我国矿山测量技术的发展及创新研究

摘要矿山测量技术的开展越来越重要，井下使用的水准仪、光学经纬仪等仪器，如在精度上、观测方法和数据记录等出现较大误差，会导致井下生产中发生失误。随着新式仪器电子经纬仪、全站仪、GPS等仪器的使用，新式仪器衍生新的技术，如GPS精确定位、惯通测量技术、RTK等技术的不断应用。测绘技术的开展又带动了矿山井下测量的不断前进，使井下巷道施工的准确性、精确性得到逐步完善。我国的矿山测量技术开展较晚，落后于国外的先进矿山测量技术，这主要表现在矿山测量仪器和矿山测量方法上。我国的矿山测量主要用的仪器水准仪和全战仪等，而在有些矿区用的还是一些最老式的仪器，严重影响了矿山的测量工作的进度，我国的矿山测量必须跟上国外的步伐，开展新矿山测量仪器，使它们在矿山得以普及。除此之外，我国的矿山测量技术也滞后于国外的矿山测量技术。我国的矿山测量技术在开展仪器的同时也应抓紧矿山测量技术的开展，我国的矿山测量技术面临国外的很大的挑战，我们要抓住好的机遇开展我国的矿山测量技术。关键词：矿山测量矿山测量技术的开展矿山测量技术创新矿山测量技术的研究AbstractMinesurveyingtechnologybecomesmoreandmoreimportant,theundergroundlevel,opticaltheodoliteandotherequipment,suchasprecision,measurementmethodanddatarecordingandothererrors,willleadtoundergroundproduction.Alongwiththenewinstrumentelectronictheodolites,totalstation,GPSinstrumentssuchastheuseofnewequipment,newtechnology-derivatives,suchasGPSprecisepositioning,inertialmeasurementtechnology,RTKtechnologyhasbeenappliedtosurveyingandmappingtechnologytoembed.Surveyingandmappingtechnologydevelopmentledtothemineundergroundmeasurementprogresscontinuously,sothattheundergroundtunnelconstructionaccuracy,precisionareimproved.Chinaminesurveyingtechnologydevelopmentlater,lagbehindtheforeignadvancedminemeasurementtechnology,whichismainlymanifestedinminesurveyinginstrumentandmeasuringmethodofmine.Chinaminesurveyingmajorinstrumentsusedinthelevelandthetotalwarsystem,andinsomeminingareaorsomeoftheoldequipment,seriouseffectonminesurveyingworkprogress,ourcountrymustkeepupwiththepaceofminesurveyinginforeigncountries,thedevelopmentofnewminesurveyinginstrument,whichcanbepopularizedinmining.Inaddition,China'sminingtechnologyislagbehindtheforeignminesurveying.ChinaMineSurveyingTechnologyinthedevelopmentofequipmentatthesametimealsoshouldseizetheminesurveyingtechnologydevelopment,ourcountry'sminesurveyingtechnologyfacingforeignbigchallenge,weshouldseizethegoodopportunityofdevelopmentourcountryminesurveyingtechnology.Keywords:MineSurveyingMineSurveyingTechnologyDevelopmentMinesurveyinginnovationMineSurveyingTechnologyResearch目录TOC\o"1-3"\u绪论 11矿山测量技术的研究概况 21.1矿山测量技术研究的背景、意义 21.2矿山测量技术的国内外研究现状 31.3矿山测量技术的研究内容 42矿山测量概述 62.1矿山测量简介 62.2矿山测量仪器的简单介绍 73矿山测量技术的现状及开展 103.1矿山控制网技术的现状及开展 103.2矿区地形图测绘技术的现状及开展 143.3矿井贯穿测量技术和联系测量技术的现状及开展 183.3.1矿井贯穿测量技术的现状及开展 183.3.2矿井联系测量技术的现状及开展 223.4矿区变形监测技术的现状及开展 234矿山测量技术的开展趋势和创新 264.1我国矿山测量技术面临的问题 264.2我国矿山测量技术的创新 275结论与展望 30致谢 32参考文献 33绪论矿山包括煤矿、金属矿、非金属矿、建材矿和化学矿等等。矿山测量是矿山建设时期和生产时期的重要一环。由于矿山测量工作涉及地面和井下，不但要为矿山生产建设效劳，也要为平安生产提供信息，以供领导对平安生产做出决策。矿山测量的任何疏忽或粗率都会影响生产或有可能导致严重事故发生。因此，矿山测量在矿山开采中的责任与作用都是很大的。矿山测量是综合运用测绘、采矿和地质等多学科的理论、技术与方法,研究矿产资源勘查、规划设计、建设开发和生产经营过程,从地面到井下,从矿体(煤层)到围岩,从静态到动态的空间信息采集、处理、表达、利用,据此解决资源合理开发与资源环境保护问题的一门科学技术。我国是一个矿业大国,可持续开展及利用信息技术改造传统产业的要求给本学科的开展提出了机遇与挑战,使其研究领域及重要性不断得到扩展与增强。近一、二年我国矿山测量学科多个科研成果、论著与学者获得国家级大奖,矿山测量技术的开展及创新研究在矿山的应用日渐广泛和深入,矿山测量技术愈来愈得到各方面的高度重视,在不少矿区正由理念变为行动,一些重要的国际及国内高层学术会议相继召开,矿山测量技术的交叉、渗透越来越显示出其潜能和应用前景。这些都说明,矿山测量这一交叉学科充满着生机与活力,学科地位日显重要。

