矿井测量技术管理课件 独立坐标系在矿井测量中的应用浅析 落伍网

姜万腾

[摘 要]在现代矿山施工中，煤矿测量是十分重要的组成部分，直接关系到安全生产与经济效益。文章介绍了我国矿产资源的概况，描述了矿山测量学科，并对煤矿测量工作的重要性进行了阐述。结合煤矿测量技术的发展历程，对于GPS技术、数字摄影测量技术、遥感RS技术、地理信息GIS技术几种新技术，在矿山施工中的应用进行了详细的分析。

[关键词]煤矿测量；GPS技术；数字测量；遥感技术；GIS技术

中图分类号：R454.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0290-01

1 概述

我国是一个矿产资源大国，拥有众多特色资源的矿产，不仅资源总量丰富，且矿种齐全配套。在目前已经发现的168种矿产资源中，包含了金属矿产、非金属矿产、能源矿产、以及水气矿产等诸多矿种。建国以来，我国在矿产地质勘查工作方面，进行了大量的工作，并取得了卓越的成就。随着科学技术的发展，矿山测量学科应运而生，逐步形成了一套相对完整的体系。尤其是近年来电子技术和激光技术的出现，在矿产施工中发挥了积极的作用，大大提高了矿产资源的开发和利用效率。

2 煤矿测量工作的重要性

煤矿前期的测量工作，是煤矿生产建设的工作基础，并贯穿于煤矿生产的全过程。煤矿测量工作有着十分重要的意义和作用，任何在测量的过程中产生的普通小事故，都可能引发重大的安全事故，进而威胁到作业人员的生命安全。煤矿的生产作业，往往都是在地下几百米的深处进行，加上一些老矿经过多年的采掘之后，井下的巷道空间呈现出错综复杂的关系。因此，数据测量的准确性，成为保障煤矿安全生产的重要前提。结合煤炭行业的具体性质，必须在煤矿的测量工作中，坚持安全第一、预防为主的原则。在思想认识方面提高测量人员的安全意识，运用其专业的理论知识和实际经验，解决测量工作中遇到的各种问题。在为施工单位提供优质服务的同时，为煤矿的安全生产保驾护航[1]。

3 煤矿测量技术的发展

改革开放以来，我国的经济进入了一个高速发展的阶段，对于能源的需求也日益增加。由此促进了煤炭行业的快速发展，更推动了煤矿测量技术的进步。传统的煤矿测量技术，是以数字水准仪测量技术为基础的。在水准仪中加入了激光束的原理，能够实现目标的精确定位。有着测量机器人之称的ATR技术，在全站仪中加入了目标识别技术，能够实现识别、观测、自动搜索等功能。适用于精度要求较高的煤层，极大的提高了煤矿测量的精度，并获得了较为广泛的应用。随着科学技术发展的日新月异，全球卫星定位GPS技术、数字摄影测量技术、遥感RS技术、地理信息GRS技术、以及惯性测量系统定位技术和数字测图技术等新技术相继出现，进一步推动了煤矿测量技术的发展。

4 矿山施工中煤矿测量新技术的应用

4.1 GPS技术

GPS也叫做全球定位系统，起源于上个世纪70年代，大体可以分为三各部分，即空间星座、地面控制和用户设备。不仅拥有海、陆、空全方位实时三维导航，还有着卫星导航与定位系统，可以快速、准确、高效的进行三维坐标定位，能够实现全天候作业与全球覆盖。由于卫星与接收装置之间的距离是固定的，可以利用GPS进行测量，从而分析出接收装置的具体位置。在现代通信技术的配合下，能够实现动态的地球表面三维坐标测定，在土地调查、交通定位、野外考察等领域有着极为广泛的应用[2]。

在GPS技术上发展起来的实时动态技术，不仅可以提供实时的三维定位系统，还能够通过接受装置，完成对GPS卫星观测的步骤。在矿山的施工过程中，依靠一定数量的基准控制点，而无需进行布设各级控制点。一方面能够提高测量的精度，另一方面能够对控制点的坐标进行快速测定，适用于复杂的地形点、界址点、以及地物点。同时，利用测图软件，能够生成野外矿山施工的电子地图。结合现有的数据超过，能够完成矿山施工的放样。

