“3S”技术在我国矿山测量中的应用

2016-12-30四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队

大陆桥视野 2016年4期

秦杰/四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队

“3S”技术在我国矿山测量中的应用

秦杰/四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队

【摘要】在新时期测绘新技术的应运而生为矿山测量技术的进步注入了巨大的活力，特别是“3S”技术的发展，成为矿山测量学取得新发展、新突破的关键。本文首先说明了矿山测量的现代任务及其在“3S”技术应用的意义，然后阐述了“3S”技术在我国矿山测量中的应用。

【关键词】“3S”技术；GPS-RTK；GIS；RS；矿山测量

一、矿山测量的现代任务及其在“3S”技术应用的意义

矿山测量的现代任务是：在矿山勘探、设计、开发和生产运营的各个阶段，对矿区地面和地下的空间、资源、(以矿产和土地资源为主)和环境信息进行采集、存储、处理、显示、利用，为合理、有效地开发资源、保护资源、保护环境、治理环境服务，为工矿区的持续发展报务。为了实现其现代任务，矿山测量必须充分应用现代测绘仪器和技术，将先进的现代技术同矿山测量的实际工作、具体特点相结合，拓宽矿山测量的生存空间和业务范围，促进矿山测量的改革和发展，适应市场经济体制和矿山体制改革的需要。在新时期测绘新技术的应运而生为矿山测量技术的进步注入了巨大的活力，特别是“3S”技术的发展，成为矿山测量学取得新发展、新突破的关键。

二、“3S”技术在我国矿山测量中的应用

（一）GPS-RTK技术的应用

1.概述。

采用载波相位观测量为根据，实时动态差分法(RKT)是一种新的常用的GPS测量技术。在基准站上，GPS接收机对经过其上方的可见卫星进行实时的连续性观测，利用无线电等设备传递发送到用户观测站;在用户观测站，对于基准站获取的数据采取实时接收，之后利用相对定位的原理，显示出能保证观测站精度达到厘米级的三维坐标。该结果可以实时的反映出基准站和观测值用户坐标解算的收敛情况，并根据该收敛情况来判断其质量，从而达到在减少观测数量的同时能够提高效率。

2.在矿山测量中具体应用。

（1）内业准备

结合具体的矿区情况和矿山测量所有的特点进行准备工作，主要有:

①由项目情况确认工程名称。

②获取工程范围内的控制点并进行分析和实地考察，判断控制点形成的控制网是常规的还是GPS网，并确保这些点可作为基准点。

③确认参数设置：一般情况下，在基准站，数据采样率为4～5s；在流动站，为1～2s。高度截止角在通常情况下设置为10度。

（2）求解工程相对测区的转换参数

一般的矿山测量坐标系是北京坐标系或者独立的坐标系，意味着需要进行WGS-84坐标系与该坐标系之间的转换。

①在测区较大的情况下，需事先测定出由同一高等级控制点的两种坐标求取的具体的转换参数，在实际作业即GPS-RTK下，直接输入获取的参数和坐标。

②在RTK工作时也可实时求取转换参数：具体为先建立基准站，要求在视野开阔的地方，四周无高大建筑和树木群，实时单点定位WGS-84坐标，然后联测三个以上的高等级控制点作为流动站，从而联合解算出坐标参数。

（3）基准点的安置和测定

基准站的安置在满足下列条件下可保障精度的同时提高效率。

①基准站一般设立在己知精确坐标的控制点上，但是如一些未知点的条件较好也可设立。

②对于基准站安置环境，需设立在视野开阔、地势较高、电台覆盖区域良好的地点，并优先考虑将基准站安置在测区中央地区，方便数据信号的传输。由于电磁波会影响到数据的传输，需尽量避开有较多电磁波干扰的地方。

（4）野外作业过程

利用GPS-RTK整个野外作业实测的过程为：

①在基准站GPS接收机的实时动态差分系统中输入获取的测区坐标的转换参数；

②安置GPS接收机于选定的有良好条件的基准站上，打开后输入该站点的坐标和天线高，接收机会利用转换参数将该坐标转换到WGS-84坐标系统下；

③基准站实时接收卫星信号，并将观测值、工作状态等信息发送出去；

④流动站接收机在接收卫星信号的同时获取来自基准站的数据，从而联合生成该流动点的WGS-84坐标系下，再利用转换参数，计算得到其地方坐标系下的数据，实时显示供测量人员利用。

（二）GIS技术在矿山测量中的应用

地理信息系统GIS（GeographicalInformationSystem）是采集、存储、管理、描述、分析地球表面及空间和地理分布有关的数据的理论和技术的总称。单一的信息源信息往往是片面的，需要对这些众多复杂而又相互关联的内容进行更接近本质的认识，地理信息系统的多源数据综合分析和数据管理能力可以给具有空间属性的基础地质资料、地球物理、地球化学以及遥感等异源数据提供一个良好的融合平台。

1.基于GIS技术建立多源数据找矿模型。

基础地质资料、地球物理、地球化学以及遥感等信息从不同的侧面反映了地质体和地质现象的某些特征，它们既相互独立又彼此联系。单一的信息源所提供的信息往往是片面的，需要对这些众多复杂而又相互关联的内容进行更深入、更贴近本质的认识，地理信息系统的多源数据综合分析和数据管理能力给这些具有空间属性的异源数据提供了一个良好的融合平台。

2.三维矿山。

随着地理信息系统、科学可视化技术和地质信息计算机模拟技术的发展，近10多年来，三维地学模拟(3DemesionGeoscienceModeling，简称3DGM)已成为地学与信息科学的交叉技术前沿和攻关热点。三维矿山是矿山客观实体的一个模型描述，是3DGM理念的一个具体实现。通过三维矿山的建设，地质、矿业界人士能够更直观、更精确地圈定矿体边界，了解不同矿体分布的三维形态，准确地解译和圈定地下地质体，借以指导矿业开发和深部找矿预测。

（三）RS技术在矿山测量中的应用

RS（RemoteSensing）技术是在不直接接触的情况下，对目标物或自然现象远距离感知的一门探测技术，具体的讲，是指在高空和外层空间的各种平台上，

运用各种传感器获取反映地表特征的各种数据，通过传输，变换和处理，提取有用的信息，实现研究地物空间形状、位置、性质、变化及其与环境的相互关系的一门现代应用技术科学。

米级、亚米级地面分辨率遥感图像的商业应用，使得利用遥感图像进行大比例尺地形图测绘成为可能。如1999年9月24日美国空间成像公司(SpaceImaging)发射的IKONOS-2高分辨率卫星，其全色波段的地面分辨率为1米;2001年10月18日美国DigitalGlobe/EarthWatch公司发射的QuickBird高分辨率商业遥感卫星，其全色波段空间分辨率为0.61米。实验证明，IKONOS全色影像可以制作1:5000的影像图，QuickBird全色影像可以制作1:2500的影像图。此外，近年来高分辨率遥感影像在土地资源调查、采矿塌陷地的提取、矿山生态环境调查、地质灾害调查等方面也得到了广泛的应用。