1矿山测量技术的研究概况1.1矿山测量技术研究的背景、意义我国处于21世纪开展的初级阶段,社会的开展必定需要强大的物质根底,尤其是对能源的需求,而我国又是一个煤炭大国,石油满足不了人们的物质需求,煤炭在人们的能源需求方面占了很大的比重，煤炭的生产离不了矿山测量的技术。矿山测量技术是煤矿生产中一项必不可少的技术工作，测量工作及测量成果是为煤矿生产效劳的，它的准确性直接影响煤矿的平安生产，所以提高其工作质量尤为重要。煤矿生产建设的工作根底是煤矿前期的测量工作，它始终贯穿于煤矿的生产、设计的所有过程，煤矿测量产生的任何普通的小事故都将有可能导致重大的平安事故的发生，甚至给人们的生命带来危害，因此，煤矿测量工作所担负的使命是很重要的。总之，矿山测量技术的研究就显的成为重要。煤炭的生产离不了矿山测量技术，因此，矿山测量技术的研究就显的更为重要。矿山测量技术的研究获得的准确的测量数据便给煤矿的平安生产工作带来了保障。地质部门提供地质条件的依据就是井下准确的高程点和导线点，地质部门获得了准确的数据，才能处理好贯穿巷道的平安生产工作，使得施工单位能合理、有效地处理施工中遇到的错综复杂的地质条件。其次，准确的测量根底资料的收集利用是保障煤矿平安生产的最重要保证。1.2矿山测量技术的国内外研究现状矿山测量技术从开展初期到现在经历了很大的开展过程，在仪器和方法方面进行了很大的变革，主要用的仪器有水准仪、经纬仪、全站仪以及GPSRTK，下面介绍矿山测量所用的几个仪器：〔1〕水准仪主要是用矿区地形图中的水准测量，它出现于望远镜和水准器之后,按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪。20世纪初,在制造出内调焦距的望远镜和符合水准器的根底上生产出微倾水准仪,50年代研制出自动安平水准仪,60年代研制出激光水准仪,90年代研制出数字水准仪,本世纪初电脑型水准仪也已经应用于实践。

