郭君紅

（甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730000）

當(dāng)前，我國(guó)大量礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)、水文地質(zhì)勘探、建設(shè)工程項(xiàng)目等都需要進(jìn)行地質(zhì)勘查，地質(zhì)測(cè)繪是地質(zhì)勘查工作的主要內(nèi)容，測(cè)繪人員利用測(cè)繪工具和技術(shù)對(duì)不同類(lèi)型地形的地理特點(diǎn)、土地現(xiàn)狀、地質(zhì)分布情況等進(jìn)行勘查。由于我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)分布不均，特點(diǎn)各異，地質(zhì)測(cè)繪工作難度大，如果測(cè)繪技術(shù)落后，很難對(duì)繁復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)快速的測(cè)算。隨著大數(shù)據(jù)信息時(shí)代的不斷發(fā)展，測(cè)繪地理信息技術(shù)通過(guò)不同的地形測(cè)繪軟件和基礎(chǔ)應(yīng)用軟件使地質(zhì)測(cè)繪工作逐漸數(shù)字化、自動(dòng)化，其高效精準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)在地質(zhì)勘查工作中得到了廣泛應(yīng)用并具有良好的發(fā)展前景[1]。

1 地質(zhì)勘查的含義

地質(zhì)勘查主要是指地質(zhì)礦產(chǎn)、水文、建筑等相關(guān)部門(mén)或者企業(yè)在嚴(yán)格遵守國(guó)家相關(guān)法律、法規(guī)和條例的前提下，經(jīng)國(guó)家指定部門(mén)批準(zhǔn)，由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員組成的工作部門(mén)對(duì)被批準(zhǔn)勘查區(qū)域開(kāi)展相關(guān)地質(zhì)調(diào)查研究工作?？辈榈木唧w目的一般是圍繞地質(zhì)鉆探、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)、地質(zhì)災(zāi)害治理、工程勘察等展開(kāi)，主要是了解地質(zhì)地貌、地層結(jié)構(gòu)、巖石、地下水、礦產(chǎn)分布等地質(zhì)方面的情況，為相關(guān)企業(yè)部門(mén)開(kāi)展經(jīng)濟(jì)或者其他方面建設(shè)提供有效參考依據(jù)[2]。

2 測(cè)繪地理信息技術(shù)主要原理

測(cè)繪地理信息技術(shù)是測(cè)繪“3S”[地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、遙感（Remote Sensing，RS）、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）]技術(shù)，通過(guò)將GIS、RS、GPS、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)等與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以數(shù)字形式對(duì)各種信息、數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化存儲(chǔ)，經(jīng)數(shù)據(jù)庫(kù)和多種應(yīng)用軟件處理后形成電子地圖，打破了傳統(tǒng)測(cè)繪信息傳送介質(zhì)的模式，數(shù)據(jù)的傳送不再受時(shí)間、地域、地形圖分幅、使用者等常規(guī)因素的限制，測(cè)繪工作者通過(guò)測(cè)繪地理信息技術(shù)各種系統(tǒng)，如圖形、數(shù)學(xué)坐標(biāo)系等，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)字化處理，得出全面、高清的測(cè)繪圖[3]，不僅使測(cè)繪工作變得更加簡(jiǎn)便、快捷，還可以很快發(fā)現(xiàn)并及時(shí)修改測(cè)繪過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，極大地提高了地質(zhì)測(cè)繪的工作效率和工作質(zhì)量。

3 測(cè)繪地理信息技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的優(yōu)勢(shì)

3.1 精準(zhǔn)度高

測(cè)繪地理信息技術(shù)在測(cè)量物數(shù)據(jù)信息采集、分析、處理上的精準(zhǔn)度比傳統(tǒng)手工測(cè)繪具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。如測(cè)繪地理信息技術(shù)可以把300 m范圍內(nèi)所有測(cè)量物點(diǎn)的誤差控制在3 mm內(nèi)，在對(duì)地質(zhì)地形進(jìn)行測(cè)繪之前，會(huì)結(jié)合周?chē)膶?shí)際情況，通過(guò)全站儀對(duì)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行三維坐標(biāo)采集。通過(guò)充分的測(cè)量物信息采集，測(cè)繪地理信息技術(shù)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)并進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，使測(cè)量誤差精確度保持在毫米范圍內(nèi)。同時(shí)，測(cè)繪地理信息技術(shù)在方向性誤差的控制預(yù)防上比傳統(tǒng)測(cè)繪方式更有優(yōu)勢(shì)，特別是在復(fù)雜多變的地形地貌、天氣條件惡劣的外業(yè)測(cè)量工作上，可以更有效地減少測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤和誤差。

