李婷婷

（黑龙江省第七地质勘查院，黑龙江 绥化 152000）

数字化制图技术是指集成信息技术与计算机技术，将其与电子测量技术、图像绘制技术进行融合，以此种方式，实现将矿山地质图像清晰地呈现在终端显示屏幕上，从而辅助矿区地质勘查工作与矿山工程的顺利实施，为我国矿产行业的发展与可持续建设提供技术层面支撑。本文将设计一种基于数字化制图技术的矿山地质测绘精准定位系统，以此种方式，为我国地质探测工程与矿山工程的有序实施提供帮助。

1 硬件设计

为了确保本文设计的矿山地质测绘精准定位系统，可在实际应用中发挥其应有的价值与作用，需要在开展相关工作前，对系统硬件结构进行设计。如图1所示。

图1 矿山地质测绘精准定位系统硬件结构

综合上述图1可知，本文系统主要由GPS无人机、摄像传感器、电源、电路等硬件构成，下述将对系统中的GPS无人机的型号与摄像传感器参数进行详细描述。具体内容如下。

本文系统应用的GPS无人机为广州红鹏企业研发的六旋翼无人机，此无人机的型号为AD1122，此种型号的无人机在实际使用中，通过锂电池供电，此种供电方式，可以为无人机运行提供可持续的供电[1]。在对AD1122型号的GPS无人机进行性能分析时发现，其最高飞行限度为+1000.0m，在矿区上方飞行时，可控半径为±1000.0m，整体飞行范围为1.0×103m～5.0×103m。无人机的正常载重为2.5kg，在正常载重条件下，锂电池的最高续航时长为30.0min，最大升降速度为±8.0m/s。在矿区内巡航时，平均巡航速度约为15.0m/s，空中悬停精度在水平方向为±3.0m，垂直方向为±2.0m，经过技术开发人员的实际检测，GPS无人机在飞行过程中，可抵御最高39.0km/h的风速正常飞行（约5.0级风速）。因此，将此种无人机应用到矿山地质测绘精准定位系统的设计中，具有较高的可行性。

在对摄像传感器进行设计时，可选择索尼厂家的DSCWX200型号的镜头作为传感设备，此传感器由5.0个摄像头构成，每个摄像头的旋转角度为120.0°，可在矿山地质勘测中获取更为全面的地质信息。其中5.0个摄像头中包含2个直视镜头与3个斜侧视镜头，镜头尺寸为14.5mm×8.5mm，支撑2.50μm以上的像元。使用此种摄像头可以获得分辨率在5500.0×3700.0的图像，同时，此传感器在获取矿山地质图像时，可从终端获取到常规的勘测点三视图。

考虑到不同摄像头在获取图像信息时，可能出现图像重叠的现象，因此在实际应用时，通过设计垂直螺旋桨方向的方式，对传感器的传感方位进行调整，以此种方式，为矿山地质测绘精准定位相关工作提供帮助。

2 软件设计

2.1 基于数字化制图技术构建矿山地质测绘三维模型

在完成本文系统的硬件设计后，使用GPS无人机进行矿山地质信息的获取，并将获取的地质图像进行集成，结合数字化制图技术在此过程中的应用，构建矿山地质测绘三维模型[2]。

在矿区内，无论是地质勘查工程，或是矿山资源开发工程，均需要在相关工作前，进行矿山地质测绘工作，而测绘工作的内容不仅包括矿山地势、地貌等基础信息的获取，还需要对矿层岩性、地质结构、矿产资源迁移等信息进行针对性获取。在完成对图像的拼接后，将图像上传到可视化处理端，将所有的矿山地质信息进行集成，考虑到此过程中，可能会出现图像斑点。

因此，在完成上述相关处理后，利用TIN网格，对模型中的矿山地质图像进行重建，并修复模型在可视化处理中存在的漏洞，将图像信息与X-Y-Z三维坐标进行映射处理，得到一个同名像点。按照“像点”坐标，将其与网格进行比对，经过比对后，倘若坐标信息可以完全匹配，证明此时构建的矿山地质测绘三维模型，符合地质测绘工作需求。反之，倘若发现坐标信息存在不匹配的问题，需要再次调用“GIS+RS”技术，按照上文提出的方式，对获取的遥感图像进行处理，直到处理后的图像可满足坐标配准需求，才可认为完成对三维模型的构建。

2.2 融合矿山地质关键信息的测绘点校正与精准定位

在完成对矿山地质关键信息的提取后，应明确不同类型的地质信息均会影响到测绘点定位结果，因此，需要再次提取测绘点信息，并明确影响测绘点的影响因子与权重，而此时定位的易发性因子也是影响地质灾害发生的关键因素。为此，可通过建立关键信息之间关联函数的方式，得到因子的权重值。

在此过程中，首先可构建一个阶梯式的层级结构，将定位的测绘点划分为三个层级，分别为精准目标层、信息获取准则层与校正层。三个层级需要按照一定的顺序进行排序，并按照层级联系，构建判断矩阵，使用1.0～10.0的标度法，进行重要性标注，将标注的结果作为判断矩阵构造结果，使用1/1或1/9进行重要性表示。

3 对比实验

上文从硬件与软件两个方面，对基于数字化制图技术的矿山地质测绘精准定位系统进行了详细设计，在完成设计后，为了证明设计的系统可以在投入使用后，为地质工作者提供辅助性作用，设计了如下所示的对比实验。实验过程中，选择基于GIS技术的矿山地质测绘精准定位系统作为对照系统，并选择某个待开发矿区作为此次实验的试点区域。矿层由下至上地构成为：基岩层、碳酸盐层、贝岩层、矿产资源层、细砂层、土层、水层。

在掌握与矿区地质相关的信息后，选定I点、II点、III点、IV点、V点作为矿层测绘点，并使用本文系统与对照系统，对矿山地质测绘点进行精准定位，获取经过精准匹配后的测绘点信息，以信息的连续性与价值性作为评估系统有效性的依据。实施此次对比实验，将实验结果绘制成表格，如下表1所示。

表1 实验结果

综合上述实验结果可知，在经过本文系统对测绘点的定位处理后，所获取与矿山地质相关的信息，均可以精确到小数点后两位，相比传统的系统，本文系统在实际应用中的精度更高，可为矿山工作者，提供更加真实的地质数据，为我国矿山工程的实施提供更大的帮助。

4 结语

目前，我国技术研究单位对于数字化制图技术的研究已趋近于白热化阶段，尽管与此方面相关的研究成果较多，但将此项技术应用到矿山地质测绘精准定位系统的设计中，仍未有单位涉及。

因此，本文基于数字化制图技术的应用，对此系统展开设计研究。此次设计从硬件与软件两个方面展开工作，硬件包括GPS无人机、摄像传感器、电源、电路等，在硬件设备的支撑下，构建矿山地质测绘三维模型，校正与精准定位测绘点。并在完成设计后，通过对比实验的方式，证明了本文设计的系统在实际应用中，可以定位到高精度矿山地质信息。因此，希望通过此次的研究工作，为我国矿山工程的实施提供帮助。