矿山测量中的数字化测量技术整合运用.pdf

世界有色金属2023年7月下20测绘技术Mapping technology矿山测量中的数字化测量技术整合运用焦杨（河南省地质研究院，河南 郑州 4 5 0 0 1 6）摘 要：在矿山勘测中，测绘工程包括勘测地形、勘测矿区位置、勘察当地的自然环境等，其中数字技术的应用十分关键，与常规的测量方式不同，数字化测量技术使测量数据和结果更为精确，工作时间缩短，使整个工作过程更流畅和有效。金属矿企业要根据实际的测量条件，对数字化测量技术进行探索和创新，建立起一整套的数字技术工作系统，持续提高数字测量技术的工作效率和准确性。例如，在实际工作中采用数字测量技术，其结果比常规的测量结果更为精确，经过电脑的精密加工，其结果更具可行性，这对矿山的开采工作起到了很大的作用，使矿山的生产效率和质量得到了极大的改善。基于此，本文对数字测量技术的优越性及在矿山测量中的应用现状进行了探讨。关键词：数字测量技术；矿山测量；应用中图分类号：T D 1 7 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 4-0 0 3.-3Integrated Application of Digital Measurement Technology in Mine SurveyingJIAOYang(He n a n A c a d e my Of G e o l o g y,Z h e n g z h o u 4 5 0 0 1 6,C h i n a)Abstract:I n mi n i n g s u r v e y i n g,s u r v e y i n g a n d ma p p i n g e n g i n e e r i n g i n c l u d e s s u r v e y i n g t e r r a i n,s u r v e y i n g mi n i n g a r e a l o c a t i o n,s u r v e y i n g l o c a l n a t u r a l e n v i r o n me n t,e t c.T h e a p p l i c a t i o n o f d i g i t a l t e c h n o l o g y i s c r u c i a l.Un l i k e c o n v e n t i o n a l s u r v e y i n g me t h o d s,d i g i t a l s u r v e y i n g t e c h n o l o g y ma k e s me a s u r e me n t d a t a a n d r e s u l t s mo r e a c c u r a t e,r e d u c e s w o r k t i me,a n d ma k e s t h e e n t i r e w o r k p r o c e s s s mo o t h e r a n d mo r e e f f e c t i v e.Me t a l mi n i n g e n t e r p r i s e s s h o u l d e x p l o r e a n d i n n o v a t e d i g i t a l me a s u r e me n t t e c h n o l o g y b a s e d o n a c t u a l me a s u r e me n t c o n d i t i o n s,e s t a b l i s h a c o mp l e t e d i g i t a l t e c h n o l o g y w o r k s y s t e m,a n d c o n t i n u o u s l y i mp r o v e t h e e f f i c i e n c y a n d