煤矿测绘论文范文

导语：如何才能写好一篇煤矿测绘论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

[关键词]GPS；测绘；原理；煤矿

中图分类号：TD822 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0139-02

1 引言

GPS技术主要特点在于高精确度、视野度广阔、自主性强等。其主要地理测绘、煤矿测量等领域。随着GPS技术的不断发展，其主要特点也得到了长足的进步，极大地方便了人民的的生产生活，使得各项工作都能够适应时代的变化。在煤矿产业中，测量工作是一项很重要的工作，可以保证具体施工的准确性和稳定性。而各种高科技技术的应用就是为了近一步提高测量的精确性。GPS 技术与以往的传统技术相比，是采用布设空间网的方式，大大减少了布局设线传统观测的局限性，极大地提供了生产效益，降低了生产成本[1，2]。

2 GPS卫星定位原理

GPS卫星定位的原理与无线电测距交会的原理一致，首先由地面3个以上已知点（控制站）交会出卫星的位置，然后，利用3颗以上的卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点（用户接收机）的位置。

GPS卫星发射测距信号和导航电文，导航电文中包含有卫星的相关信息。用户通过GPS接收机在某一时刻同时接收到三颗以上的GPS卫星信号，并测出测点（接收机天线中心）P至GPS卫星之间的距离，并解算出该时刻GPS卫星的空间坐标，由此利用交会法计算出测点P的位置[2，3]，原理图见图1。

设在时刻在测站点P用GPS接收机同时测量出P点到3颗GPS卫星、、的距离分别为、、，通过GPS电文解译出该3颗GPS卫星的三维坐标分别为，。用距离交会的方法求解P点的三维坐标的观测方程为：

（2-1）

（2-2）

（2-3）

3 工程实例

3.1 工程概况

某煤矿区属温带大陆性季风气候区，由于受大陆性季风气候影响，使得该地区四季分明。该煤矿生产能力为700万吨/年，该3#煤层采厚8m，开采方式为房柱式开采，回采率37%，空区埋深在地表以下60-120m，煤矿的开采厚度为7m，最大开采宽度为25m，采深采厚比8-15，采深采宽比1。由于该煤矿是新建不久，因此地表附近没有现成的控制网，为了矿山建设的需要，要求在地表布设相应的控制网指导煤矿生产。该煤矿拥有6台中海达F61静态GPS接收机 （标称精度：±5mm+2.5×10-6）。

3.2 控制网设计

3.2.1 网形设计

GPS控制网的网形主要有点连式、边连式、网连式、边点混合连接式、多边形连接、环形图以及星形布设。点连式网的几何强度最低，因此要适当增加GPS控制网的可靠性指标，如加入部分地面边长替代部分GPS边长；边连式的几何强度相对于点连式较高，由于该网形非同步图形闭合条件和复测边相对较多，但在仪器数量相同的条件下，比点连式的观测时段数大大增加；网连式的几何强度和可靠性指标相对于与边连式具有较大的提高，但所需的经费与时间也明显增加，因此，该网形适合于高精度的GPS网测量；边点混合连接式，结合了点和边的优势，组成的GPS网，既保证了网的几何强度，提高了网的可靠性指标，又能减少外业工作量，降低了成本；星形图的几何图形简单，但其检查与发现粗差的能力差，该方法的优点是，需要的仪器较少[5，6]。

3.2.2 GPS选点与埋标要求

GPS选点与埋标的要求主要包括如下4点：

（1）测点四周视野开阔，高度角在15°以上没有障碍物，且测点易于安置GPS天线及接收机；

（2）GPS测点应远离大功率无线电发射源和高压电线，前者距离不得小于200m，后者距离不得小于50m；

（3）测点应远离能反射信号的物体，以免产生严重的多路径误差影响观测精度，如房屋、广告牌、围墙、山坡以及大面积水面等；

（4）GPS测站应位于地质条件良好的地方，同时要便于保存且交通条件相对较好，在地面沉陷区、潮湿区、以及易于塌方区域不应布设控制点；

3.2.3 GPS控制网观测要求

对进行GPS观测过程应注意以下事项：

（1）编制观测计划表并作好观测前的准备，开始观测前应进行预热和静置，用脚架安置天线时对中误差不应大于3mm；

（2）观测数据文件中应包含测站名或测站号、观测单元、测站类型、日期、时段号等信息；

（3）观测作业要求：按规定的时间进行作业，电源电缆和天线等联结无误方可开机，观测过程中不允许进行以下操作：接收机关闭又重新启动，进行自测试、改变卫星仰角限、改变天线设置等；

（4）外业成果记录：

①记录类型：观测记录、测量手簿、其它记录；②记录内容：测站和接收机初始信息，测站名、测站号、观测单元号、时段号，天线及接收机编号、天线高、观测日期、采样间隔，卫星载止高度角、卫星星历参数等。

