测绘新技术在露天开采金属矿山测量中的应用与分析_许文洪.pdf

张杰，等：膏体充填技术在某矿空区治理当中的应用改革开放至今，我国社会生产力显著提升，金属矿物需求量不断扩大，促进了我国金属矿山开发。由于金属矿山多在露天下进行，极易受到外部环境影响。在这种情况下测绘工作就变得非常重要。唯有对矿区进行全面测绘，掌握矿区地质特征，才能保证采矿工作安全和有序进行。采矿测绘工作是一项复杂而又繁杂工作，其方法多种多样。因此，有关部门应根据矿区地理、气候、自然环境、测量内容及测量精度等因素，选用合适测量方法。1金属矿山露天采矿测绘技术的必要性1.1建立不同模式区域矿区地形地貌差异较大，有些地质结构复杂矿区难以摸清矿区状况，贸然深入矿区进行勘测，会造成不了解矿区内部环境事故，甚至会造成仪器损坏，造成矿区勘测工作损失。而采用测绘技术对金属矿山地质资料进行建模，对矿区地质状*收稿日期：2022-06-27作者简介：许文洪（1986-），男，云南楚雄人，工程师，主要从事矿山测量工作。Feb.2023Vol.52.No.1（Sum 298）2023 年 2 月第 52 卷第 1 期（总第 298 期）云南冶金YUNNAN METALLURGY测绘新技术在露天开采金属矿山测量中的应用与分析*许文洪（青海鸿鑫矿业有限公司，青海 格尔木 816000）摘要：提出 GIS、RTK、SDCORS、低空无人机及三维激光扫描，对金属矿山露天采矿测绘技术。GIS 对露天开采金属矿山各个区域进行地理信息查询，利用地理数据对矿区地理情况进行分析；RTK 在露天开采区测量精度可以达到或超过标准，高程精度可以达到 2 cm；SDCORS 技术是将数字通信、网络技术、天气分析、预测等技术有机结合起来，技术上具有巨大优势；而无人机遥感技术，在保证测量精度前提下，可以迅速获取测区大尺度地图和数字高程模型；通过三维激光扫描器对地质、地形、地貌进行测量，并将相关数据传送给终端设备，进行存储、分析，将数据转换为点阵，建立立体模型，并建立三维图像模型，对地形进行分析和处理，既可以减少测量费用。关键词：测绘新技术；露天开采金属矿山；矿山测量中图分类号：TD263文献标识码：A文章编号：1006-0308（2023）01-0021-04Application and Analysis of New Surveying and Mapping Technologieson Metal Mine Surveying of Open Pit MiningXU Wen-hong(Qinghai Hongxin Mining Industry Co.,Ltd.,Golmud,Qinghai 816000,China)ABSTRACT：GIS,RTK,SDCORS,low-altitude UAVs and 3D laser scanner are proposed for surface surveying and mappingtechnology of metal mines.GIS is used for geographic information query of open pit mining of metal mines in various areas,geographicdata is used for geographical situation analysis;the measurement accuracy of RTK on open pit mining can reach to or over the standards,the elevation accuracy can reach to 2 cm;SDCORS is a technology organically combined numeric communication,network technology,weather analysis,analytical prediction and the other technologies,it has great advantages;UAV remote sensing technology not only canguarantee measurement accuracy,but also can quickly get large-scale map and digital elevation model of measurement area;3D laserscanner can measure the geology,topography and landforms,and the relative data can be transfered to terminal equipment for storage,analysis,and the data can be convert to a lattice,to build a diorama model and to build 3D image model,in order to analysis andtreatment of topography,to reduce the measurement costs.KEY WORDS：new surveying and mapping technology;open pit mining metallic mine;mine surveying21Feb.2023Vol.52.No.1(Sum 298)2023 年 2 月第 52 卷第 1 期(总第 298 期)云南冶金YUNNAN METALLURGY况进行分析，并将其进行三维仿真，以仿真方式显示矿区地质状况。该模式建立使测量员能够根据仿真地图来了解矿区地质情况，了解矿山内工作情况，从而提高对测量工作控制能力1。