论文部分内容阅读
【摘要】本文通过对龙软GIS和免棱镜全站仪在矿山井下测量、资料管理过程中的实际应用，证明了使用龙软GIS结合免棱镜全站仪不仅能够保证矿山井巷工程施测精度，而且能够提高工作效率，在矿山测绘中具有广阔的应用前景。
【关键词】GIS；免棱镜全站仪；矿山井下测量
【中图分类号】G202 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0272-02
0.前言
礦山测量学是综合运用测量、地质及采矿学等多种学科的知识来研究和处理矿山生产过程中由矿体到围岩，从井下到地面在静态和动态下的各种空间几何问题。现今采矿业的不断发展，矿井开采深度和难度正逐渐增加，矿山生产条件和技术要求不断提高，基于矿山生产眼睛的测量工作，其重要性和复杂性也不断加大。伴随着采矿业发展出现的高产高效矿井需要新的技术手段来提供保障，更需综合运用现有技术手段来指导矿井安全生产。
1.龙软GIS应用
1.1 地理信息系统（Geographic Inform～ion System简写GIS）是以测绘为基础，以数据库作为数据存储和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术，是一门专业化系统的统称，是一个信息化的平台。GIS经过半个世纪的发展，已经成为一项成熟的系统，并且得到了广泛的应用。尤其是近年来，GIS更是以其强大的地理信息空间分析功能，在矿山的数字化进程中发挥着越来越重要的作用。龙软GIS是北京龙软公司依托北京大学先进技术，根据煤矿生产的具体特点，量身设计自主开发专门用于煤矿的地理信息系统平台，在这个平台上又分别开发有地测空间管理信息系统、通风安全管理信息系统等，这是在充分分析国内外矿山计算机软件应用现状的基础上，吸取最新的地理信息系统、计算几何、矿山各领域专题研究的理论和方法，在windows环境下，前端用VC开发，后端用SQL Server管理的专业软件。龙软GIS的开发应用使测绘资料的计算和管理有了一种全新直观明了的图形计算方法。我矿从引进使用到现在已升级至3.o版本，它极大地提高了我矿技术人员的工作效率，提升了我矿地测工作的现代化管理水平。
1.2 龙软GIS与以往煤矿使用的自动化软件相比有着许多无法比拟的优点，如比例尺转换、坐标校正、储量圈算等。随着矿山质量标准化要求的不断提高，对图纸的要求也越来越细致，矿山企业用图根据不同需求，图件比例尺更换频繁。如我部门就需要提供1：100、
1：500、1：2000、1：5000等不同比例尺的矿图，如果每份矿图都分别填绘，工作量十分繁琐，龙软GIS所拥有的经纬网、图框、地图比例尺、地图校正、裁剪图形等功能可根据不同需要制作各种比例尺图件。
上面所示两幅图形，是在一张底图上分别制作的两幅不同比例尺的矿图，图2经纬网明显比图1密集，更能给用图人员以清晰明了的观图视常。
13龙软GIS是地测系统的标准信息化软件，其主要用途有：建立测量、地质、水文、“三量”数据库管理系统，利用此系统完成日常地测数据库的操作，并根据要求对台账、报表、成果进行处理和打印；完成煤矿必须具备的各种矿图（八种矿图），在地测底图上依据最新地测数据生成并输出各地表塌陷等有关的生产图件；完成矿井生产所需的各种地测图件，如局部巷道平面图、曲线巷道施工图、巷道贯通平面图、贯通通知书等。
龙软GIS作为我国市场占有率较高的矿山地理信息系统应用软件，已经被广大矿山技术人员所熟悉、掌握，它在矿山测绘中对测量内业资料计算和外业资料的管理方面，都有着非常广泛的应用。其主要有现场数据处理、测量结果分析、数据成果校核和导线成果、矿井图件以及各种施工平面、断面图管理等，实现了地测资料、数据、图纸的微机化，且可网络共享。由于龙软GIS有功能齐全的数学计算能力和高精度的数据分析系统，误差处理可以达到inln级，能够完全满足矿山生产的需要，我们可以将所有的地测数据、工程量表格及技术文档进行分类，通过龙软GIS的计算和管理功能，方便地进行各种图件的绘制、查询，在以后的工作中，随时在图纸上进行编辑、处理。
