煤礦數(shù)字化測繪及信息化建設的探討

鄒廣輝

（山西省煤炭地質(zhì)公司  030045）

摘要：本文主要介紹了煤礦數(shù)字化測繪技術體系正在向信息化測繪體系發(fā)展，煤礦數(shù)字化測量數(shù)據(jù)的采集，煤礦信息數(shù)據(jù)庫的建設，闡述了GPS、GIS、全站儀和計算機技術在礦山測量中的應用。

關鍵詞：數(shù)字化測量 測繪信息化 測繪成果

1 引言

山西省是一個煤炭資源十分豐富的地區(qū)，傳統(tǒng)的煤礦模擬測繪生產(chǎn)技術體系停留在文字、數(shù)據(jù)、圖件的手工作業(yè)方式上，面對市場經(jīng)濟信息化的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)技術方法和管理經(jīng)營模式已經(jīng)制約了行業(yè)的發(fā)展。隨著GPS、GIS、全站儀、計算機技術的發(fā)展和普及，對煤礦井上下地理、地質(zhì)和儲量狀況進行數(shù)字化測量，建立煤炭資源信息庫，是實現(xiàn)煤炭開發(fā)、人類活動與環(huán)境保護的科學手段，可以為煤炭企業(yè)持續(xù)發(fā)展、信息反饋和高層決策提供科學服務，

2、測繪體系的發(fā)展

從古埃及的土地丈量到今天的遙感航測，從傳統(tǒng)的手描筆繪、人工畫圖到現(xiàn)代的電腦編輯、激光噴繪，傳統(tǒng)的模擬測繪技術體系已經(jīng)轉(zhuǎn)變成數(shù)字化測繪技術體系，現(xiàn)在又在向信息化測繪體系發(fā)展，未來也許還會有更新的體系階段。

以光學機械為主要標志的傳統(tǒng)測繪技術體系是20 世紀測繪業(yè)的主要技術支撐。為了取得數(shù)據(jù)，野外測量人員要肩扛背負幾十斤重的儀器，奔波在崇山峻嶺、戈壁沙漠中，早期的線劃測繪圖是利用手工和模擬的機械繪制，不僅耗時費力，而且質(zhì)量不高。而數(shù)字化測量實現(xiàn)了數(shù)據(jù)獲取與采集、加工與處理、管理和應用的數(shù)字化。測量成果也從傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖變成了4D ，即數(shù)字高程模型( DEM )、數(shù)字線劃地圖（DLG ）、數(shù)字柵格地圖（DRG ）和數(shù)字正射影像地圖（DOM ） ，這是對傳統(tǒng)的測繪生產(chǎn)流程的一次革命。體現(xiàn)了測繪行業(yè)的最終目的不僅僅只是繪制地圖，它要為社會各行各業(yè)提供所需的地表的空間位置數(shù)據(jù)，并利用對客觀真實世界的各種數(shù)據(jù)來實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，可以把地表的情形以真3 維、真尺度、真紋理真實地重建起來，用數(shù)字化的手段來提供基于地理空間位置的服務。這就是應用衛(wèi)星定位系統(tǒng)、遙感、地理信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡技術等為主體的數(shù)字化測繪技術體系形成和發(fā)展的宏觀態(tài)勢。

傳統(tǒng)的測繪服務方式和數(shù)字化測繪的服務方式基本上都是以提供為主導，也就是說信息化測繪的服務是真正的以服務為主導，因此服務方式必然要向買方市場即需求市場模式轉(zhuǎn)變。隨著信息技術的飛速發(fā)展，Internet網(wǎng)絡在全球迅速普及，使得人類社會空間在信息概念上逐步縮小，測繪服務的方式發(fā)生了根本性變化。測繪成果可分布式地存儲在各個地方，通過建立地理信息一站式服務系統(tǒng)，建立集成化的地理信息門戶網(wǎng)站，用戶只需訪問一個網(wǎng)站，通過一個查詢界面就可以對分布在各地的地理信息、進行檢索、訪問和瀏覽，實現(xiàn)任何人都可以在任何地方、任何時候享受地理信息服務。

3 煤礦測繪數(shù)字化

煤礦數(shù)字化測繪應用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、全站儀及計算機等相關設備采集煤礦地理、生產(chǎn)和儲量等方面的數(shù)據(jù)，利用CAD軟件繪制成圖，實現(xiàn)了傳統(tǒng)模擬測繪生產(chǎn)技術向數(shù)字化測繪生產(chǎn)技術的轉(zhuǎn)變。特點主要表現(xiàn)以下幾個方面：

