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摘要：测绘技术的发展与仪器设备、计算机技术的开发创新是分不开的，尤其是全站仪、GPS等先进测绘设备的出现，对以往常规仪器和测绘方法，是一次全面性的挑战，这些仪器的应用刷新了测绘业多年的落后局面，开创了测绘事业的新纪元。目前，测绘技术已广泛应用于矿山测量中，大大提高了矿山测量的效率和水平。本文主要探讨了全站仪、空间信息技术、CORS技术、惯性测量系统在矿山测量中的具体应用。
关键词：矿山测量；测绘技术；全站仪；CORS技术；GPS
Abstract: the development of surveying and mapping technology and equipment, the development of computer technology innovation are inseparable, in particular the emergence of total station, GPS and other advanced surveying and mapping equipment, the previous conventional instruments and methods of surveying and mapping, is a comprehensive challenge, the instruments used to refresh the CeHuiYe backward situation for many years, marked a new epoch in surveying and mapping enterprise. At present, surveying and mapping technology has been widely used in mine surveying, greatly improving the efficiency and level of the mine surveying. This paper mainly discusses the total station, the space information technology, CORS technology, inertial measurement system in mine surveying in the specific application.
Key words: mine survey; Surveying and mapping technology; Total station; CORS technology; GPS
中圖分类号：P25文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
全站仪在矿山测量中的应用
（一）全站仪概述
全站型电子速测仪(简称全站仪) 是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统。由于该仪器能较完善地实现测量与处理过程中的电子化和一体化, 将其应用到地下矿山测量,不但可以减轻测量人员的劳动强度,提高工作效率,而且减少了许多中间环节,直接减少了许多因素的影响,可提高测量精度,真正体现科技给测量带来的发展机遇。
（二）全站仪测量技术的具体应用
1、一般测量
利用全站仪在井下进行一般测量时，为了加快测量速度，可直接设置后视方位、测站坐标及高程，并设置好仪器高及镜站高，直接读取、记录所测点的坐标及高程，从而及时了解掘进进度，指导井下工程按设计进行施工，保证安全作业。为便于检查，须同时记录所测点的方位(HR)、平距(HD)、高差(VD)、垂直角(δ)、斜距(SD)。井下定中线、腰线时，由于全站仪可直接调出方位和读出距离，省去了很多辅助工作，能方便、准确地现场标定中、腰线。
内置固化程序测量
井下测量时，由于受巷道狭小的影响，一般照准方向不多，全站仪自带的一些固化程序不是都可以用得上(如对边测量、后方交会法、面积测量等)，必须根据井下的特点来灵活应用这些固化程序。
（1）角度测量