4.2 数字摄影测量技术

数字摄影测量技术，采用的基本原理是数字影像和摄影测量，属于摄影测量学的一个分支学科，涵盖了影像匹配、模式识别、数字影像处理、计算机技术等多学科的理论与方法。在数字摄影测量过程中，无论是处理的原始资料，还是中间数据的记录，以及测量的产品，都是数字的。不仅具有測量速度快、测量精度高、数据率高、适应性强、便于携带等优点，还实现了非接触测量，尤其适用于不稳定的环境和狭小空间的测量。

在矿山地表塌陷区域，往往塌陷区的面积较大，还容易受到树木的遮蔽，给测量带来了很大的困难。而采用数字近景摄影测量监测技术，一方面要通过相控点布设，对外业数据进行采集。另一方面构建三维坐标数字地面模型，对内业数据进行处理。能够获得采矿地表塌陷区的数字影像，可以测定塌陷区的内部形态。在此基础上通过分析计算，可以得到塌陷区的具体形态特征参数，包括体积、形状、深度等[3]。

4.3 遥感RS技术

遥感RS技术兴起于上个世纪60年代，是利用电磁波的基本原理与光谱特性，在同一光谱区内判断不同物体的反映情况，进而分析感知目标的某些特性。在国民经济和军事等领域，有着极为广泛的应用。在土地、矿产等资源的探测中，通常使用红外段光谱波段进行探测。不仅提高了地图测绘的速度，更提高了测绘的质量。遥感技术有着实效性高、数据综合性强等优势，适用于大面积的同步观测，经济效益极佳[4]。

由于RS技术所提供的图像宏观、全面而真实，十分适用于矿山地质勘查工作。在可靠的地形地貌依据下，能够更好的分析地质结构，以及进行地物的识别。在RS遥感图中，各类地表的景观浓缩其中，通过不同的颜色标识，很容易区分岩石、植物、地形、以及地质构造，从而更加清楚的掌握矿山的基本信息。对于一些比较隐蔽的矿山地质信息，RS技术还能够做到精确反映，有效的弥补了常规勘查方法的不足，提高了地质勘查的质量和效率。

4.4 地理信息GIS技术

地理信息系统GIS技术属于一门综合性学科，涉及到地理学与地图学领域，其常规功能包括了地理数据的输入、存储、查询、分析与显示。在其数据管理系统中，具有信息系统空间的专业形式，尤其适用于资源与环境应用领域。对于空间属性的各种资源环境信息，能够实现有效的管理，并通过快速和重复的动态监测和分析比较，为制定决策和标准提供重要依据。不仅大幅提高了工作效率，更带来了可观的经济效益[5]。

GIS技术在矿山的生产管理中，以煤矿地质测量应用最多。随着信息化的快速发展，以及安全生产形式的日益严峻，对地质测量工作的数字化，提出了更高的要求。具有可视化功能的GIS系统，与传统的MIS系统相融合，能够在煤矿企业的生产中，构建有效的生产信息平台。由于系统庞大而复杂，涉及的专业与部门众多，需要有效的统一组织和协调。通过合理的分工协作、以及分步骤实施，以确保矿山施工的顺利完成。

5 结语

随着测量工程现代化要求的日益提升，越来越多的煤矿测量，逐步应用到矿山的施工之中。煤矿测量新技术的出现，不仅保证了煤矿的生产质量，更有益于国民经济的发展。不仅提高了测量的速度和效率，更优化了操作与安全性能，节省了大量的时间和人力耗费，更提高了测量的准确度。尤其是数字化形式的出现，测量结果能够更为直观的呈现在人们面前，便于为安全生产提高科学依据。同时，对于煤矿测量人员也提出了更高的要求，需要良好的把握高科技的技术手段，进一步提高测量的准度与精度。从而为矿山施工中的煤矿测量，提高更加可靠的资料，以此促进矿产资源的进一步发展。

参考文献

[1] 刘智慧.现代矿山施工中的煤矿测量新技术分析[J].科技展望.2015（07）.

[2] 卢安民.煤矿测量中GPS技术的应用[J].科技展望.2015（10）.

[3] 蔡军.数字测图技术在矿山测量中的应用[J].科技与创新.2015（06）.

[4] 康清宣.应用高新技术在矿山测量中的重要性[J].矿业工程.2012（03）.

[5] 王雷鸣.GIS在矿业系统中的应用现状与展望[J].金属矿山.2015（05）.