林曉虎

（福建省核工業(yè)二九五大隊，福建 龍巖 364000）

礦山在開采之前，對其進行測量并提供準(zhǔn)確數(shù)值是保證其開采效率的根本，施工需要依照這些基礎(chǔ)數(shù)值來進行方案的預(yù)設(shè)，因此需要利用測繪技術(shù)來保證施工效率。隨著工業(yè)化進程的加快，對能源的需求越來越多，因此對測繪技術(shù)的要求越來越高?；诖讼嚓P(guān)研究人員研發(fā)了新的測繪技術(shù)，目的是通過高效測繪提升施工效率。

通過實現(xiàn)測量過程的優(yōu)化，使采礦工程測量操作更加靈活可控。同時，在一些新型測繪工具的應(yīng)用條件下，可以通過自動計算實現(xiàn)自動測繪，整個過程無需人工進行人工測繪[1]。因此，必須有效利用智能測繪創(chuàng)新技術(shù)，為礦山順利開采提供基礎(chǔ)。

1 智能測繪創(chuàng)新技術(shù)在礦山工程測量中的應(yīng)用

1.1 繪制礦山工程測量流程圖

智能測繪創(chuàng)新技術(shù)可以通過檢測工程內(nèi)礦區(qū)的特殊數(shù)值或危險情況設(shè)置正確的施工流程，進行開采需要設(shè)立智能測繪技術(shù)的空間站，該空間站可以利用衛(wèi)星鎖定技術(shù)來采集礦區(qū)的各項數(shù)據(jù)指標(biāo)，流動站收到數(shù)據(jù)回饋后，繪制了礦山工程測量的流程圖，如圖1所示。

如圖1所示，基于智能測繪技術(shù)進行建設(shè)工程規(guī)劃和礦山工程測量的第一步就是進行衛(wèi)星預(yù)報?；谥悄軠y繪技術(shù)的礦山工程檢測首先應(yīng)進行衛(wèi)星預(yù)測。在創(chuàng)建預(yù)測表時，需要將衛(wèi)星的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)提前進行調(diào)試，包括衛(wèi)星角度，觀測狀態(tài)等。第二步就是選擇和配置流動站?；谥悄軠y繪技術(shù)的工程測量運行時，移動站應(yīng)避開密集的建筑物、灌木叢或高壓線路。在正式測量之前，需要設(shè)置工作模式和通信模式，以及參考站和移動站[2]。第三步是初始化測量?；谥悄軠y繪技術(shù)的礦山工程測量必須在初始化后完成，初始化通常采用靜態(tài)初始化。初始化后才能進行初次觀測。觀測時選用的觀測設(shè)備需要配備三腳架，且需要嚴(yán)格對準(zhǔn)調(diào)平，觀測設(shè)備必須可以精確收集觀測數(shù)據(jù)。將觀察分為多個時期，如果兩個觀察值之間的差異小于3厘米，則需要將觀測中位數(shù)視為最終結(jié)果。否則，必須重新測量，直到滿足公差要求。

圖1 礦山工程測量流程圖

1.2 分析礦山測量精度

在分析礦山測量精度時，智能測繪技術(shù)往往利用了衛(wèi)星觀測誤差，該誤差屬于傳播位置誤差，主要體現(xiàn)了傳播過程中的偏移量[3]，由于衛(wèi)星信息傳播時，或多或少會受到電離層的影響，從而產(chǎn)生偏移，因此此時衛(wèi)星產(chǎn)生的方向變化與實際的差值可以體現(xiàn)出礦山測量的精度變化，由于與幾何中心的差異導(dǎo)致的偏差與觀測期間傳入衛(wèi)星信號的強度和方向有關(guān)。因此在測量時需要不斷變換參數(shù)，讀取一個最準(zhǔn)確的參數(shù)值來進行測量。測量區(qū)域的地形必須均勻，否則則會影響測量結(jié)果，因此，測量區(qū)域的大小對礦山工程測量的準(zhǔn)確性有很大影響，其精度分析公式如下（1）所示。

公式（1）中，M代表測量精度，X代表測量結(jié)果，Y、H代表測量系數(shù)。利用該公式測量出此時的礦山測量精度，不僅如此，利用公式（1）還可以計算出此時的擬合精度，該精度與區(qū)域選擇之間成反比關(guān)系。因此，在進行礦山工程測量時，應(yīng)選擇合適的定位星座，以保證定位精度。換句話說，最佳觀測周期和衛(wèi)星的數(shù)量應(yīng)該通過嚴(yán)格的能見度觀測來選擇[4]。