2.免棱镜全站仪的应用
2.1 近年来随着科学技术水平的不断提高，测绘仪器也有了长足的发展，在全站仪方面正朝着稳定性、适应性、防爆免棱镜型发展。免棱镜全站仪和传统全站仪的本质区别，就是不需要使用反射棱镜等专用反射工具就能完成测距工作，免棱镜全站仪的测距由初期几十米发展到现在的数百米，稳定可靠的性能为进一步推广奠定了基础。
免棱镜全站仪在矿区地形图测绘、井下采区控制和巷道碎部测量等方面广泛应用，特别是传统测量方法不易解决的难题使用该仪器能够方便的处理。采用免棱镜全站仪测量即缩短施测时间，又降低劳动强度，提高了工作效率。尤其是在精度控制方面颇为突出，变形测量成果的准确程度，取决于变形点的选择和棱镜的放置方法，棱镜操作员的放置偏差对测量坐标数据的影响较大，如果变形量小，很可能掩盖巷道变形量的真实数值。免棱镜测距的出现，可以有效的防止上述测量误差，提高测量精度。外业使用免棱镜全站仪测量，内业使用龙软GIS处理，使矿山井下巷道数字化模型的建立更加便捷、准确。随着免棱镜全站仪硬件的进一步改进，国产化率的不断提高，配套软件的不断优化升级，免棱镜全站仪必将成为矿山井下测量人员的最好帮手。
2.2 井下测量工作的主要任务有巷道开门口放样、掘进放线、巷道断面测量、井巷围岩变形监测等，使用免棱镜全站仪与传统测量仪器的测角量边、人工攀爬设点相比，用时少、效率高且精度准确可靠，特别是施工大型硐室时，其特点尤为突出，在人力、设备不能到达或有危险的地方（如采煤工作面采空区测量），只要满足通视就可以在不影响生产的情况下完成测设任务。例如我们在330采区首采工作面3302面轨道训槽（最大横断面30m2 ）使用免棱镜全站仪进行巷道变形观测，数据成果表明采掘巷道掘进初期变形量递增明显，随着巷道的不断延伸变形量逐渐趋于稳定，测量的最小日变形值达到mm级精度，最后统计巷道最大变形量：沿煤层倾角下方为93mm（巷帮位移量），沿煤层倾角上方为105mm（巷帮位移量），顶板下沉量为35mm。以此为依据优化了330采区巷道支护参数，即节约了成本，又保证了巷道支护强度，为采区巷道的快速掘进奠定了基础。
3.工作实例
随着我矿质量标准化程度的不断提高，对工程质量要求越来越严谨，特别是曲线巷道施工时，对放线精度要求较高，对测绘工作要求更严。为此必须从施工图纸入手，严格审校，制定实测方案。
曲线巷道施工首先设置一控制点，用距离来确定曲线巷道拐弯起始位置，根据巷道转弯半径计算出施工曲线巷道长度；然后从龙软GIS上截取此段曲线巷道，根据现场放线和设计要求，标出此段巷道的平面尺寸，绘制曲线巷道施工图（图3）下发至掘进区队。区队根据施工图掘进至调向位置（图中两条中线交汇处），上报主管测绘部门进行二次测量放样。工程竣工后，测量部门按设计要求进行验收、总结。
4.结束语
实践证明外业免棱镜全站仪与内业龙软GIS相结合，在保证测绘精度的前提下，不仅减轻了测绘人员的劳动强度，而且提高了作业效率。为矿山的安全生产提供了强有力的技术保障，取得了良好的社会、经济效益。
参考文献
[1]张国良.矿山测量学[z].徐州：中国矿业大学出版社，2001
[2]刘桥喜.灰色地理空间信息共享与协作模型研究
以煤矿地理空间信息为例[D].北京：北京大学，2004
[3]北京龙软科技发展有限公司.地测空间管理信息系统使用手册[R].北京：北京龙软科技发展有限公司，2008
[4]崔晓立.GIS技术运用于矿井地质保障信息系统探究[J].煤炭技术，2011（11）：255—256