1、測繪成果信息量更加豐富，數(shù)字化成果沒有模擬成果對內(nèi)容的局限性，因此，除了傳統(tǒng)地圖上所表示的自然地理要素或者地表人工設施的形狀、大小、空間位置及其屬性外，未來的測繪成果還將包含大量的其他屬性信息。

2、測繪成果的現(xiàn)勢性，信息社會具有變化快的特點，因此，測繪成果必須準確反映現(xiàn)勢性的地理信息，而數(shù)字化將確保這一要求的實現(xiàn)。

3、測繪產(chǎn)品形式的多樣化，在測繪成果數(shù)字化的基礎上，可以派生出多種多樣的測繪產(chǎn)品，如滿足煤礦需要的數(shù)字地圖、各種地理信息數(shù)據(jù)產(chǎn)品、決策支持系統(tǒng)等；

4、測繪產(chǎn)品的標準化，信息社會要求信息是流通的，這無疑要求測繪產(chǎn)品必須是標準化的。所以信息化測繪體系建設過程中，地理信息中心的功能強化和優(yōu)化必須同步，尤其是成果提供的方式的優(yōu)化。

3.1 技術依據(jù)

1、《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T 18314-2001）；

2、《煤礦測量規(guī)程》（原能源部1989年標準）；

3、《光電測距高程導線測量規(guī)范》（DZ/T 1134）；

4、《1：500、1：1000、1：2000地形圖數(shù)字化規(guī)范》(GB/T 17160-1997)；

5、《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》（GB/T 18341-2001）。

3.2 控制測量

山西省的煤礦多分布在山區(qū)，互不通視，地面控制測量采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）方便、快捷、省力。每座煤礦至少布設三個通視的埋石近井點，近井點的平面和高程統(tǒng)一采用GPS測設，測設過程中聯(lián)測三個以上不低于E級的GPS點或四等國家控制點，作為約束平差和高程擬合面的依據(jù)，局部困難地區(qū)的近井點可用一級或二級測距導線測設。

3.3 井下測量

在主運輸大巷和主回風大巷中進行控制測量，采用防爆全站儀測設15″或30″閉（附）合導線或復測導線。在此基礎上測設井下其它巷道、采空區(qū)、井下地質(zhì)構(gòu)造及見煤點厚度。碎步測量過程中繪制相應草圖，標明巷道交叉口、變坡處、風門、車場、見煤點、密閉口、采空區(qū)、各種地質(zhì)構(gòu)造、適時量取煤層厚度、發(fā)火區(qū)、積水區(qū)、煤層瓦斯突出區(qū)、冒流沙區(qū)等，并調(diào)查注明發(fā)生時間、各種通風、安全設施。

3.4 場地測量

煤礦工業(yè)場地測繪，內(nèi)容一般為礦井已建成的設施和準備規(guī)劃的地形。使用全站儀和計算機采集數(shù)據(jù)，繪制CAD軟件圖件，然后進行地籍調(diào)查，獲取地籍測量要素。

3.5 信息調(diào)查

每座煤礦認真填寫礦井調(diào)查表，采集礦井名稱、隸屬關系、地理位置與交通、生產(chǎn)規(guī)模、投產(chǎn)時間、開拓方式、運輸、地質(zhì)構(gòu)造、采空范圍、礦井瓦斯和涌水情況、煤質(zhì)化驗以及礦井災害等。

3.6 成果編制

根據(jù)井下測量成果和礦井信息由專業(yè)人員編制礦井圖件和報告，圖件編制可直接采用GIS軟件進行，以便統(tǒng)一歸庫。

4 煤礦測繪信息化

實現(xiàn)煤礦測繪信息化不是單一的從技術角度或?qū)哟紊暇湍茏龅降?，其所面對的是一個涉及到理論、技術、管理、運營和維護全方位的體系建設問題，傳統(tǒng)測繪體系以生產(chǎn)為主線，數(shù)字化測繪體系以技術為主線，而信息化測繪體系則以服務為主線。

煤礦信息化測繪體系建設實際上而向的是從技術到管理、從范例到標準、從規(guī)則到制度的層位轉(zhuǎn)換，因此，必然要在數(shù)字化測繪體系的基礎上來架構(gòu)信息化測繪體系，