角度测量是井下测量中的重要工作，也是关键的工作，角度测量精度的高低直接影响到方位角的大小，从而影响最弱点和最弱边的误差。利用全站仪内置的重复角度测量模式测量， 既能消除正倒镜的2C差，又能及时反映测量误差，避免了来回转换正倒镜。井下角度测量照准方向一般以垂球线为最佳。为了得到最好的背景效果，可在垂球线后面用照明工具透过透明纸进行照明，并把部分反光的照明灯关闭，以便更好地寻找测量目标。
（2）边长测量
传统的井下导线测量边长是两人用15kg力水平同时拉钢尺，两人读取数字，往往因两人力量把握不均，难以读数，此外还有因听错、读错或算错而导致限差不合要求，从而常常进行反复多次测量才符合要求，特别在斜井(20～30°) 上测量边长，难度系数更大。全站仪的测电子测距克服了钢尺测量的诸多缺点，边长远远超过50m，不但减少了测站，而且提高了测量精度。值得注意的是棱镜整平对中后必须通过小观察孔对准全站仪测站方向。由于井下受潮湿、温度、能见度、照明亮度等影响，加上垂球线细度问题以及照准方向背景不好，两测量导线点的边长设置，在直线巷道中以不大于300m为宜。
（3）坐标测量
坐标测量是直接对准棱镜，仪器自动计算出并显示未知点的坐标，在设置好测站点的坐标、后视方位(或后视点坐标)后，即可进行测量。关机后可恢复测点坐标的模式，给测量工作带来了检查方便。在进行测量放样中，通过坐标测量可对放样点立即进行检查，发现问题可立即纠正。
（4）高程测量
井下高程测量一般利用水准仪进行，全站仪通过输入测站高程，量取仪器高和镜站高，直接显示测量未知点的高程，虽然测量的是三角高程，但对指导一般的工程施工，同样可达到快而准的效果，并且可以与水准高程互相检核。
二、空间信息技术及其在矿山测量中的应用
空间信息技术的核心和主体是“3s”技术，即遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）。
（一）遥感技术
遥感技术在矿山测量中的应用已经历了较长的时间，并积累了丰富的经验，航空遥感资料可作为矿区地形图测绘的资料来源，通过像片校正、目视判读、野外调绘等工作，完成地形图的测绘。较之传统的测图方法，利用遥感资料进行测图速度快、成本低、精度高，是一种应用极为广泛的测图方法。航天遥感在矿山测量中应用的关键理论与技术也正处于研究之中。应用遥感资料，可获取矿区实时、动态、综合的信息源，对矿区环境进行监测，为矿区环境保护提供决策支持。遥感资料用于找矿、矿区地质条件研究、煤层顶底板研究等方面都已得到应用。
（二）GPS技术
GPS技术在矿山测量中的应用主要是取代传统的地面测绘工作。如利用GPS技术进行矿区地表移动监测、水文观测孔高程监测、矿区控制网建立或复测、改造等。随着GPS接收机性能价格比的不断上升，已成为现代矿山测量的一项重要支撑技术。
GPS技术在矿山控制测量中的优点
（1）传统的外业测量很容易受到地质因素的影响（如地形、季节等），使其作业的速度和测量的精度都受到了大小不一的限制，而作业时在其能见度很低和通视条件很差的情况下是无法进行作业的，通过运用GPS技术我们很快就解决了这方面的问题。在一般的地形地势情况下，GPS高质量设站可以一次性的测量完半径为5km的测量区域，从而减少了传统测量中需要多台测量仪器和搬站次数。
（2）GPS技术在作业中定位的精度高，有安全可靠的数据，不会出现过多的误差积累。在没有已知基准点或已知基准点破坏、控制点不足，且在地形复杂、地面有障碍物、作业时出现通视不足的情况下，GPS技术都可以高精度和快速的给予定位。
（3）GPS技术在矿山控制测量中其综合测绘的能力比较强，作业时的集成度比较高，很容易实现自动化的控制，GPS技术还可以胜任各种各样的内外作业的测量，作业的精度也可以自动的控制和记录，这样自动化作业指挥系统的成立就可以成为现实。
2、GPS在矿山测量中的具体应用
（1）GPS-RTK技术在矿区地面中的测量应用
一般情况下，在同一时段内测定其地面点上的水平位置和高程，并根据其数据与测前的数据进行比较分析可知地面点的水平位移和下沉值，给变性分析和预测等方面提供了科学的依据，这就是GPS-RTK技术在矿区地面测量的目的。一般常规的测量方法首先在矿区的地面上布设出其基准点和变形观测的点一起来组成变形监测的控制网。同时还要用全站仪来测定监测网的边长和角度，用水准仪来测量各个测点之间的高差，通过比较计算出监测网内各点水平位置和高程。
