新仪器新技术在矿山测量中的应用
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作者: 田立新
摘 要： 对新仪器、新技术在矿山测量中的应用进行阐述。随着科学技术和测绘技术的进步，为矿山测量技术不断的提供新方法和手段，从而使得矿山测量技术飞速发展，为煤矿生产提供更好的服务。
关键词： 矿山测量；GPS技术；GIS系统；全站仪；数字化水准仪
中图分类号：P258 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310148－01
矿山测量是综合运用测量、地质和采矿等多种学科的知识，来研究和处理矿山地质勘探、建设和采矿过程中由矿体到围岩、从井下到地面在静态和动态下的各种空间几何问题。是为采矿生产提供测绘技术服务的，主要的工作内容包括：矿区地面控制网的建立、大比例尺地形图的测绘、建井测量、工业广场施工测量、井下测量等。
随着测绘技术的发展，测绘技术以基本实现了测量数据采集的自动化、实时化、数字化，测量数据管理的科学化、标准化、规格化，测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进测量仪器等广泛应用于矿山测量领域并发挥巨大作用。
1 测量仪器方面
全站仪是集数字电路、电子度盘、光电测距、微电脑于一体的新型测量仪器，具有自动测角测边、自动记录、自动改正仪器轴系误差、自动计算、消除度盘偏心误差和分划误差等优点。野外采集的数据通过接口设备传输到计算机，利用“人机交互”方式进行测量数据的自动处理和图形编辑。还可以把由微机控制的跟踪设备加到全站仪上，能对一系列目标自动测量，利用电子平板就可以直接进行野外直接成图，大大的改变了传统的测量方式，提高了工作效率。
目前全站仪广泛应用于矿山的地面和井下测量工作中。特别是井下测量工作已普遍采用防爆型全站仪，如三鼎STS752R防爆全站仪是专业的免棱镜全站仪，能够实现短距离内无合作目标的快速测量，测量速度快，测量精度高，工作性能稳定。南方NTS352R/L防爆全站仪是专业的免棱镜全站仪+激光全站仪。配置了更加专业，适宜更多场合的激光对中器，方便仪器对中。新一代全站仪NTS-352RL在原有的基础上，对外观及内部结构进行了更加科学合理的设计，望远镜镜头更加小巧，方便测量。
数字水准仪是将编码水准尺的影像进行一维图像处理，用传感器代替观测者的眼睛，由微处理机自动计算出水准尺上的读数和仪器到立尺点间的水平距离，并以数字的形式将测量结果显示并储存起来。美国天宝公司生产的Dinil12T型数字水准仪，往返水准观测精度0.3mm/m，最小显示0.01mm，测距范围1.5-100mm，完全可以满足高精度水准测量的需要。
陀螺经纬仪是用于矿山、隧道及各种隐蔽工程测量的主要测量仪器，它是利用地球的自转会对旋转的陀螺产生效应的原理制成的，地面上旋转的陀螺具有自动寻北的功能，因此可以用来进行方向的确定，即“定向”。在煤矿生产中通常用在矿井联系测量中的定向和在导线测量中加入陀螺定向边，用以提高测量精度。我国于1980年由中国矿业大学和徐州光学仪器厂协作，研制成功JT15型矿用陀螺经纬仪，定向精度达15"。日本索佳全站式陀螺仪GP2 130R3；GP3 130R3是将全站仪和陀螺仪结合在一起组成的。它可以不受时间、地点、通视或气象等条件的限制，无需提供已知点均能方便快速地确定出真北方向。GP2130R3/3130R3由GP1陀螺仪与SET130R3全站仪组合而成，可在约20分钟时间内以±20"的精度测出真北方向，并按计算所得真方位角自动完成仪器后视定向。整个测量过程均通过对全站仪操作面板或SF14无线遥控键盘的简单操作完成。尤其适用于隧道、矿井等封闭环境下的工程定向。定向模式有逆转点跟踪测量模式、中天测量模式。
GPS测量技术日臻完善，使测绘定位技术发生了革命性的变化，为矿区地面测量提供了崭新的技术手段和方法。由于GPS具有不受气候条件的限制；作业效率高；观测成果精度高等优点，被广泛的应用于矿区的地面测量工作中。在矿区地面控制网建网过程中，采用GPS静态测量技术，布设同步网或异步网。在矿区地面各项工程测量中，采用RTK实时差分定位技术，即基站和移动站相配合，可以非常方便的进行矿区平面图的测绘、地形测绘、施工放样等测量工作。
激光指向仪、激光投向仪在煤矿生产中也被广泛的使用，激光指向仪主要应用于在施工井下平巷和斜巷时指明掘进方向；激光投向仪主要应用于在竖井施工过程中指明掘进方向。如JZY-3是一款矿用本质安全型半导体激光指向仪，该仪器具有体积小、重量轻、安装方便等特点，目前被煤矿广泛采用。
2 数字化技术在矿山测量中的应用
GIS（空间地理信息系统）是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层）与空间地理分布有关的数据的一种特定而又十分重要的空间信息系统。它能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户的一系列问题。
上世纪90年代初，我国开始引进美国的ARC/INFO及澳大利亚的CENAMAP等GIS软件，进行二次开发，建立数据库和信息系统。目前矿山常用的基于GIS基础上的系统软件有CASS和北京龙软的lrGIS。
CASS地形地籍成图软件是基于AutoCAD平台技术的GIS前端数据处理系统。广泛的用于地形成图、地籍成图、工程测量应用、空间建库等领域。是煤矿地面测量的重要帮手。
lrGIS软件亦是基于AutoCAD平台技术的GIS前端数据处理系统。广泛应用于井下各种矿图的绘制、储量计算与管理、测量数据的分类储存和管理等领域。是完成煤矿井下测量工作的重要工具。
总之，矿山测量紧跟时代的发展，已经完全摒弃了诸如经纬仪钢尺导线、手工绘制矿图等测量方法和手段。从新仪器、新技术的发展中获益，同时也为新仪器、新技术的发展提供了市场的支撑。
参考文献：
[1]张风举、张海华、赵长胜、孟鲁敏、卢秀山编著，《控制测量学》，煤炭工业出版社.
[2]高井祥著，《测量学》，中国矿业大学出版社.
[3]周建郑著，《GPS测量定位技术》，化学工业出版社.
[4]张国良、朱家钰、顾和和著，《矿山测量学》，中国矿业大学出版社.
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