3.2 具有較強(qiáng)的可操作性

傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)大多數(shù)依賴(lài)人工控制，容易出現(xiàn)誤差，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正，就容易造成誤差累積，一個(gè)環(huán)節(jié)的誤差不及時(shí)糾正就會(huì)影響整個(gè)測(cè)繪結(jié)果的精準(zhǔn)度。測(cè)繪地理信息技術(shù)通過(guò)強(qiáng)大的內(nèi)裝操作軟件和設(shè)備，如實(shí)時(shí)差分定位（Real-Time Kinematic，RTK）技術(shù)、RTK設(shè)備等開(kāi)展地質(zhì)測(cè)繪工作，整個(gè)測(cè)繪過(guò)程實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化，避免了人工操作失誤，使每一個(gè)系統(tǒng)中的測(cè)量值獨(dú)立存在，能快速生成坐標(biāo)，避免了人工操作的煩瑣性，具有更強(qiáng)的操作性。

3.3 不受環(huán)境限制

地質(zhì)勘查的作業(yè)條件往往較為惡劣，地形危險(xiǎn)復(fù)雜，天氣、溫濕度、可見(jiàn)度等外界環(huán)境的變化，都會(huì)增加測(cè)繪工作人員工作的危險(xiǎn)度，而測(cè)繪地理信息技術(shù)的使用受這方面的限制很少，大大提高了測(cè)繪工作人員的工作安全系數(shù)。傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)需要設(shè)置很多布點(diǎn)，但測(cè)繪地理信息技術(shù)的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，沒(méi)那么煩瑣，通過(guò)在既定測(cè)量位置設(shè)計(jì)規(guī)范布點(diǎn)，可以完成大約4 km范圍內(nèi)的有效測(cè)量。

3.4 有效節(jié)約成本

一是人工成本的降低。傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)需要大量人工和設(shè)備儀器，測(cè)繪地理信息技術(shù)所需設(shè)備精簡(jiǎn)、搬運(yùn)方便，節(jié)約了不少人工成本。同時(shí)，測(cè)繪地理信息技術(shù)通過(guò)全面精準(zhǔn)的內(nèi)部操作系統(tǒng)對(duì)龐大的測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入、處理、傳輸，并實(shí)現(xiàn)與其他測(cè)量數(shù)據(jù)的有效互通，相比傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，減少了大量的后期技術(shù)工作量。二是時(shí)間成本的降低。測(cè)繪地理信息技術(shù)不需要傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)那樣大量的輔助測(cè)量工作，大量的測(cè)繪信息通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)技術(shù)系統(tǒng)就可以進(jìn)行自動(dòng)化篩選、集成并自動(dòng)繪制出測(cè)繪圖，大大縮減了工作時(shí)間成本，提高了測(cè)繪工作效率[4]。

3.5 存儲(chǔ)空間更大

測(cè)繪地理信息技術(shù)在測(cè)繪上可以多角度、多地形、多參數(shù)地展開(kāi)，相比傳統(tǒng)測(cè)繪方式，在數(shù)據(jù)的記錄和存儲(chǔ)方面更方便、快捷，在繪圖過(guò)程中對(duì)誤差的控制也比傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)精準(zhǔn)、及時(shí)，極大地提高了測(cè)繪工作準(zhǔn)確性和工作效率，降低了工作生產(chǎn)成本，有利于生產(chǎn)效益的提高。

4 測(cè)繪地理信息技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用

4.1 在礦產(chǎn)開(kāi)采領(lǐng)域中的應(yīng)用

礦產(chǎn)開(kāi)采用到的測(cè)繪地理信息技術(shù)一般有無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)、數(shù)字化制圖技術(shù)等。

4.1.1 無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)

礦產(chǎn)地形復(fù)雜，地質(zhì)勘查工作難度大，需要用到無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)執(zhí)行礦山測(cè)量任務(wù)。無(wú)人機(jī)低空遙感是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱不載人飛機(jī)，裝有自動(dòng)駕駛儀、程序控制裝置等設(shè)備，通過(guò)地面、艦艇上或母機(jī)遙控站人員利用雷達(dá)等設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行跟蹤、定位、遙控、遙測(cè)和數(shù)字傳輸。地面遙控站人員通過(guò)接收由無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)處理的無(wú)人機(jī)拍攝畫(huà)面以及其他數(shù)據(jù)信息，通過(guò)配套的RTK設(shè)備和系統(tǒng)為礦山測(cè)繪提供參考依據(jù)。