（2）GPS-RTK技术在矿山工程测量控制中的应用
矿山的工程测量是非常重要的工作内容之一，常规的工程测量需要投入大量的人员和仪器，因此快捷准确的工程测量也是困扰矿山发展的难题。因为观测的区域大部分是山區和丘陵，其森林的覆盖率较高，控制网的密度也是很少，而且通视的效果不佳。因此常规的测量方法在精度和效率上就很难满足矿山工程测量的要求，而GPS-RTK技术就可以应用于矿山很多工程测量，还能弥补常规测量中无法满足矿山工程测量的需求，在矿山区域内GPS-RTK技术可用于测绘矿区地形地貌图、钻孔的放样以及纵横断面图的测量等等方面。
（三）地理信息系统
应用于矿区的地理信息系统称为矿区资料源环境信息系统（MRIES）。MREIS已成为矿山测录的重要发展方向。以矿区资源环境信息系统为平台，以各种测量技术为数据获取的途径，可以建立集数据采集、处理、管理、分析、输出于一体的自动化、智能化的技术系统，作为矿山可持续发展的决策支持系统。矿山测量工作是建立MRRIS的前提性工作，而建立MRRIS则是矿山测录发展的必然趋势。因此，GPS首先应用于矿山测量，建立矿山测量信息系统，然后以此为基础，建立矿区资源环境信息系统。
CORS技术在矿山测量中的应用
（一）CORS技术概述
CORS是在一个较大区域内均匀布设多个永久性连续运行的GPS参考站，从而构成一个参考站网。各参考站按设定的采样率连续观测，通过数据通信系统实时地将观测数据传输给系统控制中心。系统控制中心首先对各站数据进行预处理和质量分析，然后统一解算整个数据，实时估算出网内的各种系统误差改正项（电离层、对流层、卫星轨道误差等），以获得本区域的误差改正模型，并向用户实时发送GPS改正数据。用户只需一台GPS接收机，便可实时或事后得到高精度的、可靠的定位结果。
（二）CORS技术的具体应用
1、矿区控制测量
常规控制测量如三角测量、导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀，外业中不能掌握测量成果的精度。GPS静态、快速静态相对定位测量无需点间通视，能够高精度地进行各种控制测量，但需要进行数据处理，不能实时定位并掌握定位精度，内业处理后可能需要返测量。运用网络RTK技术进行控制测量能实时掌握定位结果和定位精度，大大提高了作业效率。目前，除高精度的控制测量仍采用GPS静态相对定位技术之外，地形测图中的控制测量可完全采用CORS系统下的RTK技术。
2、井田范围地形图的补测及其他
随着地方经济发展加快，城市村庄范围不断增大，煤炭矿井井田区域内的一些高等级的控制点因人为或自然因素遭到破坏，以往高等级控制点和地形图已不能满足生产需要。同时，
矿内建设也使一部分近井点损毁。利用CORS进行GPS-RTK实时观测可保证矿井的地面控制测量，以及井田区域内地形图的及时更新和地面岩移观测的及时进行。
四、惯性测量系统及其在矿山测量中的应用
惯性测量系统（ISS）是一种导航定位技术，具有全天候、自主式、快速多能和机动灵活等优点，为大地测量、工程测量和矿山测量作业的自动化和全能提供了另一种新的技术手段。它是利用惯性导航的原理，以同时获取大地多种测量数据（经纬度，高程、方位角、重力异常和垂线偏差等）的一种技术系统。ISS可分为两大类：平台式系统和捷联式系统，ISS在测绘领域的主要应用目标包括：
1、控制测量，如对已有控制点的检核、加密、航测控制等；
2、管线监测、定位、地壳形变、地表沉陷观测；
3、井下定位，各种工程和建筑测量；
4、地震、重力测量，地球物理研究；
5、井筒和罐道梁的垂直性监测等。
GPS/ISS组合系统是满足高精度导航和定位要求的发展方向之一。这种组合系统可使CPS与ISS的性能得到很多互补，能够以整体大地测量模型进行数据处理，同时确定三维坐标和大地水准面，使定位和导航的精度提高且稳定。
结语
综上，矿山测量其发展和进步与采矿技术和矿业工程的发展、测量科学技术与仪器设备的发展、其它学科如数理科学、计算机科学等的发展密切相关。现代测绘科学技术的发展，必然会促进矿山测量的进一步发展。
参考文献
[1]杜保义，袁霞.测绘新技术在矿山测量中的应用[J].黄金，2009.12.