控制网参照《全球定位系统（GPS）测量规范》中C级GPS网的要求进行观测，具体技术指标见表1。

3.3 数据处理

根据GPS测量规范，GPS基线解算，各项指标均需满足规范要求，才能进行平差计算，具体技术指标如下：

（1）复测基线长度较差应满足：ds≤2δ，δ为相应级别规定的精度mm（按平均边长计算），，式中a为固定误差、b为比例误差、d为相邻点间距离km，本项目根据实际情况及规范设计固定误差a=5mm，比例误差b=2mm/km。

（2）同步环闭合差应满足：Wx≤δ，Wy≤δ，Wz≤δ

（3）独立闭合环或附合路线坐标闭合差应满足：Wx≤3δ，Wy≤3δ，Wz≤3δ；Ws≤

将GPS测量的记录的数据，利用数据线将数据导入到电脑中，GPS控制网的内业数据处理步骤如下：采用中海达GPS数据处理软件对观测数据进行基线解算，使得保证各项指标合格后，才对GPS控制进行三维平差；三维平差是对GPS控制网进行整体基线检验，剔除误差较大的误差，使得整个网误差最小，然后再进行二维平差；二维平差主要是将坐标系转变为当地坐标系为，并对成果质量进行检验，包括点位中误差、长半轴以及比例误差比较，如果各项指标均达到要求，得到GPS控制点的平面坐标，否则还应对基线重新处理或者进行返工重测。

4 结语

由于GPS相对于传统的测量手段，具有定位精度高、操作简便、观测时间短，极大地降低了外业观测强度，同时也减少了内业计算工作量，因此，GPS技术逐步渗透到各个领域和行业，特别是在当前进行煤矿控制网的应用更为常见，GPS技术在煤矿测量中的应用将会更加广阔和深远。

参考文献

[1] 刘京帅.GPS在煤矿测量中的应用[J].中国高新技术企业.2010（07）.

[2] 张淑美.煤矿工程测量中测绘新技术的应用分析[J].科技传播.2012（04）.

[3] 吕红梅.测绘新技术在煤矿测量中的应用[J].科技信息.2012（14）.

[4] 鱼洪柳.如何在矿山测量中运用测绘新技术[J].内蒙古煤炭经济.2012（06）.

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关键词：RTK；坡顶线；坡底线；平面线

Abstract: The article discusses application of RTK technology in open pit mining and field measurement of acceptance,and analyzed the precision on application,The results show that RTK technology has the advantages of intuitive and fast, real-time strong point error not accumulated, greatly reduce labor intensity of surveyors and improve the efficiency results of mapping quality.

Key words: RTK; Poding line; slope of the bottom line; plane line

中图分类号：TD176文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02

0前言

露天矿采剥场验收测量的主要任务是：1）及时、全面地测量采剥进度并绘制成图。2）按区域、阶段平盘、工程项目、电铲号等计算实际采剥工程量。3）在验收测量图纸上量取实际工程技术指标，如工作线长度，阶段平盘宽度、采剥进度、采宽、采高、工作帮坡度、设计高程等。

这三项任务的重点是“绘图”，即绘制采剥工程平（断）面图。有了这些图，就能完成第（2）、第（3）项任务。同时图的精度好坏直接影响第（2）、第（3）项任务的完成的好坏。因此，搞好采剥场验收测量是露天矿开采的重中之重。

当前，露天矿的验收测量主要采用以下几种方法：阜新露天矿采用经纬仪和光电测距仪的联合进行验收测量；神华准格尔能源黑代沟露天矿采用全站仪进行验收测量；山西平朔煤矿采用三维激光扫描技术进行验收测量；霍林河煤矿采用RTK进行验收测量。

现在,GPS测量技术己被绝大多数测量单位所采用。在矿区地质测绘中，采用GPS静态测量技术施测首级控制，采用实时动态测量技术(Real Time Kinematic，简称RTK)施测图根点和地形点，无线电干扰源少，精度高，速度快，不受通视条件限制，作业人员劳动强度降低，效率大大提高.可取得事半功倍的效果。

