浅谈矿山测量技术的创新发展与应用

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  [摘 要]矿山测量综合了矿业工程、测量科学等学科,随着现代测绘技术在智能化、电子化的发展,矿山测量也与时俱进。本文通过简要探讨新测绘仪器与测量技术在矿山测量的运用,并就其发展进行了讨论。
  [关键词]矿山测量 测量技术 测绘仪器
  中图分类号:O329 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)44-0377-01
  矿山测量是矿山建设时期和生产时期非常重要的一环,矿山测量需为矿山生产建设服务,也要为安全生产提供信息,其任何疏忽或粗率都会影响生产或导致事故发生。因此矿山测量要本着精确的根本,走在测量科学发展的前沿。
  随着电子技术和激光技术的发展,以卫星遥感、全球定位系统为代表的空间对地观测技术在测绘科学中的应用日趋成熟,以计算机技术、系统科学为基础的地理信息系统的出现和应用为多源测绘信息的获取、分析、管理、处理及充分应用提供了有力的技术支持。现代矿山测量已运用了各类新型的测绘仪器及测绘方法如全站仪、空间信息技术、惯性测量系统。本文将从测绘仪器与测量技术发展与创新两方面对现代矿山测量的影响进行简要的分析。
  一、测量仪器的创新发展与应用
  1、测距仪
  测距仪是一种航迹推算仪器,用于测量目标距离,进行航迹推算。测距仪自七十年代以来得到了飞速发展,被广泛运用于控制测量和各种工程测量中。测距仪主要分为激光测距仪、红外线测距仪、超声波测距仪。但由于红外线测距仪、超声波测距仪的精度不太准确,目前已淘汰在矿山测量中使用。且矿山测量中主要使用的测距仪还具有防爆特性。仪器一般采用本安型防爆型式,体积小、重量轻、携带方便,且还可以与经纬仪连接,方便了数据的采集。
  2、陀螺经纬仪
  陀螺经纬仪是带有陀螺仪装置、用于测定直线真方位角的经纬仪。陀螺经纬仪的出现改变了传统的几何定向方法,可实施导线起始边定向及附合导线或闭合导线终端的定向测量,也可实施一井或两井井下起始边的定向。使用陀螺经纬仪能有效减少常规几何定向时耗费大量人力、物力和占用井简时间,降低成本,提高劳动生产率,并能控制随着环境的恶劣,井筒深度增加以及矿区的延伸发展,定向精度的降低,大大提高井下平面控制的精度。用陀螺定向经纬仪可以为井下每一水平进行定向,控制导线测量方向误差的积累,校核导线测量中测角粗差,实施矿山及地下工程大型巷道贯通的定向。
  目前陀螺经纬仪已发展到全站型陀螺速测仪、全站型陀螺仪以及自动陀螺仪。
  3、全站仪
  全站仪作为当前应用最为广泛的测绘仪器,是电子技术与光学技术发展结合的光电测量仪器,也是集测距仪、电子经纬仪的优点于一体的、应用前途广泛的仪器,智能化的全站仪是目前使用最广泛的测绘仪器。基于全站仪的数据采集与传输系统可以和现代计算机技术结合建立矿山三维数据自动采集、传输、处理的矿山测量数据库,使数据管理更加科学、快捷。此外,全站仪在矿山地表移动监测、矿区土地复垦工程实施、矿区施工等方面也都得到应用,各大矿的测量机构正在以全站仪取代传统的仪器进行日常的测量工作,既提高了效益,加快了速度,又减少了开发,保证了精度。
  二、测量技术的创新发展与应用
  1 、空间信息技术
  空间信息技术的核心和主体是“3S”技术,即遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)。以“3S”一体化或集成为主导的空间信息技术体系已逐渐成为测绘学或地球信息学新的技术体系和工作模式,其先进性、时效性非常明显。以空间信息技术为技术支撑,现代测绘仪器与技术也处于快速的发展之中。