[2]张应学.GPS在矿山测量中的工作原理及应用分析[J].中国新技术新产品，2010.5.
[3]李晓露,林书本,任建英.GPSRTK技术在大型露天矿山测量中的应用[J].中国高新技术企业，2010.9.
关键词：矿山测量；测绘技术；全站仪；CORS技术；GPS
Abstract: the development of surveying and mapping technology and equipment, the development of computer technology innovation are inseparable, in particular the emergence of total station, GPS and other advanced surveying and mapping equipment, the previous conventional instruments and methods of surveying and mapping, is a comprehensive challenge, the instruments used to refresh the CeHuiYe backward situation for many years, marked a new epoch in surveying and mapping enterprise. At present, surveying and mapping technology has been widely used in mine surveying, greatly improving the efficiency and level of the mine surveying. This paper mainly discusses the total station, the space information technology, CORS technology, inertial measurement system in mine surveying in the specific application.
Key words: mine survey; Surveying and mapping technology; Total station; CORS technology; GPS
中圖分类号：P25文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
全站仪在矿山测量中的应用
（一）全站仪概述
全站型电子速测仪(简称全站仪) 是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统。由于该仪器能较完善地实现测量与处理过程中的电子化和一体化, 将其应用到地下矿山测量,不但可以减轻测量人员的劳动强度,提高工作效率,而且减少了许多中间环节,直接减少了许多因素的影响,可提高测量精度,真正体现科技给测量带来的发展机遇。
（二）全站仪测量技术的具体应用
1、一般测量
利用全站仪在井下进行一般测量时，为了加快测量速度，可直接设置后视方位、测站坐标及高程，并设置好仪器高及镜站高，直接读取、记录所测点的坐标及高程，从而及时了解掘进进度，指导井下工程按设计进行施工，保证安全作业。为便于检查，须同时记录所测点的方位(HR)、平距(HD)、高差(VD)、垂直角(δ)、斜距(SD)。井下定中线、腰线时，由于全站仪可直接调出方位和读出距离，省去了很多辅助工作，能方便、准确地现场标定中、腰线。
内置固化程序测量
井下测量时，由于受巷道狭小的影响，一般照准方向不多，全站仪自带的一些固化程序不是都可以用得上(如对边测量、后方交会法、面积测量等)，必须根据井下的特点来灵活应用这些固化程序。
（1）角度测量
角度测量是井下测量中的重要工作，也是关键的工作，角度测量精度的高低直接影响到方位角的大小，从而影响最弱点和最弱边的误差。利用全站仪内置的重复角度测量模式测量， 既能消除正倒镜的2C差，又能及时反映测量误差，避免了来回转换正倒镜。井下角度测量照准方向一般以垂球线为最佳。为了得到最好的背景效果，可在垂球线后面用照明工具透过透明纸进行照明，并把部分反光的照明灯关闭，以便更好地寻找测量目标。