4.1.2 數(shù)字化制圖技術(shù)

數(shù)字化制圖技術(shù)具體指的是綜合概括、分析與對(duì)比空間坐標(biāo)、圖畫(huà)、性能、關(guān)系等情況，對(duì)相關(guān)地理信息進(jìn)行及時(shí)整理和存儲(chǔ)，使數(shù)字化測(cè)繪制圖工作得以更好地完成。主要利用3個(gè)方面的輸入方法優(yōu)勢(shì)來(lái)完成。

（1）數(shù)字化儀輸入法，主要用于數(shù)據(jù)采集階段，通過(guò)人工輔助操作，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息以移動(dòng)游標(biāo)的方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，將底圖數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為有效圖形數(shù)據(jù)。雖然準(zhǔn)確性和有效性有所保障，但耗費(fèi)了大量資金在設(shè)備上且效率低，應(yīng)用范圍有限。

（2）智能掃描矢量化輸入法，主要彌補(bǔ)了傳統(tǒng)地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)的不足。對(duì)普通圖形數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，將所得數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)對(duì)比，就矢量數(shù)據(jù)開(kāi)展編輯及分析，對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行高層次誤差校正，因此，比傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)得出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度更高。但智能掃描矢量輸入法涉及的數(shù)據(jù)量大，對(duì)圖像要素識(shí)別模塊工作要求高，后期編輯工作難度增加。

（3）人工跟蹤矢量化輸入法，是當(dāng)前地質(zhì)測(cè)繪工作應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，主要因?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)了人工方法和圖像編輯方法的有效結(jié)合，繪圖效率高。通過(guò)人工操作，在數(shù)據(jù)編輯系統(tǒng)中運(yùn)用鼠標(biāo)跟蹤形式將柵格圖像有效轉(zhuǎn)化為矢量數(shù)據(jù)，對(duì)存在的誤差進(jìn)行編輯和校正。這種高強(qiáng)的編輯功能和圖像編輯系統(tǒng)不僅操作簡(jiǎn)單方便，獲得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度還很高，適應(yīng)性和應(yīng)用效益得到廣大地質(zhì)測(cè)繪工作者的青睞。

4.2 在工程建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用

當(dāng)前的工程建設(shè)項(xiàng)目繁多，大型城市建筑、市政工程建筑、國(guó)家大型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目建筑、民用住房建筑等都需要用到地理地形測(cè)繪，由于地質(zhì)勘查測(cè)繪工作受制約條件多，如果采取不當(dāng)?shù)臏y(cè)繪技術(shù)，容易造成工作效率低、工作誤差大。因此，測(cè)繪地理信息技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用多種多樣。

4.2.1 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)技術(shù)

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)RTK，是GPS技術(shù)的一個(gè)衍生新型測(cè)量技術(shù)，是基于載波相位觀測(cè)值的一種能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法。RTK技術(shù)的基本原理是通過(guò)在流動(dòng)站和基準(zhǔn)站中單獨(dú)安置GPS-RTK接收機(jī)，基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息等初始大范圍模糊數(shù)據(jù)一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過(guò)數(shù)據(jù)鏈接收來(lái)自基準(zhǔn)站的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果，歷時(shí)不足1 s。與靜態(tài)GPS技術(shù)相比，擁有GPS接收設(shè)備、實(shí)時(shí)測(cè)量軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的RTK能更快捷、更及時(shí)地處理傳送回來(lái)的GPS信號(hào)，對(duì)工程放樣完成、地形測(cè)繪、測(cè)量控制數(shù)據(jù)都能快捷、精準(zhǔn)地計(jì)算，憑借簡(jiǎn)約、精準(zhǔn)度高、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用空間和較高的使用價(jià)值[5]。

