矿山测量技术论文范文

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2矿山测量技术发展的现状

（1）测量仪器的应用。

现在，岩层移动变形检测仪器、全站型仪器、卫星定位技术以及电子经纬仪等，不仅仅应用于测量地面与数据收集上，而且还能够大大提高工作效率以及测量的准确性，从而使得劳动强度大大降低，工作环境不断改善。为能够更好的开发与保护土地与矿产资源等，更好的保护矿区的环境等具有非常重要的作用；

（2）测量技术的应用。

计算机技术、遥感技术、地理信息技术以及卫星空间定位技术等，不单单是整个测绘学科的核心，而且还是整个矿山测量中的重要核心技术，同时这些技术在不断发展的过程中，其理论研究与实际应用也得以不断完善与发展。在当前矿山测量中遥感技术、数字摄影测量、卫星定位技术、机助制图、电子速测仪以及计算机处理技术等都得到了广泛的应用。矿山测量的工作者已经了解到了外业仪器设备智能化、数字化以及自动化的优越性，而对内业数据的处理、输出的一体化、形象化使得信息得以加工与处理，所以对认识资源与改造自然会不断深入，使得现代科学技术对环境保护与资源综合开发的潜力与优势得以充分发挥；

（3）变形观测的应用。

在矿山测量技术学科之中“三下”采矿研究、地表移动规律以及检测是其重要领域，这些研究具备重要的经济效益与社会效益。现在，我国在这上面的研究越来越朝着质复杂、地形复杂条件下发展，因此，对于多技术与多手段的三维空间开展计算机数值模拟、实验室模拟方法研究以及非线性理论等方法研究都予以极大的重视，而且效果显著。

3全面质量管理的探索与实践

3.1全员质量管理的核心内容

3.1.1做好测量人员的思想工作

对矿山测量工作人员开展警示教育工作，定期召开座谈会，对测量事故及其发生原因进行分析讨论，从而使测量人员树立起“质量第一”的思想，质量意识大大提高。

3.1.2测量技术与技术培训

与矿山测量实际工作需要相结合，有计划的组织所有测量工作者学习测量技术，并且交流技术经验，从而使得测量人员的操作技术、业务素质和处理问题的能力不断提高。

3.2全过程质量管理

3.2.1加强外业测量工作

在开展矿山测量工作之前一定要认真的对工具、仪器进行检查与校正，使得检测结果的正确性得以确保。熟悉并检查施工设计图纸，查阅测量资料，在对测量方案开展共同研究之后，施工人员开始下井施测，对工序的各环节进行测量，严格根据《矿山测量规程》的相关规定标准方法进行测量，在测量现场，应该将测量数据记录清楚，不能够存在涂改现象，在测量结束之后，应该对现场记录和计算推导的正确性进行检查，在保证其正确后才能够离开。

3.2.2加强测量内业计算工作

认真的检查与复算原始的记录数据，在矿山观测工作结束之后，应该对外业观测手薄里的计算正确与否进行及时的整理与检查，对检查结果是否符合各项限差要求进行观测，在确定观测结果都与要求相符后，才可以开展计算。要仔细的开展复测复算。在矿山测量工作中，要求绘图人员在计算结果的基础上开展绘图时，一定要根据“对算薄”的最终结果，并且“对算薄”一定要经由相关负责人签字确认之后才可以使用，这就在一定程度上避免了由于资料错误展开绘图而致使绘图出错问题的出现。

3.3全方位质量管理

矿山测量人员因为分工不同、管理层次不同、负责区段与范围不同，因此个作业小组应该增强组织协调，将测量工作做好，还应该把现场工作的质量保证，推广到测量工作与服务工作之中。在矿山测量工作中，都应该对之前测量成果的精确性、可靠性进行检查，根据《矿山测量规程》相关规定决定限差；对工具、仪器定期的进行检核，使得这些器具能够保持良好的状态，对于有问题的工具、仪器，杜绝使用；对设计图纸进行认真检查，在确保其准确无误后，才可以通过对算之后准备测量资料，在对测量方案进行研究之后，施工人员才可以下井施测。测量工序之中的各环节，都应该严格根据《矿山测量规程》中的标准测量方法进行测量，并进行严格把关，及时的对超限资料进行补测及重测。

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中图分类号TD1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2010）33-0248-01

1概述

我国是一个矿产资源非常丰富的国家，煤、钨、锡、铁及以稀有元素矿物的储量都居世界前列。因此，我国有大量的矿山在进行生产。矿山生产也促进我国经济的快速发展，但是，我国的大量矿山并没有建立起一套完整的矿山地理信息系统，这给矿区可持续发展带来了困难，为了解决好日后矿山的可持续发展、矿区环境的改善及矿山安全的防范，需要建立起一套完整的矿山地理信息系统。

