矿山测量中特殊地形的测绘技术探讨

摘要：本文聚焦矿山测量中特殊地形的测绘技术，系统剖析复杂山地、高海拔高寒、岩溶地貌及采空区塌陷等特殊地形的类型与特点，深入探讨传统测绘技术在这些地形中测量效率低、精度难以保证、安全风险高及数据处理困难等局限性。同时，详细介绍无人机测绘、三维激光扫描、卫星遥感及 InSAR 等适用于特殊地形的测绘技术原理、优势及应用场景。

关键词：矿山测量；特殊地形；测绘技术；传统测绘局限；新型测绘技术

引言

矿山资源作为国家经济发展的重要物质基础，其高效开发与合理利用对工业生产、能源供应等领域至关重要。然而，矿山所处地形条件复杂多样，尤其是复杂山地、高海拔高寒地区、岩溶地貌以及采空区塌陷等特殊地形，给矿山测量工作带来巨大挑战。传统测绘技术在面对特殊地形时，因受地形起伏、恶劣气候、复杂地质结构等因素制约，暴露出效率低、精度差、安全隐患多等问题，难以满足现代矿山精准测量与安全生产的需求。

矿山测量中特殊地形的测绘技术研究

一、矿山特殊地形类型及特点

1.1 复杂山地地形

复杂山地地形以其显著的地形起伏和陡峭坡度成为矿山测量的难点。这类地形多呈现山峦叠嶂、沟壑纵横的地貌特征，海拔落差可达数百米甚至上千米。山地植被茂密，常形成浓密的植被覆盖层，不仅阻挡测量视线，还会对测量信号造成干扰。山地地形导致测量人员难以到达部分区域，增加了实地测量的难度与危险性，对测量工作的全面性和准确性产生严重影响。

1.2 高海拔高寒地形

高海拔高寒地区具有特殊性气候和地质条件，高寒地区常年寒冷，部分年均气温在-10℃以下，极端低温可达-40℃，低温使得测控设备的电池功率下降、机械部件脆性加大，影响设备正常运转。高海拔地区空气稀薄，氧气含量低，测量人员极易产生高原反应，导致其工作量下降。地质方面表现为多冻土，冻土在发生季节冻融循环后，地表会产生不均匀沉降、地形地貌也会随之改变，给矿山测量不断变换的测量对象造成困难。

1.3 岩溶地貌地形

岩溶型地貌形态以溶洞、地下暗河、裂隙等特殊地质构造为地貌特征。溶洞分布不明，洞口大小不一、分布密集，有大小几米到几百米等多种洞口，还有串连通达的地下河洞穴体系。地下暗河中水势凶猛，水流位置难以确定、不易判断流量大小。众多发育的裂隙破坏岩土的完整性，削弱岩土结构的稳定性，增加了山体滑坡、坍塌等易发地质灾害的发生频率。

1.4 采空区及塌陷地形

矿坑采空区和塌陷区都是采煤所致。在煤矿采掘过程中，地下会留有一定的采空区，在采空区上方的岩土不能承受其自身的重量以及附加载荷时便会塌陷。塌陷地区的地形破碎，表面有大量的裂隙、凹陷与凸起，地形起伏大而无章序。采空区和塌陷区的地质构造非常不稳定，随时都会引发塌陷或者岩土滑动，对工作人员和设备都存在极大的安全隐患。

二、传统测绘技术在特殊地形中的局限性

2.1 测量效率低下

传统的方法比如使用全站仪测量、经纬仪测量等，在复杂山区地形的情况下效率低下。在复杂的山区地形中，由于山区地形复杂，测量员需要不停地爬山、移动测量点位，同时地形条件决定了测量仪器的架设和调整需要较多的工作量，而且速度慢。在山区高寒地区，测量工作受恶劣的气候限制，测量员的工作天数明显减少，实际工作时间不足正常情况的50%。

2.2 测量精度难以保证

自然环境复杂因素大大增加了常规测量方法的误差。复杂地形的植被对测量信号造成遮挡，无法抵达被测点，从而引发误差。海拔较高、温度较低的山区的环境问题，也会在一定程度上引起测测器具出现受热或者受冷造成的测量结果偏差。岩溶地区由于地下溶洞、溶隙的存在，地表高程测量不准。