[5]安海波.现代矿山测绘新技术与实际应用及现场操作技术规范[z].西安：西北矿业学院出版社，2005
【关键词】GIS；免棱镜全站仪；矿山井下测量
【中图分类号】G202 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0272-02
0.前言
礦山测量学是综合运用测量、地质及采矿学等多种学科的知识来研究和处理矿山生产过程中由矿体到围岩，从井下到地面在静态和动态下的各种空间几何问题。现今采矿业的不断发展，矿井开采深度和难度正逐渐增加，矿山生产条件和技术要求不断提高，基于矿山生产眼睛的测量工作，其重要性和复杂性也不断加大。伴随着采矿业发展出现的高产高效矿井需要新的技术手段来提供保障，更需综合运用现有技术手段来指导矿井安全生产。
1.龙软GIS应用
1.1 地理信息系统（Geographic Inform～ion System简写GIS）是以测绘为基础，以数据库作为数据存储和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术，是一门专业化系统的统称，是一个信息化的平台。GIS经过半个世纪的发展，已经成为一项成熟的系统，并且得到了广泛的应用。尤其是近年来，GIS更是以其强大的地理信息空间分析功能，在矿山的数字化进程中发挥着越来越重要的作用。龙软GIS是北京龙软公司依托北京大学先进技术，根据煤矿生产的具体特点，量身设计自主开发专门用于煤矿的地理信息系统平台，在这个平台上又分别开发有地测空间管理信息系统、通风安全管理信息系统等，这是在充分分析国内外矿山计算机软件应用现状的基础上，吸取最新的地理信息系统、计算几何、矿山各领域专题研究的理论和方法，在windows环境下，前端用VC开发，后端用SQL Server管理的专业软件。龙软GIS的开发应用使测绘资料的计算和管理有了一种全新直观明了的图形计算方法。我矿从引进使用到现在已升级至3.o版本，它极大地提高了我矿技术人员的工作效率，提升了我矿地测工作的现代化管理水平。
1.2 龙软GIS与以往煤矿使用的自动化软件相比有着许多无法比拟的优点，如比例尺转换、坐标校正、储量圈算等。随着矿山质量标准化要求的不断提高，对图纸的要求也越来越细致，矿山企业用图根据不同需求，图件比例尺更换频繁。如我部门就需要提供1：100、
1：500、1：2000、1：5000等不同比例尺的矿图，如果每份矿图都分别填绘，工作量十分繁琐，龙软GIS所拥有的经纬网、图框、地图比例尺、地图校正、裁剪图形等功能可根据不同需要制作各种比例尺图件。
上面所示两幅图形，是在一张底图上分别制作的两幅不同比例尺的矿图，图2经纬网明显比图1密集，更能给用图人员以清晰明了的观图视常。
13龙软GIS是地测系统的标准信息化软件，其主要用途有：建立测量、地质、水文、“三量”数据库管理系统，利用此系统完成日常地测数据库的操作，并根据要求对台账、报表、成果进行处理和打印；完成煤矿必须具备的各种矿图（八种矿图），在地测底图上依据最新地测数据生成并输出各地表塌陷等有关的生产图件；完成矿井生产所需的各种地测图件，如局部巷道平面图、曲线巷道施工图、巷道贯通平面图、贯通通知书等。
龙软GIS作为我国市场占有率较高的矿山地理信息系统应用软件，已经被广大矿山技术人员所熟悉、掌握，它在矿山测绘中对测量内业资料计算和外业资料的管理方面，都有着非常广泛的应用。其主要有现场数据处理、测量结果分析、数据成果校核和导线成果、矿井图件以及各种施工平面、断面图管理等，实现了地测资料、数据、图纸的微机化，且可网络共享。由于龙软GIS有功能齐全的数学计算能力和高精度的数据分析系统，误差处理可以达到inln级，能够完全满足矿山生产的需要，我们可以将所有的地测数据、工程量表格及技术文档进行分类，通过龙软GIS的计算和管理功能，方便地进行各种图件的绘制、查询，在以后的工作中，随时在图纸上进行编辑、处理。