2 矿山测量技术浅析

由于井下测量的特殊性，先进的一些测量仪器如GPS等不能应用于井下测量，而且很多矿山单位也都未配备全站仪，所以经纬仪仍然是井下测量的主要工具。

2.1井下角度测量

井下测角一般用测回法测量角度p时，在C点安装经纬仪，正平对中，在后视点A前视点B悬挂垂球线作为站标，并用矿灯蒙上白纸照明垂球线。

测回法的步骤如下：1）正镜瞄准后视点A，使水平读盘大致对于00，读取水平读盘读a1，并使十字丝的水平中丝照准垂球线上的标志，使竖盘指标水准器的气泡居中后，读取竖盘数Ln；2）正镜顺时针方向旋转照准部，照准前视点B，读取水平读盘读数b1和竖盘读数LB；3）倒镜后逆时针旋转照准部，照准前视点B，读取水平读盘读数场和竖盘读数RB ；4）倒镜逆时针旋转照准部，照准后视点A，读取水平读盘读数a2和竖盘读数RA；5）最后计算一测回所测水平角为：

竖直角δ的计算公式随经纬仪竖盘刻划方法的不同而异。若竖盘以全圆顺时针方向注记，且当望远镜水平时竖盘读数为900（正镜）和2700（倒镜），则竖直角s的计算公式为:

2.2井下边长测量

井下多采用悬空丈量边长的方法。具体做法是在前、后所挂垂球线上用大头针作出标志，作为测量倾角时经纬仪望远镜十字丝水平中丝瞄准的目标和钢尺量边时的端点。丈量边长时，钢尺一端刻划对准经纬仪的镜上中心，另一端用拉力计施加在钢尺比长时的标准拉力，并对准垂球线上的大头针出在钢尺上的读数，要估读到毫米，每尺段以不同起点读数三次。并且导线边长必须往返丈量。

2.3井下高程测量

井下高程测量主要是测出各相邻测点间的高差。施测时水准仪置于二尺点之间，使前、后视距离大致相等，这样可以消除由于水准管轴与水准轴不平行所产生的误差。在计算两点间的高差时，与地面水准测量一样，用后视读数a减去前视读数b，即

h=a-b

当测点在顶板上时，只要在顶板测点的水准尺读数前冠以负号即可。

2.4矿山联系测量

矿山联系测量主要采用连接三角形法。由于不能在垂球线A. B点安设仪器，因此选定井上下的连接点C与C’，从而在井上下形成了以AB为公用边的三角形ABC和ABC’，一般把这样的三角形称为连接三角形。当已知点D点的坐标以及DE边的方位角和地面三角形各内角及边长时，便可按导线测量计算法，算出A. B在地面坐标系统中的坐标及其连线的方位角。同样，己知A，B的坐标及其连线的方位角和井下三角形各要素时，再测定连接角s’，就能计算出井下导线起始边D’E’的方位角及D’点的坐标。

3 测量数据处理以及三维数据的选择

测量数据或观测数据是指用一定的仪器、工具、传感器或其他手段获取的反映地球与其他实体的空间分布有关信息的数据。观测数据可以是直接测量的结果，也可以是经过某种变换后的结果。任何观测数据总是包含信息和干扰两部分，采集数据就是为了获取有用的信息。干扰也成为误差，是除了信息以外的部分，为此，就要对采集到的数据进行平差处理。为了记录和保存这些数据，更为了方便实用，就必须设计相关的数据平差计算系统。

将常见的数据处理归纳起来列表显示。当然，这些平差的基础是条件平差和间接平差。

4结论

本文重点研究了矿山测量数据的处理方法，对矿山测量的施测做了一定的研究，分析和介绍了测量数据处理的方法，并根据测量数据平差计算的特点，给出了平差计算的教据结构，并建立了数学模型。矿山测量数据计算机处理和三维巷道模型构建及其可视化是数字矿山的重要内容。

参考文献

[1]张国良，朱家饪，顾和和.矿山测量学.中国矿业大学出版社，2000：4-75.

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一、三维激光扫描技术的特点

三维激光扫描技术与传统测量技术相比具有如下一些特点：

（1）非接触测量

三维激光扫描技术采用非接触扫描目标的方式进行测量，无需反射棱镜，对扫描目标物体不需进行任何表面处理，直接采集物体表面的三维数据，所采集的数据完全真实可靠。可以用于解决危险目标、环境（或柔性目标）及人员难以企及的情况，具有传统测量方式难以完成的技术优势。

（2）数据采样率高

目前，采用脉冲激光或时间激光的三维激光扫描仪采样点速率可达到数千点，秒.而采用相位激光方法测量的三维激光扫描仪甚至可以达到数十万点/秒。可见采样速率是传统测量方式难以比拟的。

（3）主动发射扫描光源

三维激光扫描技术采用主动发射扫描光源（激光），通过探测自身发射的激光回波信号来获取目标物体的数据信息，因此在扫描过程中，可以实现不受扫描环境的时间和空间的约束。

（4）高分辨率、高精度

三维激光扫描技术可以快速、高精度获取海量点云数据，可以对扫描目标进行高密度的三维数据采集，从而达到高分辨率的目的。

（5）数字化采集，兼容性好

三维激光扫描技术所采集的数据是直接获取的数字信号，具有全数字特征，易于后期处理及输出。用户界面友好的后处理软件能够与其它常用软件进行数据交换及共享。

（6）可与外置数码相机、GPs系统配合使用

这些功能大大扩展了三维激光扫描技术的使用范围，对信息的获取更加全面、准确。外置数码相机的使用，增强色彩色信息的采集，使扫描获取的目标信息更加全面。GPS定位系统的应用，使得三维激光扫描技术的应用范围更加广泛，与工程的结合更加紧密。近一步提高测量数据的准确性。

