淺談數(shù)字礦山建設(shè)中的礦山測量

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1、淺談數(shù)字礦山建設(shè)中的礦山測量 淺談數(shù)字礦山建設(shè)中的礦山測量 【摘要】隨著數(shù)字地球和數(shù)字城市等數(shù)字化概念的產(chǎn)生,數(shù)字化礦山也逐漸被提上了日程。近年來,礦山數(shù)字化越來越被人們重視,并得到了較好的發(fā)展。礦山數(shù)字化使得我們的礦山采掘更加方便快捷,礦山生產(chǎn)過程更加安全、科學(xué),有利于我國礦山事業(yè)健康持續(xù)的發(fā)展。本文就數(shù)字礦山建設(shè)中的礦山測量進行了探討。 【關(guān)鍵詞】數(shù)字 礦山 測量 中圖分類號：P216文獻標(biāo)識碼： A 前言 數(shù)字礦山的定義是： 在礦山企業(yè)的生產(chǎn)范圍之內(nèi)， 通過運用現(xiàn)代化的先進技術(shù)， 傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)， 以及數(shù)

2、據(jù)庫的技術(shù)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用， 對礦山企業(yè)的各個環(huán)節(jié)以及各個生產(chǎn)要素， 進行相應(yīng)的科學(xué)性的、數(shù)字性的、集成性的， 以及網(wǎng)絡(luò)性的相關(guān)管理， 并且通過實際的具有應(yīng)用要求， 對礦山進行相應(yīng)的規(guī)劃， 對礦山的安全問題進行管理， 經(jīng)營管理， 以及相應(yīng)的應(yīng)急救援指揮等相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用。通過對礦山進行數(shù)學(xué)化的管理， 使礦山企業(yè)可以安全的進行生產(chǎn)， 各個生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)流程可以數(shù)字化的進行， 并且加工成新的信息， 向各層管理者及時傳達(dá)信息，讓各層管理者可以及時掌握動態(tài)的業(yè)務(wù)信息， 更有利于各層管理者做出最優(yōu)的決策方案， 讓企業(yè)的資源得到合理的配置， 在競爭激烈的市場環(huán)境下， 讓企業(yè)得到最大的經(jīng)濟效益。 一、數(shù)字礦

3、山的特征和基本組成 基于DM 的定義, DM 應(yīng)具有以下六大特征: 以高速企業(yè)網(wǎng)為“路網(wǎng)”; 以采礦CAD (MCAD )、虛擬現(xiàn)實( VR )、仿真( CS )、科學(xué)計算( SC ) 與可視化(VS)為“路網(wǎng)”; 以礦業(yè)數(shù)據(jù)和礦業(yè)應(yīng)用模型為“貨物”; 以真三維地學(xué)模擬( 3DGM )和數(shù)據(jù)挖掘為“包裝”; 以多源異質(zhì)礦業(yè)數(shù)據(jù)采集與更新系統(tǒng)為“保障”和以礦山G IS(MG IS)為“調(diào)度”。DM 的最終表現(xiàn)為礦山的高度信息化、自動化和高效率, 以至到無人采礦和遙控采礦。DM 的基本組成可大致為采集系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、功能系統(tǒng)、包裝系統(tǒng)和核心系統(tǒng)五部分。 1、采集系統(tǒng) 負(fù)責(zé)數(shù)

4、據(jù)采集與處理, 包括測量、勘探、傳感和文檔四類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng); 其關(guān)鍵是所有數(shù)據(jù)的數(shù)字化。 2、調(diào)度系統(tǒng) 指MGIS, 負(fù)責(zé)提供拓?fù)浣⑴c維護、空間查詢與分析、制圖與輸出等GIS基本功能, 并進行數(shù)據(jù)訪問控制、開放接口和生產(chǎn)調(diào)度與指揮管理等。 3、功能系統(tǒng) 負(fù)責(zé)提供各類專業(yè)模擬與分析功能, 包括MCAD、VM、MS、SC、A I和SV 等。 4、包裝系統(tǒng) 負(fù)責(zé)提供3D 空間建模工具、多源異質(zhì)礦山數(shù)據(jù)的空間融合環(huán)境和數(shù)據(jù)過濾、組合與封裝機制, 包括3DGM和數(shù)據(jù)挖掘工具。 5、核心系統(tǒng) 負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)和模型, 決策分析與支持等