2.3 安全风险高

险恶地形增加了传统测绘的工作危险性。山峦纵横的陡峭险坡以及高悬的悬崖峭壁可能造成人员摔落的风险，复杂地形中生长的茂密草丛还存在毒蛇、毒虫等动物的隐患。高山高海拔、高寒地区高原反应的威胁、低温冻伤的威胁、缺氧窒息的威胁等可能威胁到测员的人身安全。岩溶地区山体滑坡、溶洞塌陷发生的概率极大，测员靠近危险地区时极其存在较大危险。

2.4困难的数据处理。

由于传统的测绘技术数据获取有局限性，数据的获取在特殊地形下有许多不足之处，数据分析有很大难度，数据缺失的现象十分常见，受地形、测量条件的限制，部分区域无法得到数据，数据格式单一，无法满足目前矿山测量数据多样化的需求，数据在特殊地形测量的过程中，其误差比较大，需要花费大量的时间对测量数据进行校正和数据分析，增加了数据处理的复杂性和工作量，并且数据校正和处理的精度难以得到保证。

三、适用于矿山特殊地形的测绘技术

3.1 无人机测绘技术

无人机测绘能够克服常规测量作业的诸多束缚与局限，灵活度高、机动性突出，通常直接采用无人机上携带的摄影测量像控系统、多波束系统、三维激光扫描系统等传感器设备或系统，直接对地表作业区进行测量采集，山区地貌复杂，植被丛生的山区，无人机可在高空飞越山峰和林木，瞬间完成大面积高程的测量工作，比传统的作业模式要高效上千倍。岩溶地貌测绘，无人机可在多个方向上进行影像和扫描，并且在侧面和下面，对山体地貌的岩溶构造能够显示的非常清楚，以此可找出隐蔽的岩溶洞口和裂隙。

3.2 三维激光扫描技术

三维激光扫描技术可以快速有效地得到地形的三维空间信息和高精度三维点云。三维激光扫描技术工作原理为，利用激光测距原理，由激光器向目标发射一束光，记录激光器发出光线的时刻和回弹到激光器的时刻，算出目标到激光器的距离，再结合激光器采集的角度，计算出目标点的坐标。由于三维激光扫描技术不受地形复杂、高海拔以及温度低、缺氧等极端环境因素的影响，加之受环境因素影响，在短时间内即可完成地形测绘工作，在采空区以及塌陷地形测量中，可以有效地识别地形微小的变化，可以为采空区稳定性研究、塌陷预报等提供精确的数据。

3.3 卫星遥感技术

卫星遥感是指借助卫星遥感器对陆面电磁波成像实现宏观遥感监测技术，因受其覆盖面积、遥感数据更新快以及可以对大范围的矿山特殊地形地形变化进行地形分析监测、地质灾害预警等的优势，其可以应用于岩溶地貌区域的岩溶地貌分布范围和发育程度分析、高海拔地区冰川、冻土的变化监测，为矿山生态环境保护提供数据分析。

3.4InSAR技术。

在矿井采空区地表形变监测和边坡稳定性监测中，由于InSAR（合成孔径雷达干涉测量）技术具备非接触监测、监测面积较大、精度高等特点，且基于雷达波干涉原理，通过不同时间获取的雷达影像进行干涉，得到地表的微形变信息，实现在矿山采空区地表形变监测和边坡稳定性监测中的应用，对地表毫米级变形能够起到实时监测、发现安全隐患的作用。

结语

矿山特殊地形的复杂性给测绘工作带来了巨大挑战，传统测绘技术在特殊地形中暴露出诸多局限性。而无人机测绘、三维激光扫描、卫星遥感及 InSAR 等新型测绘技术为矿山特殊地形测绘提供了有效的解决方案，显著提升了测量效率、精度和安全性。但这些技术在实际应用中仍面临技术优化、成本控制、人员培训和数据管理等问题。

参考文献

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