〔2〕经纬仪,由早期的游标经纬仪、光学经纬仪、开展到现在的激光经纬仪和电子经纬仪并逐步向智能型经纬仪开展。电子经纬仪采用光栅增量式数字角度测量系统,使用微型计算机技术进行测量、计算、显示、存储等多项功能,可广泛应用于国家和城市的三角控制测量、铁路、公路、桥梁、水利、矿山等方面的工程测量,以及建筑、大型设备安装和地籍、地形等多种工程测量。〔3〕全站仪，矿区的地形图测绘、控制网的布设以及井下的联系测量和贯穿测量都离不开全站仪。全站仪的开展经历了从组合式到整体式的开展过程,随着计算机技术的不断开展与应用,全站仪拥有了全新的开展方向--电脑型全站仪。〔4〕GPSRTK用于矿区控制网的布设，比以前的全站仪布网更为方便、简单。GPSRTK从诞生之初到现在已广泛渗入工程测量、地籍测量、高程控制测量等领域。RTK采用载波相位动态实时差分方法,是GPS应用的重大里程碑。上面列举了矿山测量最常用的几种仪器，每种仪器的出现都使得矿山测量的方法更为多样，仪器的开展也将改良矿山测量的方法，下面是常用的矿山测量的方法：〔1〕露天矿测量的方法：以前使用方法普遍是用水准仪和经纬仪，现在开展到了效率高、工作量大、精度高的摄影测量方法和声波定位法。〔2〕矿井定向测量方法：传统的方法采用的是经纬仪定向，并且用钢尺量距，全站仪的开展使得定向、测距一气呵成。〔3〕矿井高程测量方法：主要的方法是长钢尺法和长钢丝法，技术的开展使得测深仪得到了很好就用。〔4〕井巷掘进测量方法：近年来竖井及巷道的掘进速度不断提高，这要求测量人员能够及时给出掘进方向以指导施工，超声波测量法、偏光法、竖向水准测量法和摄影方法给井巷掘进测量提高了进度。矿山测量仪器和矿山测量方法是相辅相成的，仪器的开展推动了矿山测量技术的开展，矿山测量技术的改革反过来又推动了仪器的开展。1.3矿山测量技术的研究内容矿山测量是煤矿生产和一项重要工作，矿山测量技术的开展及创新研究主要涉及3个方面：〔1〕矿山测量简介。矿山测量是矿井生产中的一项重要环节，矿山测量技术包括矿山测量所用的仪器和矿山测量的方法。〔2〕矿山测量技术的开展及创新。为了提高矿产的生产效率，保护矿山工作人员的生命平安，使矿山能够为我国根底能源做奉献，矿山测量技术必须开展及创新。〔3〕矿山测量技术面临的一些挑战与机遇。由于国外的矿山测量技术研究较早于我国，因此我国的矿山测量技术和国外的矿山测量技术有一定的差距，但是我国的矿山测量技术有我们得天独厚的先天条件要优于国外，我们必须抓紧时机缩小与国外矿山测量技术的差距。2矿山测量概述2.1矿山测量简介矿山测量学是综合运用测量、地质及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。矿山测量是开发矿业过程中不可缺少的一项重要的根底技术工作。在勘探、设计、建设、生产各个阶段直到矿井报废为止，都要进行矿山测量工作。在矿床勘探阶段，要建立勘探区域的地面控制网，测绘1：5000比例尺的地形图，标定设计好的勘探工程，例如钻孔、探槽及探井、深巷等，并将它们测绘到平面图上。还要与地质人员共同测绘、编制图纸资料和进行储量计算。在矿山设计阶段，需要测绘比例尺为1：1000、l：2000的地形图供工业广场、建(构)筑物、线路等设计用。还应进行土方量计算等工作。在矿山建设阶段，主要是进行一系列施工测量。例如标设井筒或露天矿开挖沟道位置，工业与民用建(构)筑物放样，凿井开巷测量，设备安装测量及线路测量等。在矿山生产阶段，需要进行巷道标定与测绘，储量管理，开采监督，岩层与地表移动观测与研究，露天矿边坡稳定性的观测与研究，参加采矿方案编制和环境保护与土地复垦的工作。当矿山报废时，还须将全套矿山测量图纸、测量手簿及计算资料转交给有关单位长期保存。综上所述，尽管煤矿和金属矿，地下开采与露天开采的具体工作任务各有特点，但按其工作性质，可将矿山测量任务归纳为以下几项：(1)建立矿区地面和井下(露天矿)测量控制系统；(2)测绘大比例尺地形图；(3)矿山根本建设中的施工测量，井下的联系测量和贯穿测量要利用到全站仪和陀螺仪；2.2矿山测量仪器的简单介绍上面的2.1介绍了矿山测量的主要任务，这些任务的的完成需要矿山测量仪器做支撑，而矿山测量所用的仪器是多种多样的，但矿山测量的主要仪器有经纬仪、光电测距仪、全站仪、陀螺仪和GPSRTK等。〔1〕经纬仪经纬仪这是目前矿山测量的主体仪器。在矿井条件下需要安置方便、操作简单、封闭严密和精度适当的矿用型经纬仪,随着井田深部的开发和大型现代化矿井的建设,井下控制测量需要更多更高精度便于井下使用的经纬仪。另一方面也可以配备适当附件,以解决井下测量中的一些问题,主要是：1.各种峒室、大倾角巷道、立井延深测量及天井定向的目镜棱镜和物镜棱镜；2.顶点光学对中器；3.适应大风速巷道中进行大规模高精度三架法导线测量附件；4.仪器照明及快速接尺等附件。经纬仪在构造上的进展,主要是采用竖直度盘指标自动归零装置,取消指标水准器,可简化操作、提高工效。