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现代测绘技术在金属矿山地质灾害中的地位与应用展望论文

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SCI发表中的作者贡献度评估与署名规则

  关键词:金属矿山;地质灾害;测绘技术;应用路径

  随着金属矿山开采进程的加快,相应地质灾害的外在表现与诱发原因同样更加复杂,加剧了防治难度。当前形势下,有必要立足金属矿山地质灾害防治实际,创新现代测绘技术应用的具体方式方法,拓展丰富测绘技术应用覆盖范围,为地质灾害防治提供可靠参考。

现代测绘技术在金属矿山地质灾害中的地位与应用展望论文

  1现代测绘技术的应用现状

  在经济社会快速发展的背景下,矿山开采力度不断增大,矿产能源资源得以充分供应的同时,相应的地质灾害问题同样接踵而至,对实践中的测绘技术应用提出了更高要求。依托于高效完善的测绘技术方法,技术人员可全面有序获取矿山地质灾害的有关空间数据信息,为地质灾害防治方案的形成提供基础依据,提高地质灾害防治举措的针对性和实效性。近年来,国家相关部门高度重视矿山地质灾害防治工作的创新与发展,在细化完善测绘技术应用规则,改进测绘技术工具载体等方面,制定并实施了诸多具有导向性的政策策略,为新时期金属矿山地质灾害防治工作的精准化提供了重要遵循。同时,广大技术人员同样在整合既有测绘技术资源,衔接计算机领域和通信领域技术要素等方面进行了积极探索,实现了测绘数据的信息化交互与共享,成效显著,保证了测绘图像的精准性。尽管如此,受限于诸多主客观条件,当前测绘技术在矿山地质灾害中的应用水平尚有较大提升空间,对矿山地质地貌的描述质量同样有待提升,应在未来实践中予以重视。

  2金属矿山地质灾害的形成机理

  2.1采空区塌陷形成机理

  矿产资源开采进程的推进,同步带动着矿床条件发展变化,并逐渐形成深部的、难采的、地质条件复杂的矿床,由此导致的各类矿山地质灾害问题同样变得更加频发,其中以采空区塌陷最为常见。在矿产开采中,采空区会受到自身重力和地应力的双重作用,当荷载强度超出可承受范围时,则出现采空区坍塌灾害。研究表明,在特定条件下,矿山开采深度和采空区宽度之间存在高度关联性,当二者比值超出临界范围时,则会破坏保安矿柱的整体稳定性,导致其破裂损坏,久而久之形成大范围崩落。

  2.2泥石流形成机理

  矿山的持续开发会破坏矿区的部分地表植被,在阶段性强降雨作用下,矿山斜坡面上的堆积物会在外力作用下形成泥石流,严重危害矿山开采人员人身生命安全。矿山的开采同时会产生大量堆积物,包括弃土弃渣和固体碎屑物等,当这些堆积物的荷载作用打破静力平衡条件后,则会形成斜坡方向上的下滑动力,堆积物失去平衡状态,最终沿着力学方向发生位移。在暴雨作用下,堆积物与坡面之间的摩擦力将被无限放大,加剧泥石流的破坏强度,导致矿山矿床等被掩埋。

  2.3井下突水形成机理

  根据成因和外在表现的不同,矿井突水灾害可大致分为机械潜蚀型和断层型突水两种类型,二者在形成机理方面存在显著差异,对测绘技术的应用需求同样有所区别。其中,机械潜蚀型突水主要受渗透水流等长期外力作用影响,所形成的岩层孔隙逐渐增大,降低岩层强度,通常会形成较大面积的地质灾害,通常发生在颗粒不均匀的砂层中;断层型突水的形成则主要与岩层结构的相对运动具有直接关系,在岩体完整性被运动外力破坏后,各含水层之间的水力稳定状态将被打破,当在特定范围内形成充水网络后,则直接形成井下突水灾害。

  2.4冒顶片帮形成机理

  随着矿山开采进程的持续推进,岩体结构所荷载的外表应力会形成新的分布状态。与矿体开挖前相比,新形成的应力分布状态无形之中会得以充分放大,影响岩体结构抗拉强度和抗压强度之间的稳定平衡,不利于保持岩体结构的长期稳定性,而当巷道开采空间超出可承受范围时,则会形成冒顶片帮灾害。在该类型灾害影响下,岩体表面的拉应力明显增大,岩体显露出的范围同样区域增大,需要采取更加专业的技术方法进行防治。

