煤矿工程测量中测绘新技术的应用分析

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煤矿工程测量中测绘新技术的应用分析

发布日期： 2012-05-14 发布：  

  2012年第4期目录       本期共收录文章20篇

　　
中国论文网
　　
　　山东能源集团临沂矿业集团田庄煤矿，山东济宁272103
　　
　　摘要 随着科学技术的发展以及我国煤矿工程的需要，越来越多的测绘新技术被应用到了煤矿工程测量中。本文着重分析了GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）、RS（遥感技术）、全站仪、ISS(惯性测量系统)、三维激光扫描测绘新技术的优点及功能，目的在于促进煤矿工程测量的高产、高效和可持续发展。
　　关键词 煤矿工程；测量；测绘新技术
　　中图分类号TD17 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）61-0090-02
　　由于煤矿工程的复杂性、未知性，测绘技术在煤矿的勘测、开发、生产过程中均发挥着重要的作用。对煤矿工程测量中测绘技术的科学运用，可以实现矿区立体全方位的探测，对矿产质量和体积以及土地资源的利用情况均可进行有效地数据采集和显示，为安全科学的进行煤矿生产以及保护土地资源提供保障。
　　随着科学技术的发展以及煤矿生产的需要，越来越多的测绘新技术应用到了煤矿工程测量中，本文着重介绍了GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）、RS（遥感技术）、全站仪、ISS(惯性测量系统)、三维激光扫描几种较为常见的测绘新技术的应用。
　　1 GPS技术应用分析
　　1.1 GPS技术简介
　　GPS（Global Positioning System）也称为全球定位系统，是美国于1994年斥资200亿元建成，不仅具有导航的功能，而且还广泛应用于地质工程测量、土地测量、航空摄影等等，其特点是自动化、全天候、精度高，易携带等。这些特点也促使GPS在煤矿工程测量中得到广泛的应用。
　　1.2 GPS相比于传统技术的优点
　　相比于传统测量技术，GPS具有以下优点：
　　1）可建立三维坐标系。传统的的测量技术把大地测量与高程测量分开，并且采用不同的测量方法，但是GPS通过建立三维坐标系，可同时进行大地测量和高程测量，并且其测量精度可以达到四等水准；
　　2）观测时间较短。以GPS基准站为圆心的15km范围内可进行测量，并且每个流动站的观测时间仅需要几秒钟的时间；
　　3）定位精确度高。在400m~1000m的精密工程定位实践中，同时进行GPS和电磁波测距仪测定边长，GPS与电磁波测距仪的边长偏差不超过0.5mm；
　　4）操作便捷。随着新技术的应用，GPS的操作越来越简单，达到傻瓜化的程度；
　　5）全天候作业。传统测量技术往往受制与天气的影响，但是GPS系统可以24小时在任何气象条件下进行作业。它不会受制于黑夜、刮风下雨、下雾下雪等天气，且测量精度也不会受影响。
　　1.3 GPS技术在煤矿工程测量中的应用
　　1）划分矿区范围，建立控制网络；
　　2）对于矿区场地地面沉降进行测定；
　　3）大型建筑物或者井下巷道的弯曲变形测定；
　　4）对于矿区边坡稳定性进行全方位检测；
　　5）对全矿区的矿车进行实时定位监测及调度。
　　2 GIS技术应用分析
　　2.1 GIS技术简介
　　GIS（Geographic Information System）又称为地理信息系统，它可以将空间信息进行分析、处理，然后输出显示，可以实时进行图像绘制和数据的更正，无论在政府还是科研单位都得到了广泛的应用。
　　2.2 GIS技术在煤矿工程测量中的应用
　　随着地质模拟技术的发展，三维地学模拟已经成为地质与信息科学的学术前沿与热点。当然该技术也可以应用到煤矿工程测量中，通过建立三维的煤矿区，对矿区的各个部分结构及大小形状准确描绘出来，在进行具体的测绘工作时，就可以调用该模拟系统进行数据的获取与修正，为测量工作提供保证。
　　3 RS技术应用分析
　　3.1 RS技术简介
　　RS（Remote Sensing）又称为遥感技术，是通过卫星上的摄像设备对地面的图像进行高分辨率的拍摄，然后把清晰的图片传送到地面供人们使用。遥感技术得到快速普及的原因是可以实现大面积同步观测，并且具有经济性和时效性的优势，多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星将成为对地观测获取基础地理信息的重要手段。遥感技术不仅可以运用于科学研究，而且在煤矿工程测量中也会得到很好的应用。
　　3.2 RS技术在煤矿工程测量中的应用
　　1）对矿山周边环境进行监测；
　　2）煤的污染范围及程度；
　　3）分析矿区地表的沉降情况和程度；
　　4）与GIS技术相结合监测矿区周围土地的利用情况，为煤矿有序开采及土地合理利用提供最有效的保障方法。