a c c u r a c y o f d i g i t a l me a s u r e me n t t e c h n o l o g y.F o r e x a mp l e,i n p r a c t i c a l w o r k,t h e u s e o f d i g i t a l me a s u r e me n t t e c h n o l o g y r e s u l t s i n mo r e a c c u r a t e r e s u l t s t h a n c o n v e n t i o n a l me a s u r e me n t s.A f t e r p r e c i s e p r o c e s s i n g b y c o mp u t e r s,t h e r e s u l t s a r e mo r e f e a s i b l e,w h i c h h a s p l a y e d a s i g n i f i c a n t r o l e i n mi n i n g w o r k a n d g r e a t l y i mp r o v e d t h e p r o d u c t i o n e f f i c i e n c y a n d q u a l i t y o f t h e mi n e.B a s e d o n t h i s,t h i s a r t i c l e e x p l o r e s t h e a d v a n t a g e s o f d i g i t a l me a s u r e me n t t e c h n o l o g y a n d i t s a p p l i c a t i o n s t a t u s i n mi n i n g s u r v e y i n g.Keywords:D i g i t a l me a s u r e me n t t e c h n o l o g y;Mi n e s u r v e y i n g;a p p l i c a t i o n收稿日期：2 0 2 3-0 5作者简介：焦杨，男，生于1 9 8 6 年，汉族，河南郑州人，本科，学士，中级工程师，研究方向：工程测量。随着我国经济的发展和科学技术的发展，将信息化技术应用于各个领域已是大势所趋。作为国家的重要产业，将数字测量技术引入到矿山工作过程中较为重要。数字化测量技术凭借其本身的优越性，在各个领域发挥着重要的作用。该方法已广泛用于国内的矿山测量。因此，在国内的矿山勘测工作中，把数字技术作为主要的测量手段1。本文对数字测量技术在矿山测量中的应用进行了探讨和阐述。1 新型数字化测绘技术内容分析1.1 地图数字化技术传统的勘探工作，是由工作人员亲自到现场勘察，人工记录调查资料，从而掌握矿区的地质状况。这种方法对测量师的要求很高，不但要有丰富的勘探经验，而且要有良好的身体素质。若施工规模过大，或矿山地势较陡，不易攀登，则会给勘探工作带来困难，对地图的绘制造成不利影响。地图数字化技术是近20年来发展起来的一项新技术，它将计算机、GPS等各种先进技术结合起来，具有较高的自动化和智能化水平2。在地图勘探方面应用了数字地图技术，利用电子技术对测绘设备进行扫描，可以避免在工程地质勘探过程中出现的种种弊端，从而大大提高了工作的工作效能，并将所采集到的全部工程地质资料全部录入电脑。同时，通过计算机中的软件及其它仪器对矿山进行整体的位置与设计，使之能够更好地进行科学、合理的测量，大大减少了测量工作的耗时，提高了测量的精度。另外，该技术可以实现对不同区域的地理、地形进行即时的监测，提高了地图绘制的便捷、自动化和智能化程度。1.2 数字化成图技术在常规的地质勘探和测量中，要把现场勘察的资料进行分类，绘制出整个工程区域。这种工作不仅量大、耗时长，对制图技术水平和工作实践都有很大的需求。