集團(tuán)總工程師
正高級(jí)工程師
煤礦數(shù)字化測(cè)繪及信息化建設(shè)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(cè)繪技術(shù)體系正在向信息化測(cè)繪體系發(fā)展，煤礦數(shù)字化測(cè)量數(shù)據(jù)的采集，煤礦信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，闡述了GPS、GIS、全站儀和計(jì)算機(jī)技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：數(shù)字化測(cè)量 測(cè)繪信息化 測(cè)繪成果
山西省是一個(gè)煤炭資源十分豐富的地區(qū)，傳統(tǒng)的煤礦模擬測(cè)繪生產(chǎn)技術(shù)體系停留在文字、數(shù)據(jù)、圖件的手工作業(yè)方式上，面對(duì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)信息化的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)技術(shù)方法和管理經(jīng)營(yíng)模式已經(jīng)制約了行業(yè)的發(fā)展。隨著GPS、GIS、全站儀、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，對(duì)煤礦井上下地理、地質(zhì)和儲(chǔ)量狀況進(jìn)行數(shù)字化測(cè)量，建立煤炭資源信息庫(kù)，是實(shí)現(xiàn)煤炭開(kāi)發(fā)、人類活動(dòng)與環(huán)境保護(hù)的科學(xué)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(xué)服務(wù)，
從古埃及的土地丈量到今天的遙感航測(cè)，從傳統(tǒng)的手描筆繪、人工畫(huà)圖到現(xiàn)代的電腦編輯、激光噴繪，傳統(tǒng)的模擬測(cè)繪技術(shù)體系已經(jīng)轉(zhuǎn)變成數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)體系，現(xiàn)在又在向信息化測(cè)繪體系發(fā)展，未來(lái)也許還會(huì)有更新的體系階段。
以光學(xué)機(jī)械為主要標(biāo)志的傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)體系是20 世紀(jì)測(cè)繪業(yè)的主要技術(shù)支撐。為了取得數(shù)據(jù)，野外測(cè)量人員要肩扛背負(fù)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(cè)繪圖是利用手工和模擬的機(jī)械繪制，不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且質(zhì)量不高。而數(shù)字化測(cè)量實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)獲取與采集、加工與處理、管理和應(yīng)用的數(shù)字化。測(cè)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(duì)傳統(tǒng)的測(cè)繪生產(chǎn)流程的一次革命。體現(xiàn)了測(cè)繪行業(yè)的最終目的不僅僅只是繪制地圖，它要為社會(huì)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(duì)客觀真實(shí)世界的各種數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以把地表的情形以真3 維、真尺度、真紋理真實(shí)地重建起來(lái)，用數(shù)字化的手段來(lái)提供基于地理空間位置的服務(wù)。這就是應(yīng)用衛(wèi)星定位系統(tǒng)、遙感、地理信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等為主體的數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)體系形成和發(fā)展的宏觀態(tài)勢(shì)。
傳統(tǒng)的測(cè)繪服務(wù)方式和數(shù)字化測(cè)繪的服務(wù)方式基本上都是以提供為主導(dǎo)，也就是說(shuō)信息化測(cè)繪的服務(wù)是真正的以服務(wù)為主導(dǎo)，因此服務(wù)方式必然要向買方市場(chǎng)即需求市場(chǎng)模式轉(zhuǎn)變。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，Internet網(wǎng)絡(luò)在全球迅速普及，使得人類社會(huì)空間在信息概念上逐步縮小，測(cè)繪服務(wù)的方式發(fā)生了根本性變化。測(cè)繪成果可分布式地存儲(chǔ)在各個(gè)地方，通過(guò)建立地理信息一站式服務(wù)系統(tǒng)，建立集成化的地理信息門(mén)戶網(wǎng)站，用戶只需訪問(wèn)一個(gè)網(wǎng)站，通過(guò)一個(gè)查詢界面就可以對(duì)分布在各地的地理信息、進(jìn)行檢索、訪問(wèn)和瀏覽，實(shí)現(xiàn)任何人都可以在任何地方、任何時(shí)候享受地理信息服務(wù)。