（7）结构紧凑、防护能力强适合野外使用

日前常用的扫描设备一般具有体积小、重量轻、防水、防潮，对使用条件要求不高，环境适应能力强，适于野外使用。

二、扫描技术于金属矿中的应用

1、设计扫描方案和获取数据

基于黑色露天炭的反射率只有10～15%，其最大的测距只有450m，所以要分多站架设仪器。经考察，确定在视野比较开阔的6个地方架立仪器对矿区进行激光扫描，每个测站分别采用近距离标准测量和远距离精密测量两种模式，标准模式一周用时4min，精密测量模式一周用时12.5min。把整个矿区测完大约只要2.5h，若是两台全站仪则至少需要两天的时间才能测完，可见3D扫描仪的速度有多快。

2、处理数据和建立三维模型

（1）平滑扫描数据。均匀化点与点之间的距离，使得测量距离的误差变小；平滑分为连续和不连续表面平滑两种，不连续的表面是在较远的距离上有前景的数据和对象，而连续的表面是指其所有的点都处于其上面的平面；因此，树和灯柱等适合用不连续平滑，而墙则更适合是连续平滑。

（2）过滤数据。用孤点过滤，其中过滤点的间隔菜单会有提示，在通常情况下我们都是选取2m，也就是，假如在一个点的方圆2m之内不存在其他的点，则将会被过滤掉；接着，进行最小间隔的过滤，在实际中，考虑到金属矿上所要求的精度，20cm，则意味着两点的距离最小要求在20cm。在软件的过滤选项中，其实还有很多的内容，我们在操作的时候，可以根据实际的情况和自己的需要进行选择。其后，再进行数据的修剪，把那些没用的点全都删除掉，最后进行孤点的过滤，形成彩色的点阵图。

（3）平面三角化点云。在进行三角化的时候，要注意确定三角网的最小角和最大边，控制TTN 的精度和结构。在进行建立表面模型的时候，有球面三角化和平面三角化两种形式，平面三角化就是于X—Y平面中创建三角网，就是用于创建激光扫描点的二维三角网；然而，对于带有复杂结构的单个扫描数据，则采用球面三角化比较适合。上述就是一个站上模型的建立过程，多站激光扫描数据需要经过坐标登记和坐标纠正后，才能建立多测站的整个测区的统一模型。

3、坐标的登记以及坐标的纠正

基于当次激光扫描的是指测站不是在已知点上进行的，所以，被扫描出来的一幅扫描点云图的坐标系是任意的，利用它不能够直接的建立整个露天矿测区的模型，精确的将多幅点云图纳入到统一的坐标系，这样一种方法我们将它称之为坐标的匹配。

坐标的纠正，是把点云纳入至地面测量坐标系统的方法。其的操作过程是，与扫描区域附近或扫描区域之中的控制点设置标靶，进而使得相邻的激光扫描点云图上有3个以上的控制点标靶，通过对控制点进行的强制符合，就可以将相邻的扫描点云图统一至相同的一个特定坐标系之中，这被称之为全局方式的坐标纠正，这样可以有效的防止在进行坐标转换时的坐标转换误差的积累。而球形标靶，则是利用反射率比较高的材料做成的圆球，将其置于控制点之上，其球心可以通过矿山测量的坐标得到，在进行测量时，每个激光扫描站至少要扫描到两个以上的标靶球，在计算出标靶球的扫描坐标之后，按照三维坐标转换对其进行纠正。

4、挖矿体积的测量原理

对矿体的体积量的计算，其原理非常简单。举个比较简单的例子，有一个碗壁很薄的碗，我们想知道它的容量，我们先给碗盛满水，则碗身与水面所围成的体积就是该碗的容量。这是，一个人喝了一部分的水，问这人喝了多少水？其实就会喝水的前后碗体本身和水面围成的体积。而矿的每月挖方量的原理也是如此，就是本月与前个月矿体表面围成的体积。

5、金属矿开采量的计算的应用

为了方便，将修剪、过滤和平滑统为修剪，而且每一次的测量全都进行了6站激光扫描。经过2种处理方法形成总点云，可以先坐标纠正后修剪，也可以先修剪后坐标纠正。每一个模型都可以计算“表面围成的体积”，被计算处理的体积是相对于基准面矿体范围内的体积。

三、结语

综上所述，应用全数字三维激光扫描技术来开展露天矿山测量工作，明显优于传统的矿山测量技术，为我们提供了可靠、快捷、方便、安全的技术解决方案，是目前露天矿山地质测量中最有效、最快捷、最经济、最安全的技术手段，它必将在露天矿山测量中得到广泛的应用。

参考文献：

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主管单位：国家煤矿安全监察局

主办单位：煤炭科学研究总院

出版周期：月刊

出版地址：北京市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：0253-2336

国内刊号：11-2402/TD

邮发代号：2-831

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1973

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