其方法有用透镜、棱镜补偿器,如上海第三光学仪器厂的DJK-6型经纬仪。〔2〕光电测距仪光电测距仪是一种高精度的电磁波测距仪,它利用仪器发出的连续的调制光在被测距离上往返所产生的相位差来计算距离,测距范围由几米到几十公里,测距精度达1/3×107-1/5×107甚至更高。光电测距仪的光源由卤钨白炽灯、高压汞灯和氮灯开展为气体激光和半导体二极管,使光源的亮度和方向性均得到增强。以氦氖激光器为光源制成的测距仪,主要用于大、中测程的高精度观测,一般具有如下特点:1.实现了仪器的电子线路半导体化和集成电路化,由于采用了镍锡电池,耗电量及仪器的体积和重量均大大减小；2.读数已开展到能自动以数字直接显示距离,且在几秒钟之内能自动给出几百次到一千次测量的平均值,局部仪器已能自动穿孔记录于纸带上；3.仪器能与经纬仪联合使用,根据需要可分别测角测距。〔3〕全站仪智能型全站仪是集结着光、电、磁、机的最新科学成就,测距、测角合为一体。先进的全站仪均采用存储卡、内部存储器或电子手簿的方式记录数据,具有双路传输的通讯功能,能接收外部计算机的指令,采用了超小型的望远镜,尺寸仅为165×62×80,适合于大倾角测量。体积小、重量轻；可利用反射片进行测量,适合于变形观测及其它特殊测量；具有双轴倾斜补偿装置,便于操作人员快速整平仪器,对微小的倾斜能自动计算改正数并加于观测角值上,保证和改善了测角精度;双数据存储装置,具有大容量的内存储器和外部存储卡,存储容量达2×128kb,测量数据可存储于内存储器或存储卡上,且能在二者之间进行交流;具有功能强大的应用软件和内藏的操作系统。〔4〕陀螺仪陀螺经纬仪的出现迅速改变了传统的几何定向方法,并在加测陀螺边的导线测量中得到广泛应用,大大提高了导线测量的精度。操作过程极为简便,只需将AGPA安置于脚架上,由马达驱动仪器旋转,自动完成测量过程,10分钟内便可以6"的精度测定出真北方向。此外有的陀螺仪可与全站仪组合成陀螺全站仪,与电子经纬仪组合成电子陀螺经纬仪,内藏秒表、中央处理器、存储器,加上全站仪和电子经纬仪的特别应用软件,代替了通常的手算、记录和计算等过程,在20分钟内能以20"的精度测定真北方向,自动陀螺仪是目前国际上最先进的陀螺仪。〔5〕GPSRTKGPS技术主要有静态定位技术、实时动态定位技术、网络实时动态定位技术、广域差分技术、全球动态定位技术等。GPS—RTK技术应用于矿山测量工作中，主要用于矿区控制点加密，地形测量，钻孔、剖面点、探槽、探井、坑口、取样钻孔、地质点、近井点、坑口位置点的坐标放样与求测，工程作业调度，地质填图等。总之，矿山测量仪器对于矿山测量技术的现状及开展有着不可替代的作用。3矿山测量技术的现状及开展近年来,采矿生产的机械化和设备规模的增大给矿山测量技术提出了更高的要求。为了不阻碍采矿生产和节省专业人员的时间,必须通过测量作业的合理化和仪器的技术革新,将矿山测量技术水平提高并使之现代化。为了更充分、有效、平安地开发矿业资源,对矿山测量人员来讲最重要的是在做相同精度的测量工作时,使用能减少作业时间、工作强度及节省经费的测量仪器。在过去的几年间测量仪器和电子计算机技术的迅速开展已经使得有必要了解这些开展在矿山环境中的应用。一个矿山从勘探到闭矿的整个期间,矿山测量技术包括矿山控制网的布设、矿山地形图的测绘、矿井贯穿测量技术及矿联系测量技术和矿山变形监测，下面就是这几种矿山测量方法的介绍。3.1矿山控制网技术的现状及开展矿山控制网的布设是矿业开发过程中一项重要的根底性技术工作，矿山平面控制网技术的开展直接影响后期的地形图测绘、贯穿测量和矿区的变形监测，在矿山测量技术的开展中占着举足轻重的重要。我国自解放以来提出建立矿山控制测量数据库和管理系统，对控制测量成果进行有效的整合与管理，展现控制测量的历史改革及开展变化，实现对各类控制点的综合管理、查询、统计与分析。

矿山控制测量是矿山生活设施建设的根底，维持测绘基准是根底测绘的重要内容之一，提供现实的、满足现代技术开展需要的测绘基准效劳是基准建设的主要目标。矿山控制测量是随着煤矿的开展需要而开展起来的，开展的历史是从无到有，从小到大，从低级到高级逐步建立和健全的，矿山控制测量技术的开展是伴随着矿山三角测量和矿山水准测量技术开展的。

〔1〕矿山三角测量的开展

用三角测量的方法建立平面控制网，是矿山控制测量初期的生产中应用最广泛的一种方法。我国矿山三角测量大致经历了几个阶段。

解放初期，由于技术力量、仪器设备及可能的投资有限，无力完成较大范围完整的三角网，建立三角网用经纬仪观测六测回，投影方式采用兰勃切圆锥投影。

初次改建，虽然自建网以后，随着需要向外有所扩展，但是在扩展过程中发现了一些问题，开始着手进行控制网的改建工作。

改建的原因主要有：一是主干网的测回数过少，精度低；二是由于解放初期国内矿山缺少长度检定设备；三是规划用图的范围和品种不断地提出了新的要求，这样原来的网锁已显得不适应日益开展的要求。

