探讨矿山测绘中 3S 技术的实践应用

引言

矿山资源作为工业发展的重要基石，其高效、安全开采依赖于精准的测绘工作。然而，复杂多变的地形地质条件、恶劣的作业环境以及海量动态数据的处理需求，使得传统矿山测绘技术面临诸多瓶颈。3S 技术凭借遥感的广域监测、全球定位系统的精准定位以及地理信息系统的强大分析能力，为矿山测绘提供了全新的技术路径。

一、3S 技术的优势特点

1.1 遥感（RS）技术

遥感技术能够通过搭载传感器的卫星、飞机等平台，从高空或外层空间对地面目标进行远距离探测，快速获取大面积的矿山地表信息。它具有探测范围广、获取数据速度快、周期性强等特点，可以不受地形、交通等条件限制，对矿山区域进行全面、宏观的监测。此外，遥感技术能够获取多光谱、高分辨率的影像数据，通过对不同波段光谱信息的分析，可识别矿山地表的地物类型、植被覆盖、水体分布等，还能监测矿山开采活动引起的地表形变、植被破坏等环境变化。

1.2 全球定位系统（GPS）技术

全球定位系统利用卫星信号实现对地面目标的高精度定位，能够快速、准确地获取三维坐标信息。其定位精度高，可达到厘米级甚至毫米级，且操作简便，无需通视条件，能够在复杂地形和恶劣环境下正常工作。GPS技术还具有全天候、连续实时定位的特点，可随时为矿山测绘提供准确的位置信息，无论是在地表还是井下，都能满足不同场景下的定位需求。同时，GPS 测量效率高，能够大大缩短测绘时间，提高工作效率。

1.3 地理信息系统（GIS）技术

地理信息系统是一种专门用于采集、存储、管理、分析和表达地理空间数据的计算机系统。它具有强大的数据管理功能，能够整合多种格式的地理数据，包括遥感影像、GPS 测量数据、地形数据、地质数据等，并对数据进行高效的存储、查询和更新。GIS 技术还具备空间分析和建模能力，可通过空间分析算法对矿山测绘数据进行处理，如地形分析、空间叠置分析、网络分析等，从而提取有价值的信息，为矿山开采设计、资源评估、灾害预测等提供科学的决策支持。此外，GIS 技术能够以直观的可视化方式展示矿山地理信息，通过地图、图表等形式将复杂的数据信息直观呈现，便于用户理解和应用。

二、3S 技术在矿山测绘领域的应用

2.1 矿山地形与地质测绘

遥感技术可以快速获取矿山大范围的地形地貌影像数据，通过对影像的处理和分析，能够生成高精度的数字高程模型（DEM）和数字正射影像图（DOM），为矿山地形测绘提供基础数据。结合全球定位系统获取的精确控制点坐标，可进一步提高地形测绘的精度。同时，遥感技术的多光谱数据能够识别不同的地质岩性，帮助地质测绘人员初步判断矿山区域的地质构造和岩石分布情况。结合高光谱遥感技术，可进一步检测岩石中的矿物成分，为找矿勘探提供重要线索。地理信息系统则可以将遥感影像、地形数据和地质数据进行整合，建立三维地质模型，直观展示地下地质结构，为矿山地质勘探和开采设计提供详细的地质信息。

2.2 矿山开采动态监测

利用遥感技术的周期性监测特点，可实时获取矿山开采区域的地表变化信息，监测开采活动对地表植被、土地利用等方面的影响，及时发现非法开采、超界开采等行为。全球定位系统可以在矿山开采现场布置监测点，实时监测开采区域的地表位移和沉降情况，为矿山安全生产提供预警信息。地理信息系统能够将这些动态监测数据与矿山开采设计数据进行对比分析，直观展示开采进度和开采范围的变化，及时发现开采过程中存在的问题，为矿山开采计划的调整提供依据。地面监测网络采用北斗卫星导航系统（BDS）与 GPS 双系统接收机，在采场边坡、排土场等关键区域布设监测点。这些设备以 10Hz 的采样频率实时传输三维坐标数据，通过云计算平台进行数据处理，当监测点位移速率超过设定阈值（如每日 5 毫米）时，系统自动触发三级预警机制。GIS 平台将动态监测数据与开采设计模型进行叠加分析，通过热力图、剖面图等可视化手段，直观展示开采进度偏差，为优化爆破设计、调整运输路线提供量化依据。

2 . 3矿山灾害监测与预警

遥感技术可以通过监测矿山区域的地表形变、植被覆盖变化等信息，提前发现滑坡、泥石流等地质灾害的潜在隐患。全球定位系统能够在灾害隐患点布置高精度监测设备，实时监测灾害体的微小位移变化，为灾害预警提供准确的数据支持。地理信息系统可以结合气象数据、地形数据和地质数据，对矿山灾害进行风险评估和预测，建立灾害预警模型，通过分析灾害发生的可能性和影响范围，及时发布预警信息，为矿山灾害防治和应急救援提供科学指导。合成孔径雷达（SAR）遥感技术能够穿透云雾全天候监测地表形变，在某磷矿监测项目中，通过时序 InSAR 技术捕捉到了持续 3 个月、累计位移达 23 厘米的滑坡前兆信息。地面监测系统采用光纤光栅传感器与微震监测设备相结合的方式，在灾害隐患点构建立体监测网络，可检测到 0.01 毫米级的岩体位移变化和微破裂信号。

2.4 矿山数据管理与分析

地理信息系统作为矿山测绘数据管理的核心平台，能够将遥感影像数据、GPS 测量数据、地质勘探数据、开采进度数据等多种类型的数据进行统一管理和存储。利用其强大的空间分析功能，可对矿山测绘数据进行深度挖掘和分析，如计算矿山储量、评估开采效益、优化开采路线等。同时，地理信息系统能够将分析结果以直观的可视化方式展示，为矿山管理人员提供决策支持，实现矿山资源的科学管理和合理开发。矿山 GIS 平台采用PostGIS 空间数据库，实现对 TB 级遥感影像、百万条监测数据的高效存储与管理。通过建立数据仓库和 ETL 处理流程，实现不同格式数据的自动转换与整合。在储量计算方面，利用 GIS 的空间分析功能，通过块体模型法对矿体进行三维网格化，结合品位估值模型，计算出不同可信度级别的矿石储量，误差率控制在 3% 以内。

结束语

综上所述，3S 技术凭借各自独特优势及协同整合能力，有效破解了矿山测绘长期面临的诸多难题，为矿山安全生产、资源高效利用与生态环境保护提供了可靠的技术保障。随着传感器技术、卫星导航系统和地理信息系统的不断发展，3S 技术在矿山测绘领域的应用将更加智能化、精准化和集成化。

参考文献：

[1]林权富.刍议 3S技术的运用对矿产地质勘查工作效率的提升作用[J].西部探矿工程，2022，34（08）：135-136+139.

[2]冀晓彤，卢红梅.基于矿山地质勘查测绘的GPS-RTK测绘技术应用研究[J].世界有色金属，2022（07）：22-24.

[3]张宁.探究 3S技术的运用对矿产地质勘查工作效率的提升作用[J].当代化工研究，2021，（06）：63-64.

[4]唐家伟.探究 3S技术的运用对矿产地质勘查工作效率的提升作用[J].西部资源，2020，（06）：137-139.

[5]刘敏俊.基于 3S技术的矿山生态环境影响评价——以广东省信宜铁矿采矿区为例[J].绿色科技，2018（08）：147-148.

[6]朱双燕，马艳洁.3S 技术在矿山地质灾害监测及防治中的应用研究[J].工程技术研究，2018（16）：46-47.