  3测绘新技术在矿山地质灾害中的应用
       3.1矿区控制测量

  矿区控制测量是测绘技术在本领域应用的重要方面,能够有效克服矿区地形地貌复杂的难点问题。在实践中,为准确实施矿区控制测量,为矿山地址灾害防治提供行之有效的基础依据,技术人员应制定详细可行的控制测量技术方案,明确每个测量环节与步骤的具体操作要求,针对树木森林茂密等客观现状事先形成测量方法。采用专业化测量仪器设备,连续采集矿区范围内的地形地貌数据,在剔除存在明显偏差谬误数据的基础上,构建形成矿区控制测量模型,全面描述被测区域的客观现状,辅助地质灾害防治策略的制定实施。纵观以往矿区控制测量实际,普遍存在测量控制网构建欠完善这一共性问题,需要根据测量需求,优化控制测量参数选择,满足更高要求的地质灾害勘测要求。

  3.2中长距离的贯通测量

  在当前金属矿山地质灾害防治中,如何采取科学合理的测绘技术方法,应对中长距离的贯通测量,最大限度上避免外部干扰因素的影响,成为测绘实践中应予以关注的重点所在。对此,可采用精细化测绘技术方法,选择具有代表性的测绘技术参数,配合三角高程测量方法等,构建平面坐标系,对中长距离范围内的矿山两点距离进行实测,以全面掌握其空间范围内的距离关系。在获取到中长距离贯通测量数据后,应根据测绘数据类型差异,对其实测值与目标值进行比对分析,当二者偏离幅度超出允许范围时,则应予以排除或进行补测处理。现代测绘技术的在中长距离贯通测量中的运用,有效克服了金属矿山覆盖范围广、地质灾害诱因种类多等现实难点。

  3.3全球定位系统的应用

  在新型科学技术辅助下,全球定位系统在金属矿山地质灾害测绘中的现实功能更趋先进化,能够在更短时间内完成更多数量的测绘数据信息采集任务。在应用中,全球定位系统可将分布在空间范围内的卫星作为基本载体,利用特定技术方法构建三维立体控制网络,通过交互数据信息交换等方式,完整清晰描述矿山地质灾害的综合现状,为提高地质灾害防治方案准确度提供技术支持。随着现代集成化技术应用的发展,GPS-RTK的应用深度同步增大,所采集到的数据信息更加全面,可覆盖范围更广,对金属矿山地质灾害防治的指导价值更重要。通过持续优化完善,全球定位系统可针对复杂金属矿山地形进行分层勘测,有助于确保地质灾害勘测工作的效率。

  3.4遥感技术的应用

  现代遥感技术的创新发展与实践运用,为新时期金属矿山地质灾害测量提供了更为灵活多变的技术方法,使传统技术环境下难以取得的精准化、高效化和系统化测绘数据采集效果更具实现可能。在遥感技术支持下,金属矿山地质灾害的整个测绘过程变得更加简便,尤其是在变动性观测方法支持下,更是可大大拓展测量范围,在更广阔的空间范围内对地质灾害问题进行预判分析。通过孔径雷达干涉方式的优化运用,遥感技术可利用设定在不同位置的雷达确定彼此距离,进而获得更为准确的地质地貌信息,提供地质灾害防治数据参考。遥感技术可与软件技术衔接配合,通过渲染等方式处理,生成层次化的测绘画面,提高测绘成果的准确性。

  4无人机倾斜摄影测量在矿山地质灾害监测中的应用分析
       4.1技术应用范围

  无人机倾斜摄影测量是矿山地质灾害监测的重要技术方法,可将无人机作为主要测量载体,通过搭载高性能的数码相机对目标区域进行有序测绘,按照镜头倾斜角度获取完整的地面物体信息数据。在无人机倾斜摄影测量技术支持下,金属矿山覆盖范围内的地质灾害信息将更加全面有效,以此为参照所作出的地质灾害防治策略更具针对性。在现代科学技术支持下,无人机倾斜摄影测量技术日臻成熟,突破了陈旧航拍技术的诸多限制,并可通过数据分析构造三维模型,清晰反映地面实物的实际情况。该技术的实践应用需在金属矿山的特定位置设置飞行平台和地面站,通过衔接数码相机和导航控制系统等,完成测绘任务。

  4.2软件应用及建模

  无人机倾斜摄影测量技术在金属矿山地质灾害防治中的应用,通常需要匹配相应软件系统,以更加平稳有序地执行相应指令,对连续作业获取到的数据信息进行建模,生成直观化的地质灾害测绘模型。在现代软件技术支持下,无人机倾斜摄影测量可使用到的软件技术种类较多,不同的软件平台对原始数据的优化排列方法不同,数据整理和数据导入过程等存在相应差异,所导出的空三成果同样各有侧重,应结合金属矿山实际条件等,予以综合择定。在三维建模中,应根据正射影像和点云数据等,进行几何校正,构造区域网联合平差,以确保最终三维模型具有更强描述性。