改建的要点主要有：一是废除了局部基线和方位角，转而施测并启用新的基线和方位角，将起始边移在网的外围，便于向外扩展；二是投影方法仍用兰勃切圆锥投影，但地球原子改为克拉索夫斯基原子，三是为了使扩大后的地区坐标不出现负值，增加了X、Y轴的附加值。

第二次改建，随着时间的推移主干网大局部觇标腐朽，标石也有损坏，失去控制意义，因此决定再次改建控制网。改建的要点：(1)将三角点设为起算点，其值用国家1954年北京坐标系的高斯坐标值反算经纬度。(2)投影由兰勃切圆锥投影改为高斯任意带投影，地球原子采用克拉索夫斯基原子。(3)直接采用了该网的平差值，然后反投影到球面变成球面方向值，求出球面边长后，依公式计算各点的大地坐标。

第三次调整，以改建的中心网为首级控制，保持中心网点改选联测有关的地震网点，用经纬仪测测回。

〔2〕水准测量的开展历史和现状：矿山水准测量是矿山的根底，是提供研究矿山形变的可靠资料，是中长期地震预报的主要手段之一，经历了由小到大，由低级到高级的开展过程。

建立三角网的同时，也建立了水准网，以满足矿山地形测量的需要。第一次调整，水准网逐步扩大进行了加密，并检测了以前的水准网。但由于旧网点不能满足矿山的长期使用，补充布设了新网。第二次调整，对水准网进行了第二次调整，把之前先后平差的水准点一并作一次整体平差，并且在计算各结点问高差时，参加了正高改正。第三次调整，进行了地形测量，按国家一等水准细那么施测，同时施测其余的二等水准路线。此外，为了研究不同的平差方法对结果的影响，对一、二等做了联合平差。

后来无论在点的密度上、精度上以及控制面积上，都不如地形变水准网，因此，决定采用上一次的一、二等联合平差的结果为根底进行整理。整理的过程中，对一局部没有包括在地形变水准网内的二、三等点，依附合加密的方法计算。全网调整，水准测量进行了大量的工作，虽然进行过几次调整，但仍然赶不上客观情况的迅速变化，因此，对高程控制网进行了一次全面的整顿。施测了水准网，将水准网分一、二、三级控制，首级采用一等水准精度，在一等环内分块加密二、三等水准网。另外，由于过去水准点的编号命名比拟紊乱，因此，在此次整顿过程中改革了点号，并编制了新旧点名对照表，把新旧点名的关系紧密地联系起来了。

以后的复测和调整，对高程控制网实施了周期性的定期复测并进行了补埋和复测。同时随着计算机技术的不断开展，测量和平差手段已逐步实现外业记录电子化和内业平差自动化。

导线测量的开展历程，为了满足矿山地图测绘、矿山建设等控制的需要，开始导线控制测量。随着城市控制网建设开展，导线控制范围由点到面，不断扩大，测绘仪器性能提高和计算机软件技术的开发应用，导线观测及内业计算的水平不断提高，目前已形成外业电子记录、内业计算机平差计算的模式。

20世纪50年代，导线外业观测采用经纬仪和30米钢卷尺，导线控制主要分布在城区，导线布设单一，没有形成导线网，精度不高。

随着三角网的改建和加强，控制范围扩大对一、二级导线边角资料进行了检核计算；采用人工计算的方法，对简单结点网进行了平差。

70年代，我国矿山整理维护原一、二级导线，对资料中精度较低的局部，进行了整测，提高局部旧导线的精度。此时，激光测距仪量测距技术的应用，改变了钢尺量距的历史，通过开发导线平差计算软件，实现了计算机平差计算，提高了内业计算的效率。导线进行补埋观测，随着激光测距仪技术的开展，距离量测精度不断提高，导线平差软件得到推广应用，能够对校大的导线网进行整体平差计算，成果资料已比拟标准。90年代，随着全站仪在导线测量中的应用，已经实现了外业观测的数字化；实现了外业观测计算机记录；同时导线平差软件的不断完善，提高了内业计算的效率。

在当下阶段，GPS技术在矿山测量中的应用越来越广泛。GPS技术主要有静态定位技术、实时动态定位技术、网络实时动态定位技术、广域差分技术、全球动态定位技术等。RTK测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分测量技术。实时动态测量的根本原理是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电传输设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标，其精度可到达厘米级。这样通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测结果的质量和解算结果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功，以减少冗余观测，缩短观测时间。GPS今后将在矿山测量的应用中更加普及，在矿山测量开始阶段,交付几个GPS控制点,作为导线和三角网的基线,由它们向外扩展,用全站仪引出加密点或是作为静态的GPS基线,配合RTK来进行矿山地形图测绘。GPS建立矿山控制网的主要特点:〔1〕控制点间无需通视，在0-15km内误差在1cm之内〔2〕定位精度高，静态的误差在12个毫米；〔3〕观测速度快，一般定时开机,45分钟一个点；〔4〕自动化程度高；〔5〕可全天候作业。总的来说，现在的GPS在矿山控制网的布设中逐渐取代了传统的控制测量，它的应用在矿山的控制测量中被普遍应用，将来矿山的控制网布设和GPS控制布设技术将一直向前开展。3.2矿区地形图测绘技术的现状及开展矿区的平面和高程控制网布设好以后，就可以利用控制网中的点进行矿区地形图的测绘，随着科学技术的开展，矿区地形图测绘经历了平板仪测图、全站仪测绘到RTK地形图的测绘。平板仪是传统的野外直接测绘地图的仪器，其主要局部是可支撑于脚架上的平板，及用以瞄准方向线，求取距离及调和的照准仪。在平板上贴图纸，以照准绘制目标方向线，测定距离及高程，据以绘制点或地形。随着改革开放和城市建设的快速开展及市场经济的全球化，传统的平板仪测图已满足不了城市根底设施建设的需求，特别是计算机及相关测绘软件的应用，使测绘产品的质量大大提高，也使测绘产品，测绘成果的应用大为广泛。因此传统的平板仪测图也被全站仪测图所取代，全站仪测图相比平板仪测图更快速，精度再高，它的方法如下：〔1〕利用矿山平面控制网中的控制点的坐标。〔2〕在全站仪的内存中建立存储测量坐标的文件夹，将两站点的坐标编点号并输入至全站仪的文件中。〔3〕野外测绘工作。一般采用草图测记法，需先绘出测区草图，将各碎部测量点上的点号记录在草图的相应位置上，并注记地物地貌。

