阐述数字矿山建设中的矿山测量

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摘要：随着科技的发展，数字矿山的出现使得采矿业在采矿工艺、生产管理、组织结构、工程决策、防灾减灾、灾害处理、环境整治等方面发生了深刻的变革。作为给采矿业提供空间定位技术支撑的测绘工程专业受到更大的冲击。文章着重介绍了航空摄影测量技术在数字矿山建设中的应用，以供同行参考。

关键词：数字矿山建设，矿山测量，航空摄影测量

中图分类号： TD21 文献标识码： A 文章编号：

前言

数字矿山和航空摄影测量之间的联系如果把“数字矿山”比做一大楼，公共服务平台就是这座大楼的地基，每一个专业应用系统就是地基上的一层楼。因此，矿区公共服务平台的建设也就是在为“数字矿山”建设打基础。而航空摄影测量就是为矿区公共服务平台提供地面最基础的地理数据

1、概 述

数字矿山系统是一个包含了硬件、网络、监测监控、数据库以及软件系统的综合性系统。地理信息公共服务平台分为基础设施、数据中心、服务平台三个层次，在此基础上，再构建各种专业应用系统，从而形成整个“数字矿山”系统。

2、采用航空摄影测量的方法进行地面地理数据的采集及应用案例

地理数据是矿区公共服务平台的建设的基础、GIS 应用系统的“血液”，“千言万语不如一张图”，图能使人瞬间产生身临其境之感。基于图的定位快速、准确，基于图的指挥决策科学、高效，如果将金属矿生产的专业信息( 矿坑、井、巷道、机电设备、钻孔、水文点、气象等) 叠加在电子地图上，可以实现金属矿生产的可视化管理。采用航空摄影测量的方法采集的地理数据类型可分为 4D 数据( DLG、DEM、DOM、DRG) 、数字真三维数据等。

2.14D 基础数据解决方案

( 1) DLG( 数字线划地图)

数字线划地图是现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。数字线划图既包括空间信息也包括属性信息，可用于建设规划、资源管理、投资环境分析等各个方面以及作为人口、资源、环境、交通、治安等各专业信息系统的空间定位基础。矿区 1 ∶ 500 ～ 50000 的DLG 基础地形图，是航空摄影测量快速、精确的典型表现，也是目前矿区项目应用最广泛的领域。

( 2) DEM( 数字高程模型)

数字高程模型是是用一组有序数值表示地面高程的一种实体地面模型。分为规则格网和不规则三角网。可制作透视图、断面图，进行工程土方计算、表面覆盖面积统计，用于与高程有关的地貌形态分析、通视条件分析、洪水淹没区分析。DEM 数据存在多种格式，包括 DGN 格式、DWG格式、DXF 等矢量数据格式，ArcGIS GRID、ASCII 码等格式。矿区常用 DWG 和 ArcGIS GRID 格式。

( 3) DOM( 数字正射影像图)

数字正射影像图是利用数字高程模型对数字化或数字航空相片/遥感相片( 单色/彩色) 经逐象元进行纠正，再进行影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据。一般带有公里格网、图廓内/外整饰和注记的平面图。DOM 数据的应用，近年来有了长足的进步，由于 DOM 即包含几何定位信息，又包含影象信息，所以在 GIS 的分析应用方面具有无可替代的优势，所以正逐步形成庞大的应用需要。目前 DOM 存在形式大多以 TIF 格式提交也有要求 ECW 等压缩数据格式。随着航空摄影测量技术的发展，DEM 和 DOM的解决方案越来越趋向于自动化。DEM 获取最新的方法是影像相关自动匹配技术，获取效率很高，而且可以达到逐像元匹配。但 DEM 需经过 DSM 过滤或人工干预得到，而目前从 DSM 到 DEM 并没有完美的算法，人工干预最可靠但费时费力。DOM 自动化程度也有待提高，比如自动生成拼接线，自动修复等，但都不能没有人工干预的过程。

