的方法，即對(duì)封閉區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，并將其與傳統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)特性及模式相比較，從而得到相似的地形地貌。

2.8 RTK技術(shù)

結(jié)合礦山地質(zhì)勘探實(shí)踐，采用RTK技術(shù)，取得了較好的效果。在具體的測(cè)試階段，采用動(dòng)態(tài)差分法對(duì)載波進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，對(duì)技術(shù)人員及參考站進(jìn)行標(biāo)識(shí)。通過使用電磁波，可以將基準(zhǔn)站所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，并將數(shù)據(jù)傳送給移動(dòng)基站。

在特定的工作中，移動(dòng)基站主要接收來自基站的消息。在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，該技術(shù)可以大大地提高數(shù)據(jù)的獲取速度，同時(shí)節(jié)約了大量的時(shí)間。

尤其是礦山現(xiàn)場(chǎng)勘探，其技術(shù)精確度可以達(dá)到毫米級(jí)，這是常規(guī)的測(cè)量手段所不能比擬的。礦山所面對(duì)的各類測(cè)量項(xiàng)目類型都有很大差異，在進(jìn)行地質(zhì)勘探時(shí)，會(huì)遇到各種各樣的問題。

3 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在現(xiàn)代礦山工程測(cè)量中的具體應(yīng)用

利用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行礦山工程測(cè)量工作，可以讓工作人員對(duì)礦山的環(huán)境有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。利用資料信息儲(chǔ)存方式，對(duì)有關(guān)資料進(jìn)行管理，使人員能很容易地利用資料，為礦山作業(yè)及建筑提供科學(xué)的規(guī)劃及指引。

3.1 基礎(chǔ)控制測(cè)量

首先，選擇測(cè)量點(diǎn)。在基礎(chǔ)穩(wěn)定、便于長(zhǎng)期保存的位置上，合理布置工程控制點(diǎn)，使點(diǎn)位符合航空測(cè)量的需要。

其次，埋石，然后是編號(hào)。項(xiàng)目的控制點(diǎn)是按規(guī)范及技術(shù)要求設(shè)計(jì)的澆筑混凝土電桿。操縱桿是平面樁和高程樁的組合?？偣?個(gè)檢查站，分別用LB01-LB06來表示。LB01為了達(dá)到技術(shù)規(guī)范中的技術(shù)要求，并結(jié)合工程的實(shí)際需求，選用了四等GPS觀測(cè)方式。

最后是資料的加工。采用四等GPS靜止觀測(cè)聯(lián)測(cè)CORS基站，以GDCORS參考站為出發(fā)點(diǎn)，采用武漢大學(xué)的Power Net軟件對(duì)其進(jìn)行3-D坐標(biāo)系統(tǒng)的平差，在似大地水準(zhǔn)面模型中進(jìn)行插值，獲得相應(yīng)的控制點(diǎn)。

3.2 DEM制造

根據(jù)不規(guī)則三角網(wǎng)格的基本思想，采用Terra Solid軟件對(duì)地面和非地面點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，并采用不規(guī)則三角網(wǎng)格或格網(wǎng)構(gòu)造DEM。

其生產(chǎn)工藝為：①格網(wǎng)化。在對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行修正時(shí)，按節(jié)點(diǎn)間距將點(diǎn)云坐標(biāo)插入到標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)中，點(diǎn)云數(shù)據(jù)按一定的尺寸進(jìn)行分割。②將小縫隙填滿。在對(duì)網(wǎng)格點(diǎn)滑塊進(jìn)行填充和處理的基礎(chǔ)上，采用周邊點(diǎn)的灰度來填補(bǔ)小裂縫和小黑洞，從而確保了不會(huì)出現(xiàn)黑洞。③將粗差點(diǎn)刪除。在點(diǎn)云填充后，去除了點(diǎn)數(shù)據(jù)中的突出部分，并著重于對(duì)地面與地表之間的粗差進(jìn)行處理。④產(chǎn)生浮雕圖像。對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行填充和粗差處理后，得到了浮雕圖像，點(diǎn)云數(shù)據(jù)產(chǎn)生了立體模型，以直觀的方式顯示了真實(shí)的地面狀況。⑤對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行填充、去除粗差點(diǎn)后，要對(duì)地面上的建筑物、植被等進(jìn)行過濾處理，以方便建立模型。在過濾時(shí)，要進(jìn)行過濾參數(shù)的測(cè)試，以改善資料的質(zhì)量，并將其用于過濾指令。⑥在經(jīng)過過濾之后，會(huì)有一個(gè)黑洞圖像，這個(gè)圖像主要是用來過濾物體，這個(gè)時(shí)候要用人工的方法來清除。⑦內(nèi)插。人工編輯之后，影像中會(huì)有更多的黑洞，技術(shù)人員會(huì)利用黑洞周圍的高度點(diǎn)，將黑洞填滿，這樣地面就會(huì)變得平坦。⑧對(duì)交疊區(qū)域進(jìn)行切割。通過對(duì)DEM圖像進(jìn)行插值處理，將每個(gè)圖像的邊緣交疊區(qū)域進(jìn)行剪裁，得到DEM模型。

3.3 DOM處理

數(shù)字正射影像DOM的處理過程和關(guān)鍵點(diǎn)：①影像校正的具體過程是：在軌道文件的生成過程中，采用每張照片的外方位元素、影像的相對(duì)方位和影像控制點(diǎn)的絕對(duì)方位。②圖像的調(diào)色。調(diào)整圖像的顏色、亮度和顏色的對(duì)比，減少圖像的色調(diào)差別，確保顏色的真實(shí)感，不會(huì)有均勻的處理痕跡，如果圖像有污點(diǎn)、錯(cuò)誤、扭曲、劃痕等情況，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理。③拼圖。鑲嵌線要盡量走直線，采用接近直線的光滑曲線效果最好，盡量不要選擇小角度的折線；充分保證諸如住宅密集區(qū)域等關(guān)鍵部位的完整性。

4 結(jié)語

總之，礦山工程測(cè)量是一項(xiàng)浩大而又繁雜的工作，既要保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，又要便于以后的管理和科研工作，使其具有較高的技術(shù)水平，以適應(yīng)礦山地質(zhì)工作的要求。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了工程測(cè)量的發(fā)展，將多種先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)為工程測(cè)量注入了新的活力，越來越受到人們的重視，并已廣泛應(yīng)用于各類工程測(cè)量領(lǐng)域。