1.3 擬合云配準(zhǔn)可行性

多站拼接也是設(shè)置掃描點云配準(zhǔn)可行性之前的一個重要問題，由于掃描環(huán)境、掃描區(qū)域、掃描儀幾何位置等因素的限制，需要通過多站掃描測量來恢復(fù)測量對象，從而選擇針對特定項目優(yōu)化的測量方案，減少多站測量中的誤差，其也是保證云配準(zhǔn)模型構(gòu)建質(zhì)量的前提。考慮到計算復(fù)雜和云配準(zhǔn)的難度，需要將掃描場景中的四個球面目標(biāo)的中心坐標(biāo)擬合為一對公共坐標(biāo)點，從而求解旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣。求解的過程不需要算法，而是需要利用實驗條件下的兩站云配準(zhǔn)對迭代計算和初始值高速計算來進行驗證，驗證結(jié)果表明該算法可靠，計算過程簡單，對云配準(zhǔn)可行性計算具有廣泛的適用性。

在擬合時，首先介紹云配準(zhǔn)的原理和旋轉(zhuǎn)矩陣的表達方法。求解對角線變換問題時強調(diào)了四元數(shù)配準(zhǔn)算法的過程，多站點云配準(zhǔn)中的誤差模型推斷和最終驗證結(jié)果表明了算法的準(zhǔn)確性。獲取目標(biāo)物體完整測量信息的多站接口是當(dāng)前的研究熱點，該接口的選取主要有兩種方法。一種是固定目標(biāo)物體，改變掃描儀的幾何位置，另一種是固定掃描儀的幾何位置，改變目標(biāo)物體。在處理點云時，其往往被認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)和變換點云坐標(biāo)系的一部分。通過變換得到兩組點云數(shù)據(jù)，從而將兩個測量站整合到同一坐標(biāo)系中，這也驗證了空間中的所有點都是集中的這一假設(shè)。

1.4 布設(shè)測量相控點

像控點是數(shù)字?jǐn)z影測量中進行空三加密和測圖的基礎(chǔ)，像控點的具體布設(shè)方法、平面位置和高程的測量直接影響到后期空三處理、立體測圖、三維建模等的精度。像控點引起的誤差主要是只由于像控點布設(shè)方案不合理、像控點測量精度限制和刺點的精度限制引起的誤差。

像控點的布設(shè)方案是否合理，會直接影響到像控點的施測與解算，進而影響到數(shù)據(jù)處理精度和影像精度。像控點測量一般采用GPS-RTK方法進行測量，因此，像控點的測量精度影響因素取決于GPS-RTK的精度影響因素，主要包括與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差、與接收機有關(guān)的誤差、與信號傳播有關(guān)的誤差等。在像控點刺點方面，由于無人機飛行區(qū)域一般相對較小，導(dǎo)致可供布設(shè)像控點位的范圍就相對較小，因此，有時可能就會出現(xiàn)在整個任務(wù)飛行過程無法找到明顯地物刺點的狀況。

在實際工程測量中，測量參考點坐標(biāo)滿足大多數(shù)地形參考點測量方法和精度要求。因此，根據(jù)測量的精度要求，像控點的布置應(yīng)將平面點與高程點置于同一位置，最好同時測量平坦點和高點。

2 實例分析

2.1 李子窩高嶺土礦區(qū)現(xiàn)狀

福建省武平縣李子窩高嶺土礦區(qū)年開采20萬噸高嶺土項目位于武平縣城190°方向，直距21km處，隸屬武平縣下壩鄉(xiāng)大田村管轄。項目為新立礦山，礦區(qū)面積1.1393km2，開采標(biāo)高：+392.5米至+235米。根據(jù)福建省核工業(yè)二九五大隊編制的《福建省武平縣李子窩礦區(qū)高嶺土礦詳查地質(zhì)報告》及福建省國土資源評估中心對該報告的核實意見，項目5個礦體中，高嶺土礦類型資源儲量礦石量共366.92萬噸，礦山設(shè)計開采規(guī)模為20萬噸/年，分為5個礦體，采用山坡露天開采，采出的原礦直接運輸至礦區(qū)選礦廠進行選礦。

2.2 測量效果

分別使用智能測繪創(chuàng)新技術(shù)和普通的測繪技術(shù)對李子窩高嶺土礦區(qū)的不同地區(qū)的規(guī)劃高度進行測量，測量結(jié)果如表1所示。

表1 測量結(jié)果

根據(jù)表1可知，應(yīng)用智能測繪創(chuàng)新技術(shù)進行礦山工程測量，其測量的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，因此，其具有一定的應(yīng)用價值。

3 結(jié)束語

綜上所述，礦山測繪工作是實施礦山開采的基礎(chǔ)，也是一切工作的前提，將礦山的各項指標(biāo)準(zhǔn)確測量有助于后續(xù)的開采，因此本文研究了智能測繪技術(shù)在礦山工程各行測量的應(yīng)用，驗證其可以有效提升測量精度，確保云配準(zhǔn)擬合正確，且擁有極佳的誤差控制力，基于此進行了實例分析，證明其測量數(shù)據(jù)誤差小，更準(zhǔn)確，有一定的應(yīng)用價值。