每個階段的形成和發(fā)展不僅是時代特征的體現(xiàn)，更重要的是測繪本身的內(nèi)涵和外延在當前的背景下的必然。同時新的階段只是在以前階段的基礎上的存在和發(fā)展，而不是完全替代或淹沒掉以前的階段，這樣新的階段總是把以前階段的 優(yōu)勢繼續(xù)發(fā)揚光大，再把劣勢和不足逐漸優(yōu)化完善和變革。比如，傳統(tǒng)測繪所形成的管理體制和模式，始終是不同階段下測繪體系最不可或缺的組成部分，不管經(jīng)過怎樣的優(yōu)化和調(diào)整，以空間數(shù)據(jù)資源和3S 技術及其集成為核心，結(jié)合網(wǎng)絡技術、存儲技術等來形成數(shù)字化測繪體系已成為共識，但這一技術體系依然是信息化測繪體系的核心之一；而從GIS 到web GIS ( Sys - tem ) ，再到web GIS ( Service ) ；從OPenGIS 到互操作，再到數(shù)據(jù)交換中心（Clearinghouse ） ，從基礎地理信息數(shù)據(jù)庫到SDI （空間數(shù)據(jù)基礎設施），再到SII （空間信息基礎設施）；從4D 產(chǎn)品到3S 技術，再到3S 技術集成；從元數(shù)據(jù)到地理編碼數(shù)據(jù)，再到可量測影像DMI ( Digital Measurable Images )數(shù)據(jù)；從UDDI 到LBS ( Location Based Service ，基于位置的服務也即是基于空間信息的服務)，再到SIG ( Spatial Information Grid ，空間信息網(wǎng)格)，這些技術的融合與整合構(gòu)成了對煤炭信息化測繪體系建設的技術支撐和保障體系?？梢娒旱V信息化測繪體系所涉及的技術的豐富程度和復雜程度，不管這些技術和體系是不是成熟的，但在具體的認識和理解中我們毋庸置疑地看到。

4.1 信息庫的建立

煤礦資源信息數(shù)據(jù)庫主要內(nèi)容為礦山測量、礦井地質(zhì)、資源儲量、礦產(chǎn)評估、資源合理開發(fā)利用方案的圖件和文字組成。以煤礦為單位進行編制，以縣、地（市）進行匯總。

4.2 信息數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 圖形數(shù)據(jù)庫內(nèi)容

煤礦信息圖形數(shù)據(jù)庫的主要基礎數(shù)據(jù)包括①1：5000地形地質(zhì)圖；②1：500工業(yè)場地地籍圖；1：5000井上下對照圖；④1：2000采掘工程平面圖；⑤1：2000儲量估算圖；⑥1：200煤層綜合柱狀圖等圖件。

4.4 屬性數(shù)據(jù)庫內(nèi)容

由測量、地質(zhì)和儲量內(nèi)容組成。

測量內(nèi)容包括：GPS成果、地面和井下各控制原始數(shù)據(jù)和平差計算、地面和井下巷道測量原始數(shù)據(jù)、測量設計和技術總結(jié)等。

地質(zhì)和儲量內(nèi)容主要有：煤礦位置與交通、地理概況、礦井地質(zhì)、礦井瓦斯和涌水情況、煤質(zhì)化驗資料、儲量估算等等；除地質(zhì)資料外，還提供地面和井下的各地質(zhì)構(gòu)造、見煤點、密閉等碎部測量原始數(shù)據(jù)和內(nèi)業(yè)成果。

4.5 煤礦信息數(shù)據(jù)庫的建立

把上述圖件數(shù)據(jù)庫和文字數(shù)據(jù)庫合并為以煤礦為單位的資源信息數(shù)據(jù)庫。該信息庫中還增加礦山評估、煤炭資源合理開發(fā)利用方案。以提供資源信息庫足夠內(nèi)容，更好的監(jiān)督、指導煤炭資源的開發(fā)利用。

5 結(jié)束語

測繪成果信息化是建立在信息資源集成化和信息服務便捷化基礎之上的，而且需要首先生產(chǎn)公共公開的測繪產(chǎn)品，其最終目標是要讓地理信息和測繪產(chǎn)品深人到平常百姓家，讓測繪和地理信息成為“全社會的共同需要”。只有信息資源極度豐富，信息獲取途徑暢通便捷，地理信息公眾產(chǎn)品齊全，才能形成廣泛的用戶群，真正實現(xiàn)測繪成果應用的社會化。

 

參考文獻

1、周忠謨、易杰軍，GPS衛(wèi)星測量原理和應用，北京：測繪出版社，1992。

2、宋其友，數(shù)字地籍測量，北京：測繪出版社，1991。

3、李德仁、朱欣焰、龔健雅，從數(shù)字地圖到空間信息網(wǎng)絡－空間信息多極網(wǎng)絡理論思考，武漢大學學報，2003。

4、馮仲科、余新曉，“3S”技術及其應用，北京：中國林業(yè)出版社，2000。

5、苗前軍、于宏偉、孫曉生、丁明柱，對信息化測繪及其體系的認識與理解，地理信息世界，2007。

6、測繪發(fā)展戰(zhàn)略研究項目組、中國測繪事業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告，北京：測繪出版社，2005。

 

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