另外，因为是根据现场工作人员的现场勘察资料，若工作人员缺乏工作经历或疏忽，地理位置的资料有很大偏差，而数字制图技术可以很好地克服以上问题，通过采用全站仪器、电子说明书等手段，将实际的实测资料与高技术的电子器件和软件有机地融合在一起，对所收集到的资料进行归类，并且展示了不同的人所需的资讯3,4。这样的作业方法减轻了测量的困难和工作量，不仅提高了工作的效率，而且节约了大量的时间，精度也有了很大的提升，数字化成图技术把测量工作推向了一个新的高度。2 数字化测量技术在矿山测量中的优势2.1 直观性数字化测量技术能让人们更容易的了解被测成果，通过2023年7月下 世界有色金属21测绘技术Mapping technology数字技术，可以通过计算机技术来对数据进行数值模拟，例如通过对矿山的地貌进行分析，地形等元素能被可视化地显示在显示屏上，工作人员可以根据这些数据进行下一步的采矿作业。数字信息的优势是能够把数据转换成特定的图片和图形，工作人员可以通过可视化的方式了解项目的执行，便于项目的实施。该数字测试技术具有的模拟和仿真能力，对于金属矿生产具有指导意义。2.2 可操作性强数字测量技术能快速准确地获取大量的资料，对地势较为陡峭的区域也能进行动态勘探。这种方法可以减少人工测量引起的资料错误，减少人工投入的次数，保证工作人员的人身安全。对普通员工而言，通过短期的训练即可熟练地掌握其使用技术5。在矿山勘探工作中，数字测量技术具有广泛的应用前景。而且，数字技术的工作效率更高，经过短暂的处理，可以获得更多的图像，为下一步的采矿工作奠定了基础。2.3 精确度高，适用范围广数字化测量技术具有广泛的应用前景，在各个领域都有广泛的应用。当前使用的GPS和电脑处理软件，都是数字测量技术的一种。数字化测量技术是通过运用信息技术来创新测量工作，以提高工作效率，保障矿山生产工作的质量。传统的测绘技术要求在勘测区域内设置多个基点，由测绘工作者人工对全部基点进行测量，并对资料进行采集、记录。这种方法不仅需要操作人员的技术经验，而且存在较大的误差，从而影响整体工作的工作效率。数字制图技术与传统制图技术相比，具有较高的精度。利用GIS技术进行定位测量，不受外部测量场地的干扰，测量误差小于标准值，避免环境因素和人为因素造成的测量误差，保证了地理位置的精确性，比传统的方法更精确，提高了地图的精度。在数据采集方面使用数字地图技术，根据测绘需求，采用自动采集方式，实现了对矿山地质数据的采集，可降低工作负荷，确保测绘工作的质量和效率。另外，数字化测绘技术还可以把采集到的数据构建成三维的模型，以显示详细的地质状况。2.4 自动化水平高数字化测量技术是计算机技术和信息技术的结合，具有各自的优势。网络技术的运用，可以取代传统的人工操作，例如云存储、云计算、大数据等。传统的工艺需要人工操作，而采用先进的技术，使加工过程达到自动化。通过云存储技术和云计算技术，根据地质条件和测绘要求，对相关的数据进行快速的分类，减少了人工成本，并且比人工作业的准确度更高。在不按要求的时间对数据进行处理的情况下，云存储技术保持数据的最初状态，保证了测绘人员的后续工作，并保证了数据的处理的灵活性。另外，利用数字地图技术，采集到海量的影像资料，并绘制出各种不同的图形，全面提高了资料的可视化程度，保证了地图的统一。将数据储存在电脑中，工作人员可以在很短的时间内，查找距离、方位、面积等内容，从而保证了操作的方便。2.5 便于安全存储常规的测量数据，一般记录在图纸上，容易发生损坏，而且损失率很高，不仅不能保证测量结果的精确性，而且会对项目的施工造成一定的不利影响。另外，由于矿山地理资料发生变化，不能对其进行更改，必须重新绘出地图，从而提高了测量费用。数字地图技术是保证测绘资料储存的安全保，利用网络技术和信息技术，实现了对数据信息的安全储存和信息的快速存储，解决了传统的测绘资料储存的缺点，也能保持测绘资料的精确度。另外，将测绘资料储存于电脑中，操作员可在任何时间查询资料。由于矿山变化，不需要进行多次测量，仅需要在电脑上对资料进行修正即可，从而提高工程的经济效益。