5、?？梢钥闯? 數(shù)字礦山的核心是數(shù)據(jù)。與礦山相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)倉庫和屬性數(shù)據(jù)倉庫是DM 的基礎(chǔ)。地理空間數(shù)據(jù)倉庫用來管理海量的井上、下礦山地物的幾何信息、拓?fù)湫畔?。屬性?shù)據(jù)倉庫管理與之相關(guān)的礦山屬性信息, 必須建立好礦山地理信息系統(tǒng)(MGIS)。在此基礎(chǔ)上再建立相關(guān)模型倉庫,管理各類為礦業(yè)工程、生產(chǎn)、安全、經(jīng)營、管理、決策等服務(wù)的各類專業(yè)應(yīng)用模型, 如開采沉陷計算、開采沉陷預(yù)計、頂板垮落計算、圍巖運動模型、儲量計算、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算、瓦斯聚集模型、涌水計算等。數(shù)據(jù)倉庫所管理的海量數(shù)據(jù)與模型倉庫所管理的礦業(yè)模型, 就是可以被各類“車輛”在DM “路網(wǎng)”上運輸?shù)臄?shù)字“貨物”。因此, 在數(shù)字礦山建設(shè)中,

6、礦山測量的重要工作和作用就是建立全面的地理空間基礎(chǔ)信息系統(tǒng)及地理空間應(yīng)用系統(tǒng)。做好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、組織、管理和利用將會給其他設(shè)備和生產(chǎn)信息的加載與集成提供統(tǒng)一的地理空間位置平臺。 二、數(shù)字測量技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用 數(shù)字測量技術(shù)不是指單一的某種測量技術(shù)，而是一種綜合性的技術(shù)。數(shù)字測量技術(shù)是通過運用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、RTK、全站儀以及CAD 等相關(guān)軟件繪制成圖的與數(shù)字測量相關(guān)的設(shè)備，在礦山中通過采集和儲存信息，達(dá)到對礦山測量的目的。在礦山中采用數(shù)字測量技術(shù)進行測量時，需要根據(jù)測量的地點，例如：地面、井下和測量的內(nèi)容進行針對性的測量控制。對于數(shù)字測量技術(shù)在的應(yīng)用中以礦山企業(yè)整體的測

7、量技術(shù)水平為前提，需要測量人員掌握相關(guān)的技術(shù)操作，全面認(rèn)識操作的重點，從而促進數(shù)字測量技術(shù)在礦山中的應(yīng)用。 1、GPS 技術(shù)在礦山測量中的運用 對于GPS 技術(shù)在礦山測量時，由于GPS 接收機的最佳測程的原因，需要將測量的基線長度控制在30km 之內(nèi)，并選擇測量地的一處為基點，對基點進行GPS 觀測，從而推算出GPS 點的坐標(biāo)，以此為近似值計算GPS 三維無約束的平差,，求得基點的平差值。GPS 高程的控制，一般是利用兩點之間的高差，用平差的方法計算GPS 各點的高程。在進行外業(yè)前，需要選擇最佳的時間進行測量。每臺接收機要配置技術(shù)人員2名，對講機1 臺。在測量車上需要電臺1 部

8、。在進行測量時，要保持兩臺接收機同時開機和關(guān)機。進行嚴(yán)格的調(diào)整，采用儀器所配置的天線高的丈量桿，進行丈量兩次，最后取測量的平均值作為天線的斜高。值得注意的是，采用GPS 技術(shù)進行的礦山測量對地形條件和氣候條件要求較高。一般地形地勢不能海拔太高，且天氣要晴朗，多霧，多云的天氣不適合采用GPS技術(shù)進行礦山測量。因此，在采用GPS 技術(shù)進行礦山測量的時候，需要考慮所測量地點的實際情況。 2、RTK 技術(shù)在礦山測量中的運用 RTK是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分的GPS測量技術(shù)。采用RTK 技術(shù)進行礦山測量的時候，需要注意參考站的接收機和流動站的接收機的轉(zhuǎn)換參數(shù)要相同。在測量前，流動

