浅谈测量新技术在鹤壁市矿山测量中的应用

张志远，袁建民

（河南富昌建设工程有限责任公司，河南 鹤壁 458000）

矿山测量是采矿科学的一个分支，它是综合运用测量、地质及采矿等多种学科知识，来研究矿山勘探设计、矿区建设、矿物开采直至矿井报废整个过程中的矿山测量及矿图绘制的理论与方法、仪器设备的选型与校验、测绘工程的组织实施，以及测绘成果的验收、管理与应用。由于矿山测量工作涉及地面和井下,不但要为矿山生产建设服务,也要为安全生产提供信息，以供领导对安全生产做出决策。矿山测量的任何疏忽或粗率都会影响生产或有可能导致严重事故发生。矿山测量在矿山开采中的责任与作用都是很大的[1]。鹤壁市地质工程多样性方面的特点，导致其矿山测量工作的开展具有一定困难，储量、开采量等数据一直处于不精确的状态，但是随着新的测绘技术的出现，为测量工作的完善提供了坚实的基础，同时也能满足当地矿山测量测绘的全新要求[2]。

1 矿山测量新技术

20世纪60年代以后，随着电子、激光等技术的迅速发展，推动了矿山测量仪器设备的研发工作，陀螺经纬仪、光电测距仪、电子经纬（水准）仪、全站仪、摄影测量、GPS全球定位系统、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）等新仪器、新技术，以及计算机技术等相继在矿山测量工作中得到应用，使传统的矿山测量发生巨大变革，朝着数据采集、储存、计算和绘图数字化、自动化、可视化的方向发展。鹤壁市矿山测量工作随着新技术的日新月异也有了长足的发展，目前，应用于矿山测量工作的新技术主要有以下几种：

1.1 全站仪

近年来，全站仪得到了进一步发展。一方面，普通全站仪的稳定性、操作性得到不断改善和升级；另一方面，为适应不同的测绘环境需要，全站仪出现了很多新功能和差异化产品。例如：

（1）免棱镜功能。免棱镜测距不仅大大减轻了野外作业的强度，而且解决了有些地方无法测距的困难。免棱镜测距测程一般为200米～500米，最远可达2000米。免棱镜全站仪代表了全站仪便捷化的发展方向。

（2）可视对中、可视照准功能。这种全站仪的对中器能发出红色光线，在地面控制点上形成一个很小的红色斑点，可满足对中误差1毫米左右。

（3）电子气泡功能。电子气泡的分辨率（灵敏度）为2″/mm，远高于普通的圆水准器和管水准确，能提高仪器的整平精度。

（4）跟踪锁定功能。开启跟踪锁定功能，手动照准棱镜，进行初始化测距，让仪器“记住”棱镜。以后棱镜移动，仪器自动跟踪棱镜，当棱镜短暂停留时，进行测量并记录。

（5）遥控测量技术。棱镜杆上装有一个全站仪的操作面板，与全站仪无线连接，一个人可以在镜站上实现对全站仪的各种操控，完成测量工作[3]。

1.2 “3S”技术

“3S”技术是由全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和遥感（RS）组成的一个有机的整体。GPS用于实时快速地提供目标的空间位置；RS用于实时快速地提供目标及其环境的几何与物理信息及各种变化，发现地球表面上的各种变化并对GIS进行数据更新；GIS用于对多种来源时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取。

GPS具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，可广泛应用于各种领域。GIS由计算机系统、各种地理数据和用户组成，通过计算机对各种地理数据统计、分析、合成和管理。RS利用遥感器从空中探测地面物体性质，具有大范围获取数据资料，获取信息速度快、周期短，信息量大的特点。三种技术手段有机结合进行互补，可提高矿山测量的工作效率，如GPS与GIS结合可以对矿山危险源进行监测，可实现远程数据采集并对收集的数据进行实时分析；RS与GIS结合可对土地的利用情况和分布规律进行实时动态监测。

1.3 惯性测量系统

惯性测量系统是通过惯性元件（陀螺仪和加速度计等）感受载体在运行过程中的加速度，由计算机对输入的加速度进行两次积分，便可得出该载体在空间的位置变化，以确定载体的位置和地球重力场参数的组合系统。

惯性测量系统通常分为平台式系统和便捷式系统，当其与GPS系统组合成一个新系统后，则会成为高精度和定位的未来发展方向之一。两者组合后，其性能之间能够实现有效的优势互补，不仅能够对较大面积的土地进行地质测量和参数处理，而且还能够自动的建立三维模式框架立体图进行总览，使定位和导航精度的稳定性能够得到有效的保证。在实际矿山测量工作中，惯性测量系统通常都是在矿山井下测量中进行应用。

1.4 三维激光扫描

三维激光扫描是通过高速激光扫描测量的方法，在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量，所发射的红外线光束，一旦接触到物体，光束立刻被反射回扫描仪，扫描仪将获得的激光点信息进行处理并自动存储和计算，快速、高精度地获取被测对象表面的三维坐标数据和信息，所有的三维数据都能够被直接地采集，在矿山测量中具有可靠性和真实性。由于它远离开采作业区，安全系数高，所以特别适用于鹤壁市复杂地形的矿山测量。

三维激光扫描技术有以下特点：①非接触测量。采用非接触扫描目标的方式进行测量，直接采集物体表面的三维数据，可用于解决危险、复杂环境以及人员难以到达的情况；②数据采样率高。目前，激光扫描仪采样点速率可达到数万到数十万点/秒，采样速率是传统测量方式难以比拟的；③主动发射扫描光源。扫描过程中可以不受环境的约束；④高分辨率。可对目标进行高密度的三维数据采集，从而达到高分辨率的目的；⑤数字化采集。采集的数据是直接获取的数字信号，具有全数字特征，易于后期处理及输出。

2 结语

在科技日新月异的今天，各种测量新技术层出不穷，把测量新技术充分应用在矿山测量中就显得十分重要，寻求先进的测量方式，使测绘技术不断成熟，培养能熟练掌握新技术的测量团队，才能更好的服务于矿山测量。