  4.3倾斜影像采集过程及方法

  金属矿山地质灾害测绘应首先选择目标对象,将整个目标区域细化分为若干子区域,通过采集各子区域的地理信息数据,匹配整合衔接生成整个测量成果。在倾斜摄影测量数据获取到之后,应对数据信息作出初步处理,排除存在明显畸变的数据,并根据金属矿山客观实际条件作出必要补测,消除测绘盲区。在空三加密环节,应结合航摄像片上所量测的像点坐标,求出地面加密点的物方空间坐标,通过相应影像处理,使其发挥测绘数据传递和构网功能,同时进行空间坐标转换。现代金属矿山地质灾害测绘对数据精度具有较高要求,应保持对无人机清晰摄影测量技术的跟踪监测,以动态化的方式消除潜在偏差。

  4.4地质灾害判读

  在无人机倾斜摄影测量数据获取过程中,技术人员应结合金属矿山以往历史数据,对相应的地质灾害类型进行准确判读。由于不同类型的地质灾害在数据描述方面存在明显不同,因此在软件系统平台上所呈现出来的影像特点也彼此不同,这为判断地质灾害的类型提供了良好基础条件。在判读过程中,应视金属矿山具体情况对前期构造形成的三维模型进行修复处理,解决数据杂质问题,提高地质灾害判读结果的准确性。按照无人机倾斜摄影测量数据类型,判定地质灾害最高点高程值、最低点高程值和相对高差等数据,并对该区域进行划定。

  5基于GIS的金属矿山地质灾害信息系统应用

  5.1矿山地质灾害信息系统需求分析

  针对当前常见的金属矿山地质灾害一般规律与特点,采取具有针对性的技术方法实施优化调查势在必行。在现代GIS技术辅助作用下,矿山地质灾害调查可更加灵活地对相关调查数据进行获取、处理、应用和更新。通过引入GIS技术,金属矿山地质灾害调查的覆盖性将得以全面有效拓展,能够更加充分地收集矿山地质资料,同时形成完整优化的地理信息系统,在特定范围内实现测绘调查数据信息的共享和交互。基于GIS的金属矿山地质灾害信息系统应完成必要的测绘数据筛选和评价,将地质数据以图形信息的方式展现出来,并对未来一段时期内可能衍生的地质灾害作出科学预测。

  5.2矿山地质灾害信息系统的体系结构

  GIS技术现实价值作用的实现离不开高效稳定的体系结构做支撑。对此,应从金属矿山的客观实际地质条件出发,将基于GIS技术的地质灾害信息系统细化分为界面层、应用层和数据层等层级,通过各层级作用的衔接优化,实现系统整体功能。其中,在界面层中,主要对应系统用户和系统管理员等角色,为不同的系统操作用户赋予不同权限,形成自上而下的若干独立子系统和模块。在应用层中,则需要分别完成测绘数据文件管理、地图定位、灾害点查询、空间分析、模型构建、数据输出与权限管理等功能,保障地质灾害调查的有序推进实施。在数据层,则应对地质灾害信息进行数据管理,主要包括基础地理数据管理、地质灾害空间数据管理和地质灾害属性数据管理等。

  5.3矿山地质灾害信息系统数据库设计

  数据库在基于GIS的金属矿山地质灾害信息系统中,始终扮演着不可替代的关键角色,是系统高效运行与价值实现的核心所在。在数据库设计中,应按照属性数据管理的基本要求,选择具有层次化特征的空间数据构建三维模型,将相对分散的数据进行系统集中统一管理,并为不同操作用户提供不同检索查询指令,以实现矿山地质灾害相关数据的整体价值。将传统纸质图件进行逐一扫描和矢量化处理,形成可被系统识别的电子文件数据,再经编辑修改后,在不同空间数据之间形成拓扑关系。上述过程的实现,需要强化对金属矿山基础资料的调查和收集整理,并对属性数据作出正确性检验。

  5.4矿山地质灾害信息系统的具体实现

  金属矿山地质灾害测绘实施的过程,同时也是对不同类型空间数据信息进行全面采集和优化整合分析的过程,可按照GIS技术的操作要求,以图形化的方式描述地理信息。为满足地质灾害点查询要求,应将该项功能分解为空间查询、属性查询、区域查询和缓冲查询等层级,实现更加精准的灾害点定位、坐标定位和地名定位等。针对系统应用要求,应在考量金属矿山地质灾害发育受控因素的同时,深入把握不同因素与地质灾害强度之间的关系,以此对地质灾害发生点位的坡度和坡向等参数进行提取,推断灾害点易发程度和稳定性。

  6结语

  综上所述,现代测绘技术的核心价值优势,决定了其在金属矿山地质灾害防治实践中的关键地位。因此,技术人员应摒弃传统陈旧的测绘技术应用模式束缚,宏观审视现代测绘技术在实践领域的实际作用,精准把握现代测绘技术的具体应用规则与方法路径,构建多元化的地质灾害测绘技术体系,强化对测绘数据信息的采集、分析与处理能力,将现代测绘技术的优化应用作为提升地质灾害防治效能的载体支撑,为实现其既定价值奠定基础,为保障金属矿山地质灾害防治事业高质量贡献力量。

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