煤礦數(shù)字化測(cè)繪應(yīng)用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、全站儀及計(jì)算機(jī)等相關(guān)設(shè)備采集煤礦地理、生產(chǎn)和儲(chǔ)量等方面的數(shù)據(jù)，利用CAD軟件繪制成圖，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)模擬測(cè)繪生產(chǎn)技術(shù)向數(shù)字化測(cè)繪生產(chǎn)技術(shù)的轉(zhuǎn)變。特點(diǎn)主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：
1、測(cè)繪成果信息量更加豐富，數(shù)字化成果沒(méi)有模擬成果對(duì)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(shè)施的形狀、大小、空間位置及其屬性外，未來(lái)的測(cè)繪成果還將包含大量的其他屬性信息。
2、測(cè)繪成果的現(xiàn)勢(shì)性，信息社會(huì)具有變化快的特點(diǎn)，因此，測(cè)繪成果必須準(zhǔn)確反映現(xiàn)勢(shì)性的地理信息，而數(shù)字化將確保這一要求的實(shí)現(xiàn)。
3、測(cè)繪產(chǎn)品形式的多樣化，在測(cè)繪成果數(shù)字化的基礎(chǔ)上，可以派生出多種多樣的測(cè)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(cè)繪產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，信息社會(huì)要求信息是流通的，這無(wú)疑要求測(cè)繪產(chǎn)品必須是標(biāo)準(zhǔn)化的。所以信息化測(cè)繪體系建設(shè)過(guò)程中，地理信息中心的功能強(qiáng)化和優(yōu)化必須同步，尤其是成果提供的方式的優(yōu)化。
1、《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》（GB/T 18314-2001）；
2、《煤礦測(cè)量規(guī)程》（原能源部1989年標(biāo)準(zhǔn)）；
3、《光電測(cè)距高程導(dǎo)線測(cè)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(cè)量規(guī)范》（GB/T 18341-2001）。
山西省的煤礦多分布在山區(qū)，互不通視，地面控制測(cè)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(shè)三個(gè)通視的埋石近井點(diǎn)，近井點(diǎn)的平面和高程統(tǒng)一采用GPS測(cè)設(shè)，測(cè)設(shè)過(guò)程中聯(lián)測(cè)三個(gè)以上不低于E級(jí)的GPS點(diǎn)或四等國(guó)家控制點(diǎn)，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(diǎn)可用一級(jí)或二級(jí)測(cè)距導(dǎo)線測(cè)設(shè)。
在主運(yùn)輸大巷和主回風(fēng)大巷中進(jìn)行控制測(cè)量，采用防爆全站儀測(cè)設(shè)15″或30″閉（附）合導(dǎo)線或復(fù)測(cè)導(dǎo)線。在此基礎(chǔ)上測(cè)設(shè)井下其它巷道、采空區(qū)、井下地質(zhì)構(gòu)造及見(jiàn)煤點(diǎn)厚度。碎步測(cè)量過(guò)程中繪制相應(yīng)草圖，標(biāo)明巷道交叉口、變坡處、風(fēng)門(mén)、車場(chǎng)、見(jiàn)煤點(diǎn)、密閉口、采空區(qū)、各種地質(zhì)構(gòu)造、適時(shí)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(shí)間、各種通風(fēng)、安全設(shè)施。
煤礦工業(yè)場(chǎng)地測(cè)繪，內(nèi)容一般為礦井已建成的設(shè)施和準(zhǔn)備規(guī)劃的地形。使用全站儀和計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)，繪制CAD軟件圖件，然后進(jìn)行地籍調(diào)查，獲取地籍測(cè)量要素。
每座煤礦認(rèn)真填寫(xiě)礦井調(diào)查表，采集礦井名稱、隸屬關(guān)系、地理位置與交通、生產(chǎn)規(guī)模、投產(chǎn)時(shí)間、開(kāi)拓方式、運(yùn)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(yàn)以及礦井災(zāi)害等。
根據(jù)井下測(cè)量成果和礦井信息由專業(yè)人員編制礦井圖件和報(bào)告，圖件編制可直接采用GIS軟件進(jìn)行，以便統(tǒng)一歸庫(kù)。
實(shí)現(xiàn)煤礦測(cè)繪信息化不是單一的從技術(shù)角度或?qū)哟紊暇湍茏龅降?，其所面?duì)的是一個(gè)涉及到理論、技術(shù)、管理、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)全方位的體系建設(shè)問(wèn)題，傳統(tǒng)測(cè)繪體系以生產(chǎn)為主線，數(shù)字化測(cè)繪體系以技術(shù)為主線，而信息化測(cè)繪體系則以服務(wù)為主線。