1.2有利于金属矿山资源管理我国工业的爆发式增长及跨越式发展，催化了对矿产品需求量的显著提升，而矿产资源消耗量很大，但由于开采速度较慢，无法满足产量要求，因此必须对已有矿产资料进行分类、分析，并对其进行合理开发与利用。通过测绘数据分析，可以掌握我国资源分布和开采状况，并能按照生产需要，进行资源调配，并指导开采，并与资源开采区域进行对接，将金属矿山测量、开采、生产过程通过文档、图片、数据等形式进行详细记录，为生产、分配等工作提供参考。1.3减少安全事故发生可能性金属矿山露天采矿存在着多种危险因素，很容易引发安全事故。滑坡、片帮、边坡结构坍塌、地面不规则沉降是生产中普遍存在安全事故。这一系列安全事故，不但给采矿企业带来巨大经济损失，而且还可能带来无法弥补人员伤亡。而对矿山进行有效测绘，能够及时地发现并消除安全隐患，减少安全事故，从而达到矿山经济效益、社会效益和生态效益最大化2。1.4保证金属矿山建设正常开展在金属矿山露天采矿过程中，经常要根据工程具体情况，对设计图纸进行相应调整，这就要求技术人员运用测绘技术对矿区现状进行大比例尺地形图及开采现状图测绘，使采场地形地貌、地质情况等得到准确反映，从而为设计者提供准确采场资料，方便设计者根据实际情况及时调整设计图纸，保证以后工作顺利进行。在金属矿山露天开采中，采矿与剥离常常是同步进行，而露天采掘所处矿体地质状况通常比较复杂，因此必须采用测绘技术来确定矿体边界，从而降低采矿损失、贫化率3-4。2测绘新技术在露天开采金属矿山测量中的应用2.1GISGIS 是将计算机技术、地图学、地理学相结合的一种地理信息技术，采集、处理各种地理信息的同时，并通过计算机技术对矿区周边地质环境进行采集、加工分析如图 1 所示。通过 GIS 可以对露天开采金属矿山各个区域进行地理信息查询，利用地理数据对矿区地理情况进行分析。对露天开采金属矿山测量和开采起到积极作用，且通过将采集到测量数据和原有采集数据储存起来，利用 GIS 三维仿真地图对露天开采金属矿山地质情况进行调查，指导矿工找矿、测量和开采工作。同时，GIS 内包含不同区域地理信息，将数据进行整合有利于加快发现目标信息并进行分析，从而节约开采时间和效率5。2.2RTKRTK（Real-time kinematic，实时动态）载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。根据 RTK 定位原则，RTK 初始结果是 WGS84 大地坐标（L、B、H），相对于基台或修正点准确位置。如图 1 所示。实践证明 RTK 在露天开采区测量精度可以达到或超过标准，对露天矿采剥项目验收和测量具有良好指导作用，即在采场任意时间、任意位置每个测点，其高程精度可以达到 2 cm，而对采场实际情况和有关地形测量，由于仪器测量精度对测量结果影响微乎其微，因而可以实现精确采剥量计量。利用该模型拟合计算 RTK 直接成果，其步骤如下：1）RTK 系统基站坐标为 WGS84 坐标系中系统修正时间基站瞬间坐标；2）对基站和移动站之间基线矢量进行实时测量和解算，得到相对于基站坐标增量；天线GPS 接收机GPS 接收机天线手簿手簿RTK 基准站RTK 流动站电台电瓶电台天线图 1GPS-RTK 测量示意图Fig.1Schematic diagram of GPS-RTK measurement22张杰，等：膏体充填技术在某矿空区治理当中的应用3）将基地点坐标与常量相结合，将其转换成本地近似工程坐标；4）利用高程拟合模型和平面转换模型，计算出准确地区工程坐标。在此基础上，首先和第二阶段建立 RTK 测量点系统内在错误，然后引入基点数据错误，最后引入转换模型所包含错误。2.3SDCORSSDCORS 技术是将数字通信、网络技术、天气分析、预测等技术有机结合起来，技术上具有巨大优势。它主要包括数据处理中心、数据传输中心、网络基础网络等，并将区域气象数据集成在一起，使得它具备数据采集特点，并具备不间断应用特点。在具体实施中，为实现对矿区各个地区测量和控制，控制技术中测量结果准确性是确保数据精度和技术应用最大前提。金属矿山露天采矿因其特殊施工特点，在开采过程中会对周围高品位控制点造成极大损害，因此必须对这些控制点可用性和兼容性进行深入研究。但是，这些测量系统中大多数都不能在常规情况下使用，所以在常规情况下，通常都是以基准站作为起点，采用静态测量方式来监测各种类型数据。通过对基准站长期观察和对高等级控制点联合监控，可以得到较高精度。依托 SDCORS 法测绘无需安装太多信息接收器，只需在固定基台上就可以对数据进行监测和测量，一方面可降低测量费用，另一方面可确保资料准确度。在获取和分析地形资料时，一般采用全站仪进行数据采集和分析，要根据地区特殊特点，选用适当数据测量和分析方法。如果没有比较明显障碍物，信号比较好话，就可以用这种技术来收集零碎资料；如果无法获取到固定点，则需要采用 RTK 技术建立地图根控点，然后将其与全站仪相结合，进行零星数据收集和分析。由于某些矿区规模较小，因此可以根据已有矿区控制点进行区域坐标变换，并根据有关工程技术要求进行区域资料收集和分析。在进行测量时，必须首先明确各种仪器边界，以防止重复测量。在测量结束后，将采集到资料扩展到图形编辑软件中，根据矿区地质情况将其绘制成地图，对有问题地方进行重点标注，以便于日后实地验证。在完成地形图后，要对资料进行取样、检查，并按测试程序编写技术总结，二次检查通过后方可投入使用。2.4低空无人机低空无人机以其操作简单、灵活、便于组装、便于携带等诸多优点，在地理环境、地质环境等方面得到广泛应用，但由于其自身局限性，在有限距离上也是有限。露天开采金属矿山主要分布于地表，露天堆积，矿土共生，形成分散、大面积矿床。就测绘工作来说，全矿区范围大且测绘难度大。在这样矿区区域，使用常规大型飞行器进行空中摄影，不仅造价昂贵，而且无法及时反映出现代测绘技术优越性。因此，将低空无人机遥感技术与矿山地质勘查相结合，将其应用于矿山地质勘查中对提高整体测绘质量具有实质价值。铝金属矿山传统测量方法是利用多种测量