4.2.2 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)屬于一類(lèi)使用計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)，在同一個(gè)無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器（一般為5臺(tái)），從不同角度（1個(gè)垂直角度、4個(gè)傾斜角度）通過(guò)攝像機(jī)進(jìn)行多角度拍攝，對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行全局測(cè)量、統(tǒng)計(jì)，主要由無(wú)人機(jī)飛行器、傳感器、傾斜相機(jī)、定位定姿系統(tǒng)（Position and Orientation System，POS）等組成。無(wú)人機(jī)飛行器是傾斜相機(jī)、傳感器和POS系統(tǒng)裝置的載體，傾斜相機(jī)則通過(guò)多鏡頭傳感器在飛行器的多方位靈活飛行下對(duì)地面建筑物進(jìn)行多角度拍攝，POS系統(tǒng)與攝像機(jī)、傳感器等設(shè)備相互配合，奪取高精準(zhǔn)度的方位信息并進(jìn)行飛行狀態(tài)信息、空間坐標(biāo)信息等測(cè)量信息的記錄、采集和統(tǒng)計(jì)，最終得出測(cè)繪的相關(guān)信息數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)突破了傳統(tǒng)正射影像垂直角度拍攝的局限，從5個(gè)角度采集高精準(zhǔn)度空間數(shù)據(jù)、構(gòu)建模型、獲取成果，讓測(cè)繪工作效率與質(zhì)量均獲得了有效提升，并廣泛應(yīng)用于民用建筑地質(zhì)測(cè)繪、不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作領(lǐng)域。

4.2.3 數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)

數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)具體是指運(yùn)用空中數(shù)字?jǐn)z影機(jī)來(lái)拍攝測(cè)量地區(qū)，然后使用各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，獲得相應(yīng)的數(shù)字化測(cè)圖內(nèi)容。數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)擺脫了傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)受季節(jié)、氣候、地形等外界因素影響的弊端，使室外測(cè)繪工作大幅度回歸室內(nèi)計(jì)算機(jī)操作即可完成。在大面積地區(qū)特別是城市土地測(cè)繪工作中，數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅可以在工程項(xiàng)目建設(shè)領(lǐng)域中做好土地測(cè)繪工作，確保測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精準(zhǔn)度，在工作效率、投入成本和時(shí)間成本上還有較大優(yōu)勢(shì)，可以提升土地測(cè)繪的工作質(zhì)量和工作效率。將地質(zhì)地貌相關(guān)攝像信息數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)變，再在計(jì)算機(jī)上成圖，其高效快捷性使數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)在城鎮(zhèn)工程項(xiàng)目建設(shè)土地測(cè)繪工作中得到了推廣和應(yīng)用，在充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，推動(dòng)了地質(zhì)測(cè)繪工作的健康發(fā)展。

5 測(cè)繪地理信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

5.1 多平臺(tái)化信息數(shù)據(jù)收集將成為主流趨勢(shì)

隨著北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的不斷完善，我國(guó)導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)占據(jù)國(guó)際領(lǐng)先地位。我國(guó)地理信息系統(tǒng)的建立所需要的不同類(lèi)型發(fā)展平臺(tái)也不斷完善，可以為地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的收集和更新提供更加便利的條件。未來(lái)測(cè)繪地理信息技術(shù)多平臺(tái)化信息數(shù)據(jù)收集將成為主要趨勢(shì)，為地質(zhì)勘查工作的健康可持續(xù)發(fā)展提供更強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

5.2 測(cè)繪地理信息技術(shù)將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)共享

當(dāng)前，地質(zhì)勘查工作中部分地理信息數(shù)據(jù)由于尚未實(shí)現(xiàn)全覆蓋的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)共享，在某些情況下工作人員還需要通過(guò)實(shí)地勘查或者翻閱文獻(xiàn)來(lái)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，這增加了地質(zhì)勘查工作的時(shí)間和各項(xiàng)成本，影響了工作效率。因此，未來(lái)測(cè)繪地理信息技術(shù)將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)共享全覆蓋，使地質(zhì)勘查工作信息資源得到高效共享，促進(jìn)我國(guó)地質(zhì)勘查工作的良性發(fā)展。

6 結(jié)語(yǔ)

測(cè)繪地理信息技術(shù)包含的細(xì)分技術(shù)種類(lèi)多樣，是當(dāng)前被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘查工作的先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)，在地質(zhì)勘查工作中發(fā)揮著顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。多種形式的技術(shù)在不同領(lǐng)域中的科學(xué)合理應(yīng)用可以有效提高測(cè)繪工作人員在數(shù)據(jù)采集、處理和分析中的工作效率，使測(cè)繪更加精準(zhǔn)。因此，相關(guān)部門(mén)和工作人員應(yīng)加強(qiáng)測(cè)繪地理信息技術(shù)的研究創(chuàng)新，不斷擴(kuò)大其在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用范圍，使其更好地服務(wù)于我國(guó)地質(zhì)勘查工作。