2.6 提高矿山安全生产水平不管是什么行业，都要确保员工的生命安全，特别是在矿山的开采中，由于矿山的工作比较复杂，在工作的时候，危险性很大，因此要注意其工作人员安全性。由于采用了数字矿山测量技术，可以避免人工进行矿山工程测绘时的危险问题，大大降低了野外作业的繁重和安全。3 数字化测量技术在矿山测量技术中的整合运用3.1 三维可视化技术利用三维可视技术，可以从多个角度对地表和地下的地质状况进行可视化的观测，这样就可以让工作人员更好地掌握到地表和地底的情况。即在进行矿山勘察时，若遇有地质勘探，应采用3D可视技术，根据已知的地表和地下条件，导出了矿石的分布和地下的空间资料。利用3D可视化技术要遵循如下步骤：一是采集资料，利用有关仪器测量地貌时，要迅速而精确的获取一组资料，这是一项前期工作。二是在采集了大量的测量资料后，需要进行筛选和解析，因此，筛选就是剔除某些不正确的信息。在此基础上，对其他的资料进行加工，并进行3D模型化。尤其是在进行数据处理的时候，需要使用专门的计算程序，而不是单纯的人工计算。三是建立一个三维的数据模型，然后放到一个共享的平台上，让工作人员可以参考和学习。目标是要做好测量工作，要搭建一个数据建模的交流平台，这个平台是用电脑作为媒介，把工程的3D建模的资料进行交换和学习，在这个平台上，工作人员可以随意的询问，在执行工作时，不断地进行着自我的检讨和思考。这样才能确保采矿工作的正常进行。这三大环节是3D可视技术的核心，要把握好这些环节，就能从根本上解决问题。3.2 空间信息技术尽管现在的信息空间技术已广泛应用于各个领域，包括GPS、RS、GIS等。但是，当前熟知的技术是GPS，它是一种先进的技术，可以通过使用空中的卫星来确定地球的方位。GPS导航有其独特的特性，在矿山测中应用，可确保高精度、高速率。GPS系统包括卫星、地面控制系统的信号接收，其部门分工合作，可以更好地确保精确的定位。在矿山测量中应用这种新技术，可以确保在矿山测量中准确定位，制定开采方案。在高科技的帮助下，矿山测量工作的效率得到了极大地提升6。虽然GPS对矿山的测绘工作起到了很大的作用，但也有一些问题，比如GPS在矿山中的应用还不够广泛，许多小型采矿企业都没有采用GPS，依旧是人工测量，这就直接造成了因测量资料不精确而造成的金属矿事故。因此，我国的金属矿在利用先进技术方面仍然有一些问题。3.3 数据的数字化处理技术在测量过程中，数据的处理必不可少，这个过程需要对世界有色金属2023年7月下22测绘技术Mapping technology数据进行分析和计算，这个过程是整个测量过程中的一个辅助环节，通过计算机的相关软件对数据进行分析。比如，用仪器采集到的数据，储存在电脑里，然后通过C+、VB等软件，进行数字化分析。在得到了一些结论后，根据现场的实际情况，为矿山的现场开采提供了重要的指导。虽然数字技术是一种辅助手段，但是它在金属矿勘探中是不可或缺的。3.3.1 GPS技术GPS技术，就是将GPS和导航技术与现代通信技术相结合，从而达到更高的精度。GPS系统可以为全球范围内的用户提供更准确的坐标，同时也可以为他们提供相关的时间和其他的参数，这是一种广泛应用于矿山测量的技术。可促进矿山工程测量信息化的发展。其基本原理是通过对多个卫星的测距和导航信息进行同步观测，并采用后差分法获得观测仪器的坐标。GPS观测不需要通视，位置精度满足标准，测量时效快，这对于采矿的工作来说，无疑是一个巨大的助力。3.3.2 GIS技术GIS技术以GIS为核心，通过对空间地理分布的数据进行采集、计算和存储。随着信息化时代的来临，GIS技术日益成熟，而这一技术在矿山测量中的应用也日益广泛。在进行测量时，可以将矿山地质图数据、地形图数据、土地覆盖数据等综合起来，形成相应的数据库。通过GIS技术对数据的处理和分析，可以保证矿山下一步的工作。利用GIS技术可以有效地提高信息的精确度，避免了数据的冗余。3.3.3 RS技术RS技术以遥感技术为主，它的特点是利用目标的频谱特征，无需与目标进行直接接触，可以感应到目标的特性和信息。这种技术的基本原理就是：当光线被反射到物体的表面时，会产生可视光线和非可视光线。