2.24D 基础数据转换与入库

矿区现有空间数据种类繁多，数据格式不统一，制图格式的数据与 GIS 数据有着较大的差别，前者的主要目的是制图，后者主要目的是数据管理与空间分析，而要实现空间数据的共享服务，必须对 CAD格式的数据按照空间数据库标准进行转换处理，形成 GIS 格式的空间数据，最终录入到综合数据库中。在处理过程中，主要有以下三方面工作内容:

(1) 数据转换

为形成统一连续、完整无缝的空间数据，需要对采集的不同投影、不同坐标系的图件进行准换，最终形成同一投影、统一坐标系的空间数据，这样才能实现不同比例尺数据叠加显示，无缝查询、浏览。投影面、坐标系、参考点在选取时应考虑周全，其考虑因素如下。

投影面选取考虑因素

①投影转换时数据精度损失少;

②选取行业标准投影面( 例如: 0 米投影面) ;

③和其他外来数据( 因矿区的发展建设或其他需要获取的其他数据资料) 对接方便。坐标转换的精度主要取决于坐标转换过程中选取的参考点，参考点即矿区内的三角点、导线点或图根点等，这些点同时具有北京 54、西安 80、2000 大地坐标系及地方独立坐标系，通过这些点的坐标关系可以计算获得两种不同坐标系间的转换参数，利用转换参数及转换软件实现不同坐标系间的坐标转换。坐标系选取考虑因素

①坐标转换时数据精度损失少;

②选取行业标准坐标系( 例如: 北京 54 坐标系或西安 80 坐标系) ;参考点选取考虑因素

① 参考点尽量为矿区内的高等级点( 三角点、导线点或图根点等) ;

② 参考点分布合理( 合理的分布是: 至少三个或三个以上的参考点，且这些参考点分布均匀能覆盖整个矿区) 。如果矿区内没有符合条件的参考点，必须考虑外业实测或通过其他渠道( 例如从当地测绘部门购买参考点坐标及点之记) ，对购买的参考点在数据转换前必须进行检核。数据转换完成后将转换前的数据录入到综合数据库中进行备份，以便其它系统进行应用。

( 2) 数据入库

对空间数据进行收集、处理、转换后，形成标准格式的矢量地图或栅格地图，就可以录入到数据库了。在入库过程中，还需要明确许多分类信息，设计合理的空间数据库子集，便于以后方便的查找和调出需要的空间数据。这就像盖一座房屋，根据要入住的家庭人数、人口、使用目的等信息，来确定要盖的房间数、房屋结构以及各房屋功能等，这样才会住的舒服。入库是一个动作，是指数据进入数据库的过程，不同类型的数据入库过程不同，为提高入库效率、保证入库数据的准确性，通常需要开发专业的入库程序，进行批量快速的进行数据入库。

数据的入库模块主要包括对基础地形数据的入库和影像数据的入库两部分，其它的专业数据如地质数据、导线数据等属于子数据集，依靠基础地形数据和影像数据附属存在。主要工作内容如下:

数据格式转换、空间数据的坐标转换;空间数据图形和属性逻辑检查;

空间数据的接边处理;空间数据的入库( 替换、追加、更新) 。

2．3 数字真三维数据制作

随着数字矿山技术的发展，以二维数据为主体的 GIS 应用已经不能满足矿山应用的空间数据表现形式，一种更加直观的、所见即所得的三维空间数据逐渐成为一种崭新的、客户热衷的数据表达方式，它将成为数字矿山的核心数据。

结语

使用航空摄影测量的方法采集的地面地理数据可以实现数字矿山矿产资源开发与环境协调发展。对矿山开采引起的地表形态破坏、植被破坏、土地退化、水土流失、粉尘污染、水体污染、采场滑坡、尾矿库溃坝等进行数字化数据采集，在此基础上通过对相关信息的科学分析，制定出矿山的生态重建方案、灾害评价与预测预报体系和现代管理体系，对实现数字矿山矿产资源开发与环境协调发展有着深远的意义。

参考文献

［1］ 邓永胜 . 数字矿山特征及未来数字遥控采矿系统模型［J］． 昆明冶金高等专科学校学报，2006( 1) .

［2］ 林宗坚 . 我国“4D”产品生产与应用的现状及问题［J］. 测绘通报，2001( 8) ．