　　4 全站仪应用分析
　　4.1 全站仪在煤矿工程测量中的应用
　　1）距离测量。全站仪相对于传统井下导线测量可以大幅度提高精度，而且操作简单，另外在距离测量时，全站仪可以修正温度、气压的影响，因为光的传播速度受温度和气压的变化而变化，全站仪可以自动计算出大气偏差值，并对数据结果进行修正；
　　2）角度测量。煤矿工程测量中的角度测量是重要的一环，测量角度的准确度决定着最弱边和最弱角的误差大小。全站仪的角度测量极其简捷，只需依次选准第一个目标和第二个目标，在仪器的显示屏上就可以显示该角的大小；
　　3）坐标测量。坐标测量的步骤是先安置好仪器，然后选择坐标模式，输入参数，然后找准后视点，继续转动照准部，找到站点上所设的标志，按下测量键就可以求出站点的三维坐标；
　　4）放样测量。在某些情况下，井下需要进行放样测量，例如安装比较重要的设备，对设备的重心及轴线都具有一定的要求。全站仪可以预先设置程序，对放样进行测量；
　　5）定向测量。井下巷道的挖掘以及巷道的贯通，方向控制是尤为重要的，因此全站仪可以派上用场，进行定向测量，全站仪主要是通过对巷道的中心及腰线进行标定来定向。全站仪相对于传统经纬仪的定向步骤简略，而且精确度高。
　　4.2 井下使用全站仪的注意事项
　　1）全站仪在进行光电测量距离时，应该提前检查反光镜常数是否与反光镜匹配，因为不同反光镜其常数也不同；
　　2）采用导线测量时，尽量不要使用自动存储功能，因为对于“后前前后”的观测方法很多仪器是不兼容的，只能使用“后后前前”或者半测回观测方法，但是这两种方法均存在一定的不足，因此对于数据的记录方面最好是手工记录。
　　5 ISS应用分析
　　5.1 ISS技术简介
　　ISS(Inertial Surveying System),又称为惯性测量系统。惯性测量系统其实是一种不同于GPS的导航定位技术，它的优点是自动化、全天候、机动灵活，由于GPS受卫星信号的限制，惯性测量系统可以随时随地进行工程测量，为煤矿工程测量提供个一种新的技术手段。它利用惯性导航的原理，，可以同时诸如经纬度、距离、高程、重力感应、垂线偏差及方位角等数据。
　　5.2 ISS在煤矿工程测量中的应用
　　惯性测量系统一共分为平台式系统和捷联式系统，在煤矿工程测量中应用在以下几个方面：
　　1）地震测量与预防；
　　2）地表变形或沉陷；
　　3）管道偏移监测；
　　4）控制测量，检测已有控制点，或航测控制并加密控制点；
　　5）与GPS组合形成高精度的定位系统。该系统可以建立准确的三维坐标系及大地水准面，形成模型系统，并对数据进行快速处理，其优势在于互补了GPS与ISS的缺陷，在实际测量中定位和导航的精度均明显提高。
　　6 三维激光扫描技术应用分析
　　6.1 三维激光扫描技术简介
　　该装置的是由高分辨率摄像机、全球定位系统、三维激光扫描仪、可升降操作平台以及计算机组成。三维激光扫描仪采集的数据可以和标准坐标系结合在一起，形成直观的矢量图，并能以不同的文件格式通过计算机输出。
　　6.2 三维激光扫描技术相比于传统技术的优点
　　1）操作简便，高效率，低费用；
　　2）空间定位更加精准；
　　3）可以实时的获取三维图像及数据；
　　4）图像的质量很高，且数据很详细；
　　5）速度极快的扫描及采集数据，可以有效的减少回转次数；
　　6）三维数据采集齐全，可以对实景细节进行描述；
　　7）高质量的图片能较好的显示地质结构的细节及纹理特征。
　　6.3 三维激光扫描技术在煤矿工程测量中的应用
　　三维激光扫描技术在煤矿工程测量中主要应用于以下几个方面：
　　1）矿区边坡系数及稳定性检测；
　　2）对井筒断面进行测量；
　　3）巷道断面测量；
　　4）建筑物剖面测量；
　　5）地面井架的安装变形测量；
　　6）土地面积及土地利用率的测量；
　　7）桥梁、公路、河道、铁路、构筑物等地基的测绘工作。
　　7 结论
　　本文总结了GPS、RS、全站仪等测绘新技术在煤矿工程测量中的应用，为煤矿测量以及煤矿生产提供了科学的依据。但是，虽然各种测绘新技术在煤矿工程中得到了不同程度的发展，但是煤矿工程的复杂性决定着现阶段仅有的技术还不能满足科研和生产的需要，例如超声波在岩石中的传播特性还需要深入的研究，对于各类岩石的测量方法还不足。另外，对于井下安全保障预警体系的建设还需要投入大量的研究。因此，煤矿测量工作是一项艰巨且持久的任务，需要科学研究人员以及煤矿测量人员的共同努力来完成，为煤矿安全生产提供可靠保证。
　　参考文献
　　[1]黄谷根，肖红华.测绘新技术在矿山测量中的应用与发展.矿业快报，2007：11-12．
　　[2]王振生.探析全站仪在煤矿测量中的应用[J].科技资讯，2010(13)：95-96．
　　[3]魏祥平，任志强.全站仪在井下测量中的应用[J].江西煤炭科技，2008(2)：18-19．
　　[4]乔德广.测绘新技术在煤矿测量中的应用[J].科协论坛，2009(8)：29-30．

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