利用光谱信息的特性，可以得到物体的自然、物理、形状、光谱等特性，从而获得目标的特定信息。比如3D激光扫描仪、机载雷达，在没有GPS信号的情况下，可以使用三维激光扫描仪进行矿区的扫描，并在各个站点之间设置目标。由此，可以对高精度的三维模型进行综合建模。在露天矿山里面，可以通过无人机上的雷达进行收集，然后调整航线的重合度，就可以进行完全的融合。RS技术在矿山的测量中得到了广泛的应用，而且操作简便，能有效地提高空间分辨率和时间分辨率。3.4 数字化绘图技术数字化绘图技术是指利用计算机网络技术，利用相应的数字绘图软件，把现实的自然环境映射到图面上。在制图过程中，需要采用电脑进行数据处理，从而使制图工作更加信息化、智能化。在进行采矿作业时，必须对地面的地质条件进行调查。这就不可能简单地估算出地下的具体情况，而是要进行一次科学的测量，绘制出一张地貌图，然后根据地图来确定可行的方案。但是，该方法的实施难度较大，需要大量的工作人员。若能将数字化测量技术应用到这一工作流程中，数字化测量技术就能将地面和地下的实际状况真实地呈现在图纸上，而数字绘图则不受尺寸的制约，所以在进行数字绘制时，不会因为图形尺寸而受到影响。数字制图技术能够确保矿山的测量精度，并能有效地提高矿山生产的工作效率。3.5 RTK技术RTK技术是基于GPS技术的一种实时测量技术，它可以实现对厘米级的精确定位。近几年，随着RTK技术的迅速发展，在矿山测量中逐渐得到了广泛的应用。采用RTK技术进行矿山测量，必须设置一个采集参考点，并将采集的数据以电磁方式传送给移动台。在采集到的资料经过整理、归类后，将有关的资料传输至资料处理系统，再由专门的软件进行处理。目前国内采用RTK法进行的测井精度已达到厘米级，大大超过常规的井下测井技术。RTK技术在地质勘查、矿山勘测中得到了广泛的应用。在采用RTK技术时，要确保所采用的参考站与其对应的流量接收机变换器的数据一致性。在此基础上，首先要对各流动站进行全面的核实和检查，把采集到的数据进行统一，并加大资料搜集力度。当前，需要对该技术的运用进行分析，确定中心坐标和采用RTK接收机的平均距离，并且精确地定位了中心线。3.6 RTK技术的运用RTK技术是一种与GPS技术密切联系的实时动态差分技术，它在矿山地质面积的测量中占有举足轻重的地位。PTK技术是利用了一种基于载波相位的动态差分测量技术，在测量的同时，对工作区的参考站和移动基站进行了标记。参考台的主要功能是以电磁方式向移动基地台发送所测得的资料，而移动基地台则负责接收与GPS系统相关的资料资讯。通过这种技术，可以把所收集到的数据通过电磁信号传输到指定的系统中。这个过程可以有效地减少数据的收集，节约大量的时间。此外，该技术在现场进行测量时，其精度可达到毫米级，这是传统的测绘方法所不具备的，有效地解决了测量工程样式、地形图绘制和勘探的各种障碍，提高了工作的工作效率。4 结论综上所述，数字化测量技术应用于矿山勘测具有自己的特殊性，能够充分发挥矿山勘测工作的优越性，并在保证矿山生产安全的前提下，提高了矿山勘测工作的工作效率。因此，在矿山勘测中，工作人员应熟悉井下测量技术的应用程序，并对数字测量技术进行正确的运用，实现了测量工作的数字化。根据现场的实际状况，合理、灵活地应用数字化测量技术，确保了测量结果的正确性，为我国采矿事业的发展添砖加瓦。1陈子江，姜亚飞.数字化测绘技术在矿山地质工程测量中的应用效果分析J.世界有色金属，2021，23（13）:32-33.2黄迅.新型数字化测绘技术在矿山地质测量工作中的应用要点J.中国金属通报，2020，15（07）:21-22.3苏丹.矿山地质工程测量中新型数字化测绘技术的有效运用J.工程技术研究，2020，5（04）:28-29.4向院.新型数字化测绘技术在矿山地质工程测量中的应用分析J.建材与装饰，2019，23（10）:225.5付帅.新型数字化测绘技术在矿山地质工程测量中的应用研究J.世界有色金属，2018，18（22）:21+23.6林波凤.新型数字化测绘技术在矿山地质工程测量中的应用研究J.世界有色金属，2017，22（24）:38-39.