9、站需要進行檢核，測量出來的數(shù)據(jù)需要采用統(tǒng)一的格式進行整理。在測量中，中線的位置需要測量確定，中折線的坐標(biāo)確定后， 通過RTK 測量技術(shù)能夠自動地顯示出接收機和中線之間的距離。以此確定出中線的位置。從而可以確定中線的位置。由于礦山所處的地形地勢的不同，尤其處于一些高山中，采用RTK 技術(shù)能夠提高測量的準(zhǔn)確度。值得注意的是，在礦山測量中，采用RTK 技術(shù)發(fā)展控制點，原控制網(wǎng)轉(zhuǎn)換參數(shù)和坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)需要保持一致。測量時，對控制點發(fā)展 2 次，且2 次的互差不能大于以下的限差：△ X ≤ 0.05 m，△ H ≤ 0.05m。進而將發(fā)展點作為控制點使用。 在礦山測量中，一般采用RTK 技術(shù)測量出的數(shù)據(jù)

10、需要采用不同的數(shù)據(jù)輸出格式，需要對測量出的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換。以轉(zhuǎn)換出的數(shù)據(jù)的平均精度來作為測量中的誤差。在 RTK 完成作業(yè)后，需要上交檢核點的坐標(biāo)的成果， 并且檢核點數(shù)不能少于總點數(shù)的 1%。因此，在礦山測量中采用RTK 技術(shù)進行測量需要技術(shù)人員熟練的操作技能，以及高水平的技術(shù)知識，在測量中需要對礦山地形地質(zhì)多方面的了解，才能應(yīng)用好RTK 技術(shù)，保證礦山的測量工作提供高效率和高精確度。 3、全面推動數(shù)字測量技術(shù)在礦山生產(chǎn)中應(yīng)用 基于數(shù)字測量技術(shù)測量的高效性和精確性，礦山生產(chǎn)應(yīng)大力推廣數(shù)字測量技術(shù)。從而礦山以自動化、信息化和智能化帶動整個礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。通過科學(xué)的發(fā)展數(shù)字測量技術(shù)，

11、促進整個礦山行業(yè)的優(yōu)化升級。推動數(shù)字測量技術(shù)有助于礦業(yè)企業(yè)的新興路線實施。有助于引進高技術(shù)的測量人才和先進的測量設(shè)備，促進礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在礦山生產(chǎn)中通過應(yīng)用數(shù)字測量技術(shù)能夠促進礦產(chǎn)資源的綜合開發(fā)，為礦山生產(chǎn)提供安全性的保障。因此，基于數(shù)字測量的種種優(yōu)勢，礦產(chǎn)企業(yè)需要全面的推動數(shù)字測量技術(shù)在礦山生產(chǎn)中的應(yīng)用，提高整個產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，促進礦山產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。 三、數(shù)字礦山的前景與展望 隨著測繪科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,測量儀器設(shè)備越來越先進,建立系統(tǒng)的、全面的數(shù)字礦山是未來的趨勢。未來的采礦業(yè)發(fā)展方向及發(fā)展?fàn)顟B(tài)將會有很大一部分依賴于數(shù)字礦山,這也將成為衡量一個礦山是否會健康持續(xù)發(fā)展的

12、關(guān)鍵指標(biāo)。然而,數(shù)字礦山的建設(shè)是一項長期、復(fù)雜并且龐大的系統(tǒng)工程。通過對數(shù)據(jù)采集和高速網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、分布式空間數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)GIS技術(shù)、空間數(shù)據(jù)倉庫和空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、三維可視化和虛擬現(xiàn)實技術(shù)、動態(tài)模擬和人工智能技術(shù)等的進一步研究改善實時性、交互性等方面,最終將會實現(xiàn)礦山的高度信息化、自動化和高效率,從而達(dá)到無人采礦和遙控采礦,從根源上解決礦井事故的發(fā)生。 結(jié)論 目前， 礦山生產(chǎn)技術(shù)和礦山生產(chǎn)都進行很大的科學(xué)技術(shù)的進步，礦山測量的重要性越來越凸顯出來。本文首先對數(shù)字礦山的含義和礦山測量的任務(wù)進行了相應(yīng)的分析， 其次對礦山測量的研究內(nèi)容與目標(biāo)進行了探討， 最后對礦山測量的工程化進行了相應(yīng)的系統(tǒng)研究。相信本文的研究一定能為礦山測量技術(shù)在礦山建設(shè)中的發(fā)展起到非常重要的作用。 【參考文獻】 【1】 郭進偉.數(shù)字礦山系統(tǒng)分析與建模,煤炭經(jīng)濟研究,2009. 【2】 曹代勇等,數(shù)字礦山及其關(guān)鍵技術(shù)探討[J].銅業(yè)工程,2005.