  遥感技术在矿山测量中的应用已经历了较长的时间,航空遥感资料可作为进行矿区地形图测绘的资料源,通过相片校正、目视判读、野外调绘等工作,完成地形图的测绘。较之传统的测图方法,利用遥感资料进行测图速度快、成本低、精度高,是一种应用极为广泛的测图方法。运用遥感资料,可获取矿区实时、动态、综合的信息源,对矿区环境进行监测,为矿区环境保护提供决策支持。遥感资料用于找矿、矿区地质条件研究、煤层顶底板研究等方面都已得到应用,所有这些,都说明遥感技术应用于矿山测量是矿山测量实现其现代任务的重要保证。
  全球定位系统技术在矿山测量中主要应用与矿区地面控制测量、矿区地面碎部测量、矿区地表移动监测等方面。与常规地面控制测量方式相比较,GPS测量具有很大的优越性和灵活性,不要求两点间通视,且所测点位精度均匀,使得测量工作灵活、效率高。
  地理信息系统应用于矿区的即为矿区地理信息系统,或称为矿区资料源环境信息系统(MRIES)。MREIS已成为矿山测量数据管理的重要发展方向。以矿区资源环境信息系统为平台,以各种测量技术为数据获取的途径,可以建立集数据采集、处理、管理、分析、输出于一体的自动化、智能化的技术系统,作为矿山可持续发展的决策支持系统。矿山测量工作是建立MREIS的前提性工作,而建立MREIS则是矿山测量发展的必然趋势。
  因此,空间信息技术在矿区应用首先就是应用于矿山测量建立矿山测量信息系统,然后以此为基础建立矿区资源环境信息系统。空间信息技术是矿山测量实现其现代任务的重要的技术支撑和保证,以“3S”技术和其他测量仪器技术的有机结合为基础的矿区资料环境信息系统就是空间信息技术在矿山测量中应用的综合性成果。
  2、惯性测量系统
  惯性测量系统是基于航迹推算原理工作的,整个系统可以安装在运载器里,由系统自动进行数据采集与校准。具有全天候、自主式、快速多能和机动灵活等优点,为大地测量、工程测量和矿山测量作业的自动化和全能性提供了另一种新的技术手段。它是利用惯性导航的原理,以同时获取多种大地测量数据的一种技术系统,是除了卫星技术外最先进的大地测量设备。目前高精度惯性系统测量技术主要运用于海底采矿、海底勘探方面。
  3 、三维激光扫描
  采用激光扫描仪进行地形和矿山测量是目前世界上比较先进的测量技术。由于激光扫描仪不但可以采用非常高的分辨率进行数据采集,而且能获得三维数据,因此很容易生成较其它常规测量方法更为准确的数字高程模型。它比传统的GPS+全站仪的测量作业方式,作业效率更高,优势非常明显,外业人员的作业强度也大大降低。但由于成本较高,推广不太广泛。随着科技的提升,相信在不远的将来三维激光扫描也会在矿山测量中大放异彩。
  总之,随着空间技术、计算机技术、通讯技术和信息技术的发展,测绘科学有了深刻的变革,而矿山测量作为测绘学科中的分支,但其发展和进步与采矿技术和矿业工程的发展、测量科学技术与仪器设备的发展计算机科学等的发展密切相关。随着现代测绘技术迅猛发展,必然会促进矿山测量的进一步发展。以现代测绘技术、矿业工程技术和相关科学技术为基础的矿山测量,必将会形成集数据采集、处理、管理、传输、分析、表达、应用、输出为一体的智能化、自动化的技术系统,为矿区资源环境信息系统的建立提供基础性的资料,促进矿山可持续发展。
  参考文献
  [1] 高金辉.国内外矿山测量仪器现状及发展趋势[J].矿山测量,1998.1
  [2] 叶志锋.测绘新技术在矿山测量中的应用[J].四川建材,2009,3.
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