〔4〕建立测区图根点。如果测区较大一个仪器站看不完全部碎部，这时还应该建立多个图根控制点，在选定的点位上打上木桩，桩头钉上平头钢钉，并编号命名，如ZD1、ZD2…..等。

〔5〕建站。将全站仪架在1号点上并对中整平，量出钉头至全站仪横轴中心的高度，测量温度、气压、凌镜高，一并输入到全站仪中。〔6〕测量。将棱镜架在图根点“1”上并对中整平，将全站仪瞄准棱镜，全站仪自动记录点号和坐标。此时图根点1在全站仪中存储的点号为3，其后每对准一个测量点时只需按“同前”键即可。

〔7〕数据传输。测量完一站把全站仪内存中的数据文件传到计算机中，才能进行地形图的绘制。美国全球定位系统的完成，使得测图技术发生了很大的突破，便产生依靠全球定位系统的RTK测图技术，RTK技术在矿山地形图的测绘也得到了很大的用处，RTK技术比全站仪测图有着精度高、速度快效率高等特别，它被广泛的用于矿区的地形图测绘。RTK实时载波相位差分技术，是实时处理两个测点载波相位观测量的差分方法。采用RTK进行地形图测绘，不要求点间通视，仅需一人背着仪器在待测的地物地貌碎部点呆上几秒种，并同时输入特征编码，通过手簿可以实时测定碎部点的坐标，而且可以知道其点位精度，测完一个区域后回到室内，由专业的软件接口就可以输出所要求的地形图。〔1〕作业依据和设备：作业依据主要有：《全球定位系统〔GPS〕测量标准》、《全球定位系统城市测量技术规程》、《1:5001:10001:2000地形图平板仪测量标准》、《1:5001:10001:2000地形图图式》。〔2〕人员安排：每个流动站２人，１人操作仪器，１人画草图，两个流动站共需４人。〔3〕外业数据采集：根据要求和踏勘所了解的测区情况，认真编写详细的外业观测方案。〔4〕基准站的布设：基准站的点位应便于安置接收设备和操作，视野应开阔。基准站须远离大功率无线电发射源，并远离高压输电线路，基准站附近不得有强烈干扰接收卫星信号的物体。〔5〕基准站设置：在点上架设好GPS接收机和天线，按要求连接好一切连线后，翻开接收机，输入基准站的WGS-84系坐标或BJ-54系坐标、天线高。待电台指示灯显示发出通讯信号后，流动站即可开展工作。〔6〕流动站工作：通过手簿建立工程，对流动站参数进行设置，该参数必须与基准站及电台相匹配，用点的平面和大地坐标进行点校正。〔7〕碎部点数据采集：测量人员在地形特征点上立测杆，输入点号〔只需输入1次，点号自动累加〕，并同时输入特征编码，保存数据，另一测量人员画草图，以便内业检查成图情况。〔8〕内业数据处理：应及时将测得的数据进行内业数据处理，在笔记本电脑上用绘图软件结合白天所画草图和预设编码进行内业成图，以免事后遗忘，影响成图的准确性或返工重测。〔9〕RTK数据下载：应用绘图软件进行输出数据格式的自定义，然用后绘图软件实现与RTK测量手簿的连接，把数据下载到计算机。然后进行数据的输出，通过编辑将数据存为*.dat格式〔CASS要求的数据格式〕，实现了RTK数据和测图软件的数据格式的统一，为内业成图做好准备。〔10〕绘制地形图：翻开，改变图形比例尺为1:2000，启用展点命令，将上述数据文件名输入，然后根据外业所绘草图，人机交互编辑，连线成图。将野外测点按提供的图式符号库连线后，对于一些与地形图标准要求有差异的地方需要作编辑处理。〔11〕实地检查及精度分析把补测的坐标数据展到原地形图上，对于一些特殊地物的连接关系也进行了详细的检查，并绘制草图，以备内业处理，经过这些流程矿山地形图的测绘就完成了。RTK测图虽然说比全战仪测图有很大的好处，不受天气影响，也不要求通视。但是在一些方面仍存在缺乏，辅助空中三角测量突破传统测量需在测区实地逐一测量地面点的作业模式，仅需在航摄区域施测一个或几个基准站点和少量的对空地标点，利用安装在飞机上的GPS接收机与地面上一个或几个基准站点上的GPS接收机同步连续观测GPS卫星信号，连续采集GPS数据，同时获取航空摄影像片瞬间航摄仪快门开启脉冲，通过GPS载波相位测量差分定位技术，处理解算机载GPS轨迹，从而获取航摄仪曝光瞬间摄站的三维坐标，直接测定每张像片的6个外方位元素。这项技术应用于长沙星沙新城测区1：1000航测工程，其技术、经济指标优于预期。与传统测量作业模式相比，外业地面控制的工作量大幅减少，作业效率极大提高，优势十分突出。采用辅助数码航测新技术，工艺流程自动化程度高，工作量较大幅度减少，成图周期短，生产本钱低，测绘成果精度好，在未来地形图技术将向着这方面开展。3.3矿井贯穿测量技术和联系测量技术的现状及开展矿井的贯穿测量和联系测量是矿井的施工测量中的两项重要工作，是矿井的生产过程的一项最重要的一环，矿井贯穿测量技术及联系测量技术的现状有开展关系矿井的一草一木。矿井贯穿测量技术的现状及开展贯穿测量是坑道施工中和贯穿后的测量。前者是为确保掘进的坑道〔或竖井〕能按设计准确贯穿而进行的，一般包括：地面联测、地下导线测量和巷道掘进测量、放样掘进方向和坡度，并常检查其正确性；后者是在巷道贯穿后，测定实际的横向、纵向和竖向贯穿误差。目的是为获取实际的贯穿误差值，作为下一步调整施工中线的依据，以获得一条调整后的巷道中线，作为扩大断面的依据。贯穿测量包括平面贯穿测量和高程贯穿测量。前者是测定实际的横向和纵向贯穿误差，测量方法随洞内控制的形式而异：对于采用中线法施工的隧道贯穿之后，应从相向测量的两个方向各自向贯穿面延伸中线，并各钉一临时桩，量取两桩之间的距离，即得巷道的实际横向贯穿误差，两临时桩的里程之差即为巷道的实际纵向贯穿误差；采用单导线作为洞内控制时，贯穿之后在贯穿面上钉一临时桩，从相向测量的两个方向各自向临时桩进行支导线测量，分别测取临时桩点的平面坐标，将两组坐标的差值分别投影到贯穿面上和巷道中线上，那么贯穿面上的投影即为横向贯穿误差，在中线上的投影即为纵向贯穿误差。其他类型的控制图形可据实际情况设计适合的方法。高程贯穿测量是测定实际的竖向贯穿误差，通常采用水准测量方法，从巷道两端洞口附近的水准点开始，各自向洞内进行，分别测出贯穿面上同一点的高程，即获此点的两个高程之差。贯穿测量工程开展初始多采用独头掘进和明控发、暗控发、造成洞室不贯穿，难以组织检核。随着我国矿山建设事业的开展，贯穿测量技术与整个工程测量一样也取得了巨大的进步。在原有的施工技术的不断开展和提高的同时，新的施工方法和施工技术的不断提高，在测量中尽量采用精密导线，三角测量以及GPS技术进行，平面联系测量采用导线测量，水准测量和三角高程测量进行。