2.免棱镜全站仪的应用
2.1 近年来随着科学技术水平的不断提高，测绘仪器也有了长足的发展，在全站仪方面正朝着稳定性、适应性、防爆免棱镜型发展。免棱镜全站仪和传统全站仪的本质区别，就是不需要使用反射棱镜等专用反射工具就能完成测距工作，免棱镜全站仪的测距由初期几十米发展到现在的数百米，稳定可靠的性能为进一步推广奠定了基础。
免棱镜全站仪在矿区地形图测绘、井下采区控制和巷道碎部测量等方面广泛应用，特别是传统测量方法不易解决的难题使用该仪器能够方便的处理。采用免棱镜全站仪测量即缩短施测时间，又降低劳动强度，提高了工作效率。尤其是在精度控制方面颇为突出，变形测量成果的准确程度，取决于变形点的选择和棱镜的放置方法，棱镜操作员的放置偏差对测量坐标数据的影响较大，如果变形量小，很可能掩盖巷道变形量的真实数值。免棱镜测距的出现，可以有效的防止上述测量误差，提高测量精度。外业使用免棱镜全站仪测量，内业使用龙软GIS处理，使矿山井下巷道数字化模型的建立更加便捷、准确。随着免棱镜全站仪硬件的进一步改进，国产化率的不断提高，配套软件的不断优化升级，免棱镜全站仪必将成为矿山井下测量人员的最好帮手。
2.2 井下测量工作的主要任务有巷道开门口放样、掘进放线、巷道断面测量、井巷围岩变形监测等，使用免棱镜全站仪与传统测量仪器的测角量边、人工攀爬设点相比，用时少、效率高且精度准确可靠，特别是施工大型硐室时，其特点尤为突出，在人力、设备不能到达或有危险的地方（如采煤工作面采空区测量），只要满足通视就可以在不影响生产的情况下完成测设任务。例如我们在330采区首采工作面3302面轨道训槽（最大横断面30m2 ）使用免棱镜全站仪进行巷道变形观测，数据成果表明采掘巷道掘进初期变形量递增明显，随着巷道的不断延伸变形量逐渐趋于稳定，测量的最小日变形值达到mm级精度，最后统计巷道最大变形量：沿煤层倾角下方为93mm（巷帮位移量），沿煤层倾角上方为105mm（巷帮位移量），顶板下沉量为35mm。以此为依据优化了330采区巷道支护参数，即节约了成本，又保证了巷道支护强度，为采区巷道的快速掘进奠定了基础。
3.工作实例
随着我矿质量标准化程度的不断提高，对工程质量要求越来越严谨，特别是曲线巷道施工时，对放线精度要求较高，对测绘工作要求更严。为此必须从施工图纸入手，严格审校，制定实测方案。
曲线巷道施工首先设置一控制点，用距离来确定曲线巷道拐弯起始位置，根据巷道转弯半径计算出施工曲线巷道长度；然后从龙软GIS上截取此段曲线巷道，根据现场放线和设计要求，标出此段巷道的平面尺寸，绘制曲线巷道施工图（图3）下发至掘进区队。区队根据施工图掘进至调向位置（图中两条中线交汇处），上报主管测绘部门进行二次测量放样。工程竣工后，测量部门按设计要求进行验收、总结。
4.结束语
实践证明外业免棱镜全站仪与内业龙软GIS相结合，在保证测绘精度的前提下，不仅减轻了测绘人员的劳动强度，而且提高了作业效率。为矿山的安全生产提供了强有力的技术保障，取得了良好的社会、经济效益。
参考文献
[1]张国良.矿山测量学[z].徐州：中国矿业大学出版社，2001
[2]刘桥喜.灰色地理空间信息共享与协作模型研究
以煤矿地理空间信息为例[D].北京：北京大学，2004
[3]北京龙软科技发展有限公司.地测空间管理信息系统使用手册[R].北京：北京龙软科技发展有限公司，2008
[4]崔晓立.GIS技术运用于矿井地质保障信息系统探究[J].煤炭技术，2011（11）：255—256
[5]安海波.现代矿山测绘新技术与实际应用及现场操作技术规范[z].西安：西北矿业学院出版社，2005