（2）边长测量
传统的井下导线测量边长是两人用15kg力水平同时拉钢尺，两人读取数字，往往因两人力量把握不均，难以读数，此外还有因听错、读错或算错而导致限差不合要求，从而常常进行反复多次测量才符合要求，特别在斜井(20～30°) 上测量边长，难度系数更大。全站仪的测电子测距克服了钢尺测量的诸多缺点，边长远远超过50m，不但减少了测站，而且提高了测量精度。值得注意的是棱镜整平对中后必须通过小观察孔对准全站仪测站方向。由于井下受潮湿、温度、能见度、照明亮度等影响，加上垂球线细度问题以及照准方向背景不好，两测量导线点的边长设置，在直线巷道中以不大于300m为宜。
（3）坐标测量
坐标测量是直接对准棱镜，仪器自动计算出并显示未知点的坐标，在设置好测站点的坐标、后视方位(或后视点坐标)后，即可进行测量。关机后可恢复测点坐标的模式，给测量工作带来了检查方便。在进行测量放样中，通过坐标测量可对放样点立即进行检查，发现问题可立即纠正。
（4）高程测量
井下高程测量一般利用水准仪进行，全站仪通过输入测站高程，量取仪器高和镜站高，直接显示测量未知点的高程，虽然测量的是三角高程，但对指导一般的工程施工，同样可达到快而准的效果，并且可以与水准高程互相检核。
二、空间信息技术及其在矿山测量中的应用
空间信息技术的核心和主体是“3s”技术，即遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）。
（一）遥感技术
遥感技术在矿山测量中的应用已经历了较长的时间，并积累了丰富的经验，航空遥感资料可作为矿区地形图测绘的资料来源，通过像片校正、目视判读、野外调绘等工作，完成地形图的测绘。较之传统的测图方法，利用遥感资料进行测图速度快、成本低、精度高，是一种应用极为广泛的测图方法。航天遥感在矿山测量中应用的关键理论与技术也正处于研究之中。应用遥感资料，可获取矿区实时、动态、综合的信息源，对矿区环境进行监测，为矿区环境保护提供决策支持。遥感资料用于找矿、矿区地质条件研究、煤层顶底板研究等方面都已得到应用。
（二）GPS技术
GPS技术在矿山测量中的应用主要是取代传统的地面测绘工作。如利用GPS技术进行矿区地表移动监测、水文观测孔高程监测、矿区控制网建立或复测、改造等。随着GPS接收机性能价格比的不断上升，已成为现代矿山测量的一项重要支撑技术。
GPS技术在矿山控制测量中的优点
（1）传统的外业测量很容易受到地质因素的影响（如地形、季节等），使其作业的速度和测量的精度都受到了大小不一的限制，而作业时在其能见度很低和通视条件很差的情况下是无法进行作业的，通过运用GPS技术我们很快就解决了这方面的问题。在一般的地形地势情况下，GPS高质量设站可以一次性的测量完半径为5km的测量区域，从而减少了传统测量中需要多台测量仪器和搬站次数。
（2）GPS技术在作业中定位的精度高，有安全可靠的数据，不会出现过多的误差积累。在没有已知基准点或已知基准点破坏、控制点不足，且在地形复杂、地面有障碍物、作业时出现通视不足的情况下，GPS技术都可以高精度和快速的给予定位。
（3）GPS技术在矿山控制测量中其综合测绘的能力比较强，作业时的集成度比较高，很容易实现自动化的控制，GPS技术还可以胜任各种各样的内外作业的测量，作业的精度也可以自动的控制和记录，这样自动化作业指挥系统的成立就可以成为现实。
2、GPS在矿山测量中的具体应用
（1）GPS-RTK技术在矿区地面中的测量应用
一般情况下，在同一时段内测定其地面点上的水平位置和高程，并根据其数据与测前的数据进行比较分析可知地面点的水平位移和下沉值，给变性分析和预测等方面提供了科学的依据，这就是GPS-RTK技术在矿区地面测量的目的。一般常规的测量方法首先在矿区的地面上布设出其基准点和变形观测的点一起来组成变形监测的控制网。同时还要用全站仪来测定监测网的边长和角度，用水准仪来测量各个测点之间的高差，通过比较计算出监测网内各点水平位置和高程。
（2）GPS-RTK技术在矿山工程测量控制中的应用