随着科学的开展，专家们研究出更先进的仪器，再加上其他原因测量精度大大提高，例如：在我国18.4km的秦岭的隧道，洞外GPS网平均点位精度优于±3mm，一等精密水准线路长120多公里，目前辅助隧道已贯穿，仅仅一个贯穿面的情况下，横向贯穿误差为12mm，高程方向的贯穿误差仅为3mm。山西潞安环能股份五阳煤矿南峰井贯穿井上导线长6km，井下导线长7km，导线全场约13Km,利用GPS，加上陀螺边、光电测距等新技术，使贯穿点在水平重要方向上贯穿误差仅为-101mm。高程方向贯穿误差仅为±85mm。矿山的控制网和矿区地形图测绘完成以后就要进行矿井施工测量中的贯穿测量。贯穿测量，尤其是大型巷道贯穿测量是矿山测量工作的一项重要工作，贯穿测量技术的好坏，直接关系到整个矿井的建设、生产和经济效益。传统的井下异线测量用的是经纬仪和钢尺，经纬仪主要是用于角度测量，钢尺是用于距离量测，大致过程如下：〔1〕选点。根据选点考前须知，再测区内选定4～6个导线点组成闭合导线，在各导线点打下木桩，钉上小钉，绘出导线略图。〔2〕量距。用钢尺往、返丈量各导线边的边长，假设相对误差小于1/3000，那么取其平均值。〔3〕测角。采用经纬仪测回法观测闭合导线各转折角〔内角〕，每角观测一个测回，假设上、下半测回差不超±40″，那么取平均值，可假定起始边。〔4〕测高差。经纬仪测角的同时用视距法观测各相邻导线点间的高差，假设高差闭合差不超限，那么将其调整后，根据起点高程〔假定〕计算其他各导线点的高程。〔5〕计算角度闭合差和导线全长相对闭合差。外业成果合格后，内业计算各导线点的坐标。内业计算：〔1〕检查核对所有数据和外业数据资料。〔2〕角度闭合差的计算和调整。〔3〕坐标方位角的推算。〔4〕坐标增量计算。〔5〕坐标增量闭合差的计算和调整。〔7〕高差闭合差的计算与调整。〔8〕高程计算。〔9〕展点。根据所选比例尺大小及起点在测区位置，在坐标纸上绘出纵、横坐标线。根据各导线点坐标，将其展绘在图纸上，并将高程注于其旁。由于全站仪的开展，经纬仪和钢尺在井下的贯穿测量中根本上已经不再用到，由于全站仪是经纬仪和测距仪的结合，它的导线测量原理和经纬仪钢尺测量是一样的，这里就不再表达了。随着技术的开展，陀螺仪出现了，用途也越来越广，在矿山的贯穿测量方面得到了很好的开展。第一代陀螺仪是机械式陀螺仪，其中最根本的部件是高速旋转的灵敏部灵敏部旋转速度越快其稳定性就越强，机械式陀螺仪的转速一般在每分钟1800-2400转之间。在机械式陀螺仪的使用过程中，陀螺转子的机械摩擦会使陀螺仪的可靠性逐渐降低。陀螺仪的误差随着转子质量及转子旋转速度的增加而减小，并随着悬置轴上的摩擦力的减小而减小。为了提高机械式陀螺仪的可靠性与精度。人们又先后研制成功了悬浮式陀螺及惯性陀螺。1970年，美国公司制成了世界第一根20dB／km的光纤，从而为光学和光电子学奠定了一个新的里程碑。1977年，美国海军研究所第一个开始了光纤传感器系统的研究，到目前光纤传感器已形成了一个庞大的家族，并且已在各个领域得到了广泛的应用、并不断有新的研究成果问世。光纤陀螺就是光纤传感器家族中的主要成员之一，也是目前光纤传感器领域进展最快、取得成果最好的领域之一。目前，光纤陀螺的研究规模与水平首推美国，其次是德国。光纤陀螺的问世将陀螺仪带人了一个新的时代—光纤时代。从而也标征了第三代陀螺仪的诞生，这几代陀螺仪在矿山测量中起到了很好的作用，弥补了全站仪等一些矿山测量仪器的缺乏。在矿山地面和井下各种测量工程中，电子经纬仪、电子速测仪(全站仪)、光电测距仪、水准仪和GPS接收机等仪器设备及相应的测量方法，仍是日常广泛使用的技术手段，相信在相当长的时期内仍然实用。近10多年来，随着国内外的矿山测绘和地质采矿科技人员在GIS的技术体系、根本理论、技术方法及实用软件开发方面做了大量的上作，取得了可喜的成果，同时地下工程测量领域的新工程、新技术、新方法的不断出现，地下工程测量的内容已从原来的单纯利用测量、计算和绘图来确定矿山的空间三维坐标的学科，逐步开展到将测绘技术与计算机技术、光电子技术、GPS、GIS、RS等新技术、新学科的有机结合。但是在矿山的三维建模、数据处理、动态存储、体积计算和三维可视化表达的理论、模型和算法等方面仍有许多问题未很好解决。我国现在的两井定向贯穿技术主要是GPS做地面控制，激光测距仪量边经纬仪测角做井上下导线控制，同时加测陀螺导线边。同时，随着现代科学技术的迅速开展，我国双井定向贯穿测量技术水平有了新的提高，特别是摄影测量技术、陀螺经纬仪、光电测距仪、激光指向仪和袖珍电子计算机技术的开展，不仅能进行地面和井下控制测量、地形测量、施工和贯穿测量及矿山测量计算工作,并能及时、准确地解决地质勘探、采矿工程设计和施工、岩移及“三下”采煤等方面提出的矿山测量问题,促进了矿山测量学科的开展。新技术的开展将大大改变传统贯穿测量方法。贯穿测量中以全站仪或光电测距仪为主测设导线，地面控制测量重新进行连接复测，同一根钢丝同样方法在贯穿巷道的两端井筒内分别导入高程，等技术精度进行了分析。实践说明巷道贯穿各项技术指标均能到达《规程》规定相应精度要求,保证了矿井施工需要,贯穿误差预计在矿井贯穿工程中意义重大。矿井联系测量技术的现状及开展为了满足矿井日常生产、管理和平安等需要，要将矿井地面测量和井下测量联系起来，建立统一坐标系统。矿井联系测量就是把井上、井下坐标系统统一起来，它分为矿井平面联系测量和矿井高程联系测量。〔1〕矿井平面联系测量。矿井平面联系测量通常有一井定向和两井定向。一井定向是在一个井筒内悬挂两根钢丝，将地面点的坐标和边的方位角传递到井下的测量工作。井下连接测量是在定向水平根据两钢丝的人材及其连线的方位角确定井下导线起始点的坐标与起始边的方位角。当矿井有两个竖井，且在顶向水平有巷道相同，并能进行测量时，就可采用两井定向。矿山平面联系测量已经从一井定向到两井，现在三井定向在矿山平面联系测量技术也很成熟。〔2〕矿井高程联系测量。矿井高程联系测量又称导入标高，其目的是建立井上，井下统一高程系统，采用平硐或斜井开拓的矿井，将地面水准点的高程传递到井下。采用竖井开拓的矿井那么须采用专门的方法来传递高程，常用的竖井导入标高大方法有钢尺法，钢丝法和光电测距仪法。钢丝法导入标高：采用钢丝法导入标高时，首先应在井筒中部悬挂一钢丝，在井下一端悬挂以重锤，使其处于自由悬挂状态；然后，在井上、井下同时用水准仪测得上下处水准尺上的读数，并用水准仪瞄准钢丝，在钢丝上作标记，井下水准基点的高程便可求出。光电测距仪导入标高，光电测距仪导入标高的根本方法是：在井口附近的地面上安置光电测距仪，在井口和井底的中部，分别安置反射镜；井上的反射镜与水平面成45°夹角，井下的反射镜处于水平状态；通过光电测距仪分别测量出仪器中心至井上和井下反射镜的距离，从而计算出井上与井下反射镜中心间的铅垂线长；然后，分别在井上，井下安置水准仪。测量出井上反射镜中心与地面水准基点间的高差和井下反射镜中心与井下水准基点间的高差，那么可计算出井下水准基点的高程。传统的矿井高程联系测量是采用的钢丝法导入高程，现在在矿井的高程联系测量中仍然采用，而光电测距仪导入高程在多数矿井的高程联系测量中得到应用，我相信矿井的联系测量技术还将会有更先进的方法出现。