煤礦信息化測(cè)繪體系建設(shè)實(shí)際上而向的是從技術(shù)到管理、從范例到標(biāo)準(zhǔn)、從規(guī)則到制度的層位轉(zhuǎn)換，因此，必然要在數(shù)字化測(cè)繪體系的基礎(chǔ)上來(lái)架構(gòu)信息化測(cè)繪體系，
每個(gè)階段的形成和發(fā)展不僅是時(shí)代特征的體現(xiàn)，更重要的是測(cè)繪本身的內(nèi)涵和外延在當(dāng)前的背景下的必然。同時(shí)新的階段只是在以前階段的基礎(chǔ)上的存在和發(fā)展，而不是完全替代或淹沒(méi)掉以前的階段，這樣新的階段總是把以前階段的 優(yōu)勢(shì)繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大，再把劣勢(shì)和不足逐漸優(yōu)化完善和變革。比如，傳統(tǒng)測(cè)繪所形成的管理體制和模式，始終是不同階段下測(cè)繪體系最不可或缺的組成部分，不管經(jīng)過(guò)怎樣的優(yōu)化和調(diào)整，以空間數(shù)據(jù)資源和3S 技術(shù)及其集成為核心，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)等來(lái)形成數(shù)字化測(cè)繪體系已成為共識(shí)，但這一技術(shù)體系依然是信息化測(cè)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(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)到SDI （空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施），再到SII （空間信息基礎(chǔ)設(shè)施）；從4D 產(chǎn)品到3S 技術(shù)，再到3S 技術(shù)集成；從元數(shù)據(jù)到地理編碼數(shù)據(jù)，再到可量測(cè)影像DMI ( Digital Measurable Images )數(shù)據(jù)；從UDDI 到LBS ( Location Based Service ，基于位置的服務(wù)也即是基于空間信息的服務(wù))，再到SIG ( Spatial Information Grid ，空間信息網(wǎng)格)，這些技術(shù)的融合與整合構(gòu)成了對(duì)煤炭信息化測(cè)繪體系建設(shè)的技術(shù)支撐和保障體系?？梢?jiàn)煤礦信息化測(cè)繪體系所涉及的技術(shù)的豐富程度和復(fù)雜程度，不管這些技術(shù)和體系是不是成熟的，但在具體的認(rèn)識(shí)和理解中我們毋庸置疑地看到。
煤礦資源信息數(shù)據(jù)庫(kù)主要內(nèi)容為礦山測(cè)量、礦井地質(zhì)、資源儲(chǔ)量、礦產(chǎn)評(píng)估、資源合理開(kāi)發(fā)利用方案的圖件和文字組成。以煤礦為單位進(jìn)行編制，以縣、地（市）進(jìn)行匯總。
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煤礦信息圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括①1：5000地形地質(zhì)圖；②1：500工業(yè)場(chǎng)地地籍圖；1：5000井上下對(duì)照?qǐng)D；④1：2000采掘工程平面圖；⑤1：2000儲(chǔ)量估算圖；⑥1：200煤層綜合柱狀圖等圖件。
由測(cè)量、地質(zhì)和儲(chǔ)量?jī)?nèi)容組成。
測(cè)量?jī)?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(jì)算、地面和井下巷道測(cè)量原始數(shù)據(jù)、測(cè)量設(shè)計(jì)和技術(shù)總結(jié)等。
地質(zhì)和儲(chǔ)量?jī)?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(yàn)資料、儲(chǔ)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(jiàn)煤點(diǎn)、密閉等碎部測(cè)量原始數(shù)據(jù)和內(nèi)業(yè)成果。
把上述圖件數(shù)據(jù)庫(kù)和文字?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)合并為以煤礦為單位的資源信息數(shù)據(jù)庫(kù)。該信息庫(kù)中還增加礦山評(píng)估、煤炭資源合理開(kāi)發(fā)利用方案。以提供資源信息庫(kù)足夠內(nèi)容，更好的監(jiān)督、指導(dǎo)煤炭資源的開(kāi)發(fā)利用。
測(cè)繪成果信息化是建立在信息資源集成化和信息服務(wù)便捷化基礎(chǔ)之上的，而且需要首先生產(chǎn)公共公開(kāi)的測(cè)繪產(chǎn)品，其最終目標(biāo)是要讓地理信息和測(cè)繪產(chǎn)品深人到平常百姓家，讓測(cè)繪和地理信息成為“全社會(huì)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(shí)現(xiàn)測(cè)繪成果應(yīng)用的社會(huì)化。
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