矿山的工程测量是非常重要的工作内容之一，常规的工程测量需要投入大量的人员和仪器，因此快捷准确的工程测量也是困扰矿山发展的难题。因为观测的区域大部分是山區和丘陵，其森林的覆盖率较高，控制网的密度也是很少，而且通视的效果不佳。因此常规的测量方法在精度和效率上就很难满足矿山工程测量的要求，而GPS-RTK技术就可以应用于矿山很多工程测量，还能弥补常规测量中无法满足矿山工程测量的需求，在矿山区域内GPS-RTK技术可用于测绘矿区地形地貌图、钻孔的放样以及纵横断面图的测量等等方面。
（三）地理信息系统
应用于矿区的地理信息系统称为矿区资料源环境信息系统（MRIES）。MREIS已成为矿山测录的重要发展方向。以矿区资源环境信息系统为平台，以各种测量技术为数据获取的途径，可以建立集数据采集、处理、管理、分析、输出于一体的自动化、智能化的技术系统，作为矿山可持续发展的决策支持系统。矿山测量工作是建立MRRIS的前提性工作，而建立MRRIS则是矿山测录发展的必然趋势。因此，GPS首先应用于矿山测量，建立矿山测量信息系统，然后以此为基础，建立矿区资源环境信息系统。
CORS技术在矿山测量中的应用
（一）CORS技术概述
CORS是在一个较大区域内均匀布设多个永久性连续运行的GPS参考站，从而构成一个参考站网。各参考站按设定的采样率连续观测，通过数据通信系统实时地将观测数据传输给系统控制中心。系统控制中心首先对各站数据进行预处理和质量分析，然后统一解算整个数据，实时估算出网内的各种系统误差改正项（电离层、对流层、卫星轨道误差等），以获得本区域的误差改正模型，并向用户实时发送GPS改正数据。用户只需一台GPS接收机，便可实时或事后得到高精度的、可靠的定位结果。
（二）CORS技术的具体应用
1、矿区控制测量
常规控制测量如三角测量、导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀，外业中不能掌握测量成果的精度。GPS静态、快速静态相对定位测量无需点间通视，能够高精度地进行各种控制测量，但需要进行数据处理，不能实时定位并掌握定位精度，内业处理后可能需要返测量。运用网络RTK技术进行控制测量能实时掌握定位结果和定位精度，大大提高了作业效率。目前，除高精度的控制测量仍采用GPS静态相对定位技术之外，地形测图中的控制测量可完全采用CORS系统下的RTK技术。
2、井田范围地形图的补测及其他
随着地方经济发展加快，城市村庄范围不断增大，煤炭矿井井田区域内的一些高等级的控制点因人为或自然因素遭到破坏，以往高等级控制点和地形图已不能满足生产需要。同时，
矿内建设也使一部分近井点损毁。利用CORS进行GPS-RTK实时观测可保证矿井的地面控制测量，以及井田区域内地形图的及时更新和地面岩移观测的及时进行。
四、惯性测量系统及其在矿山测量中的应用
惯性测量系统（ISS）是一种导航定位技术，具有全天候、自主式、快速多能和机动灵活等优点，为大地测量、工程测量和矿山测量作业的自动化和全能提供了另一种新的技术手段。它是利用惯性导航的原理，以同时获取大地多种测量数据（经纬度，高程、方位角、重力异常和垂线偏差等）的一种技术系统。ISS可分为两大类：平台式系统和捷联式系统，ISS在测绘领域的主要应用目标包括：
1、控制测量，如对已有控制点的检核、加密、航测控制等；
2、管线监测、定位、地壳形变、地表沉陷观测；
3、井下定位，各种工程和建筑测量；
4、地震、重力测量，地球物理研究；
5、井筒和罐道梁的垂直性监测等。
GPS/ISS组合系统是满足高精度导航和定位要求的发展方向之一。这种组合系统可使CPS与ISS的性能得到很多互补，能够以整体大地测量模型进行数据处理，同时确定三维坐标和大地水准面，使定位和导航的精度提高且稳定。
结语
综上，矿山测量其发展和进步与采矿技术和矿业工程的发展、测量科学技术与仪器设备的发展、其它学科如数理科学、计算机科学等的发展密切相关。现代测绘科学技术的发展，必然会促进矿山测量的进一步发展。
参考文献
[1]杜保义，袁霞.测绘新技术在矿山测量中的应用[J].黄金，2009.12.
[2]张应学.GPS在矿山测量中的工作原理及应用分析[J].中国新技术新产品，2010.5.
[3]李晓露,林书本,任建英.GPSRTK技术在大型露天矿山测量中的应用[J].中国高新技术企业，2010.9.