3.4矿区变形监测技术的现状及开展近二十年来,由于煤炭事业的快速开展,各矿区都进行了大规模的开采,很多矿区在远离井下开采区域内发生了地表移动与变形,如建筑物产生开裂破坏,工业广场井筒产生了移动与变形,这些都不属于井下直接开采引起的地表损害,这些灾害的原因是多方面的。传统的矿区变形监测技术对于现代矿区的微小变形监测精度不太准确，这将势必影响矿区的一切生产工作。因此，矿区变形监测技术的开展对矿区其它的生产工作提供了平安保障工作，矿区变形监测技术的开展从初期到现在不断的随着技术的开展在创新、改革。传统的矿山变形观测方法是常规大地测量方法,包括几何水准测量、三角高程测量、三角(边)测量、导线测量、交会法等。这类方法的测量精度高,应用灵活,适用于不同变形体和不同的工作环境,但野外工作量大,不易实现自动和连续监测。因此，常规的大地测量法在一些变形监测中被摄影测量方法所取代，摄影测量包括近景摄影测量，它可以同时测量许多点子,作大面积的复测,尤其适用于动态式的变形观测,外业简单且精度较低。之前的常规大地测量法变形监测和摄影测量法在矿山变形测量中应用较广，但是对于专门的变形监测，这两种方法还不够成熟，后来就开展了专门测量方法,或称物理仪器法,它包括各种准直测量(激光准直系统具有代表性),倾斜仪观测,流体静力水准测量系统及应变计测量。用专门测量手段的最大特点是容易实现连续自动监测及遥测,且相对精度高,但测量范围不大,提供的是局部变形的信息。随着计算机技术和卫星技术的开展，矿山变形监测方法也将发生重大的改变，一些矿山变形测量法已经开展到了初级阶段，如空间测量技术，将来矿山测量技术将向着空间测量技术开展，包括甚长基线干预测量,卫星激光测距,全球定位系统等。空间测量技术先进,可以提供大范围的变形信息，对于各种复杂的地形监测都可以在高精度下完成。虽然各有其优点,但都不完善。随着变形分析研究的全面开展,尤其是控制论、信息论、运筹学、系统动力学、模糊数学和灰色理论构成的系统科学体系的兴起以及在变形分析研究领域中的重大应用,在测绘界,变形分析已经到了致力于变形动态模型的研究与应用。非线性理论的迅速开展,特别是突变论、分形论、动力学理论以及神经网络理论的出现与应用,为自然界复杂现象的研究带来新的方法。在自然灾害的预测预报研究方面,人们开始运用突变理论进行滑坡危险性判断与预测,用分型理论研究地震发生前后的维数变化等。随着现代科学技术的开展和计算机应用技术水平的提高,各种理论和方法为变形分析与变形预报将是矿区变形监测的开展趋势。4矿山测量技术的开展趋势和创新随着电子计算机等高科技的引入，矿山测量技术必将发生大的开展变化。我国的矿山测量技术从初期到现在已经经历了许许多多的坎坷，得到很好的开展，并且在一些重要的方面得到了突破。但是我国的矿山测量技术还面临着一些问题，我们需要看到自己的缺乏，学习外国的先进技术补充自己的缺乏，我们还要有所认识，积极的开展我国的矿山测量技术，对我国的矿山测量技术进行开展与创新研究。4.1我国矿山测量技术面临的问题矿山测量作为矿山生产建设中不可或缺的一项重要技术工作，其成果不仅要效劳于矿山的生产建设，而且是矿山平安生产的重要保障。然而，在上世纪九十年代以后，全国矿山企业由于受到市场经济的冲击，普遍将“最大化追求利润”作为企业的根本目标。这种社会背景使得矿山行业无视了根底工作的重要性，尤其作为辅助作用的矿山测量技术力量受到严重影响，矿山测量工作者的权力和地位大大降低。我国矿山测量技术面临的另外一个问题是人才流失严重。众所周知，矿山测量工作条件艰苦，危险性高，再加上有的地区待遇差，使得大量的测量人员流失到其它岗位，使我国的矿山测量技术力量受到严重削弱。对于卫星空间定位技术、地理信息技术、遥感技术以及计算机技术等，这些技术不仅仅作为整个测绘学科的核心力量，并且也作为在矿山测量领域中十分关键的核心技术，这些技术在我国矿山测量中的实际应用与理论的研究还不够完善，计算机数据处理和电子速测仪、机助制图、卫星定位技术、数字矿山的摄影测量以及遥感技术等已经得到了还没有广泛应用。4.2我国矿山测量技术的创新我国的矿山测量技术和国外的还有些差距，我们必须看到我国矿山测量技术的缺乏，积极寻找我国矿山测量技术的开展问题，对我国的矿山测量技术进行开展创新。我国矿山测量仪器正向着多功能、小型化、数字化和全自动化方向开展,可以预见,智能化全站仪将迅速取代测距仪和电子经纬仪,成为矿山测量的常规仪器。全站仪的超小型望远镜、自动跟踪目标装置和360度反射棱镜、无合作目标的测距系统以及带有操作系统的全站仪代表了测绘仪器将来的开展方向,只是由于目前这些先进的测绘仪器价格很高,一般在几十万元,国内用户难以承受,而限制了在中国的推广。数字化水准仪和自动化陀螺仪从根本上解决了水准测量和陀螺观测的全自动化问题,它不仅降低了测量人员的劳动强度,提高了测量精度,而且输出数字化测量成果,为全面实现矿山测量自动化系统提供了硬件设施。我国的矿山测量工作必须与国际先进的测绘技术接轨,必须实现从矿山地理信息系统的采集、存储、处理、变换、交换、管理以及内业成图等全部自动化过程,为实现这一目标必须首先实现外业采集设备的电子化,因此必须研制开发地面、井下通用的防爆型电子仪器,由于全国各煤矿的生产规模,现代化水平和经济效益各不相同,目前应针对全国矿山测量的现状,开发和生产多种类型的防爆测绘仪器,以适应现场的不同需求,为此,作者认为我国在近几年内矿山测量仪器的开发方向如下:〔1〕测距仪和电子经纬仪均属过渡性产品,智能化全站仪将是我国矿山测量仪器开发的热点,客观上讲我国在全站仪的开发上与国际先进水平相差很大,国内全站仪刚刚推出,其性能和可靠性尚需得到进一步的检验,因此开发完全国产化的防爆全站仪在现阶段还很困难,目前应先走防爆改装的道路,以满足目前煤矿生产的需求。待时机成熟时,再生产全部国产化的防爆型全站仪和相应的矿山测量软件。〔2〕对于经济效益较差的煤矿而言,防爆测距仪仍是近期选择的主要仪器,如配备手工记录的防爆型电子手簿,亦能实现井下测量数据采集的自动化,因此应生产质量稳定可靠、精度适中、体积小、重量轻的国产防爆测距仪,以满足现阶段中、小型煤矿对防爆测距仪的需求和局部煤矿老防爆测距仪的更新换代。此外,应加快开发不用反射棱镜、测程在100m左右、分米级精度、价格适宜的便携式测距仪,用于采区测量和验收测量中,以提高工效。〔3〕我国自行生产的陀螺仪自动化程度较低,应在原防爆陀螺仪的根底上,开发相应的数据记录、计算的硬件和软件,构成自动化陀螺仪。磁罗盘因受矿物和金属支架的干扰,其使用范围受到很大的限制,研制精度较低、体积小、重量轻、定向时间短、携带方便的陀螺罗盘代替磁罗盘,用于采区测量,是今后陀螺仪开展的另一个方向。〔4〕完善和开发各类新型的半导体激光指向系列产品,形成规模化和产业化。我国在激光指向类产品上品种单一,应加快开发满足各类生产需要的专用指向产品,特别是长距离的竖井自动铅垂仪。此外,应加速开发自动化的竖井变形检测仪器,用于测量各种因素造成的巷道变形,以代替手工方式进行竖井变形监测。〔5〕加速开发适合于煤矿井下条件、便于瞄准的反射棱镜系统以及井下防爆无线电通讯系统等测量附属设备,以提高工作效率和精度。我国矿山测量技术有如下的创新：〔1〕理论创新矿山测量是门交叉学科，其理论涵盖了相关的各门学科，随着相关学科在理论、技术与应用力而的不断开展，必将对矿山测量有所启发，从而可以对矿山测量的理