1露天矿采剥场验收测量概述

露天矿在剥离、采矿工作中，必须及时地测量采、剥工作面的位置，验收采剥工作面规格质量，计算岩土的剥离量和矿物的采出量。这些测量工作，统称采剥场验收测量。

图1-1采剥场平面图

Fig5-1A stripping Plans

图1-1B采剥场剖面图

Fig1-1B stripping market profiles

1.1采剥场验收测量主要对象

采剥阶段的段肩、段脚、平盘(或称工作面)是采剥场验收测量主要对象(如图1所示)。

图1-2工作面剖面图

Fig1-2 Face profile

这些对象都是空间直线和平面，要将它们反映到图纸上，需要按一定密度采集碎部点，特征位置必须采集。

1碎部点分类

(1)坡顶点反映采场阶段段肩的点位称坡顶点。

(2)坡底点反映采场阶段段脚的点位称坡底点。

(3)平面点:反映采场平盘表面现状的点位称平面点。

(4)地质点:反映地质构造及煤岩交界线的点位称地质点。

(5)机械位置点:反映验收时主要机械所处位置的点称机械位置点。

2反映主要对象的点和线

(1)坡顶线:同阶段的坡顶点顺次连成的线称坡顶线。

(2)坡底线:同阶段的坡底点顺次连成的线称坡底线。

(3)平面线:同平盘的平面点按一走的走向连成的线称平面线。

(4)尖点同阶段中坡顶线与坡底线交点称尖点。

(5)并掌点:不同阶段的坡顶线与坡底线交点称并掌点。

上面的点和线的作用与地形图中碎步点和等高线作用一样，将采剥场现状按一定精度用图的形式反映出来。它们是采剥场验收测量平面图主要要素。

2采剥场验收测量平面图

外业采集的碎步点展绘到图上后，按其性质连线，采场各阶段坡顶点、坡底点、平面点、地质点、坡顶线、坡底线、平面线、等高线机械位置点等要素的集合，经编辑分幅整饰形成采剥场验收测量平面图(如图3所示)。

图1-3霍林河金山矿某采场验收测量平面图

Figure 1-3 Chinshan Huolinhe stope ore acceptance of a measurement plan

3碎部点的测量

用RTK进行地形测图碎部测量可以不进行图根控制而直接根据分布在测区的一些基点进行各碎部点的测量。安置好基准站并输入必要已知数据(基点坐标、参考点坐标等)后即可进行碎部测量。

3.1作业依据和设备

1作业依据

作业依据主要:(1)有国家测绘局1992年6月8日《全球定位系统(CPS)测量规范》,(2)中华人民共和国能源部1989年1月制定《煤矿测量规程》, (3)项目合同书中有关的特殊要求。

2采用的仪器设备

采用的仪器设备有:美国天宝仪器公司生产的Trimb1e5700RTK基准站双频接收机1台，Trimb1e5700RTK流动双频接收机2台，绘图软件(辽宁工程技术大学与霍林河露天煤业股份公司联合开发)一套，台式电脑1台及相关通讯设备GPS接收机在作业前均通过检测，性能和精度均达到技术要求。

3.2外业数据采集

1基准站架设

基准站架设在便于安置接受设备，视野开阔，远离大功率无线电发射源和高

压输电线路，附近不得有强烈十扰接受卫星信号的物体等部位。还要考虑基准站电台的功率和覆盖能力，尽量布设在相对较高的位置，以获得最大的数据通讯有效半径。

2基准站设置

在己知点上架设好GPS接收机和天线，连好连接线，打开接收机，输入基准站的WGS- 84系坐标或北京54系坐标及天线高。待电台指示灯显示发射通讯信号，流动站即可工作。基准站接收机接收到卫星信号后，有卫星星历和测站己知坐标计算出测站至卫星的距离p真距，用观测量p伪距与计算值比较，得到伪距差分改正数 伪距差分改正数和载波相位测量数据，经数据传输发射电台发送给流动站，一个基准站提供的差分改正数可供数个流动站使用。

3流动站工作

通过手簿建立项目，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，然后用至少4个己知点坐标进行点校正。流动站在接收到GPS卫星信号同时，也接收到基准站数据通讯电台发来伪距差分改正，数和载波相位测量数据，这个过程所需时间一分钟左右，流动站只要接收到5颗卫星和基准站信息，即可在短时间内获取所测点位三维坐标。

4经点校正工作

流动站接收机可以实时得到所测点在当地坐标系下三维坐标。测量人员在能反映采剥场验收测量主要对象的点(点间隔25m )上立测杆，输入点编码，保存数据，一个点位数据就采集完毕。

4验收量计算

验收量(采剥工程量)计算，可采用垂直断面法或水平断面法。下面具体介绍水平断面法算量。

图5-1为水平断面法计算验收量的示意图，A1B1C1D1和A2B2C2D2分别为上期末和本期末的采剥终止线。设上平盘A1A2B1B2和下平盘C1C2D2D1的面积分别为和，上下平盘之间的平均高差为。则该采剥体的体积为：

式中，、可用求积仪根据平面图求得，应根据平盘上各测点的平均高程求得。验收量即可求得。

图5-1为水平断面法

Fig5-1 for the level of cross-section

method

5 RTK内业处理

5.1RTK数据下载

将外业采集数据通过Trimb1e Gecmatics Office软件导入计算机。为了实现RTK坐标数据与绘图软件展点数据格式统一，进行如下处理:

1)应用Trimb1e Gecmatics Office软件进行输出数据格式自定义，具体格式是“点号，代码，东坐标，北坐标，高程”。

2)用Trimb1e Gecmatics Office软件实现与RTK测量手薄连接，把数据下载到计算机。

3)进行数据输出，通过编辑将数据存为*. dat格式(绘图软件要求格式)，实现RTK数据和绘图软件数据格式统一，为内业成图做好准备。

5.2绘制算量平面图

用绘图软件打开上月算量平面图，启用展点命令，将上述数据文件的点位展到图上，连线、编辑成图，完成平面图绘制。

图5-2霍林河金山矿5月算量平面图

Fig5-2ChinshanHuolinhe Quantity mine plan in May

启用“选择采区边界多边形”命令，从算量平面图上选择一个范围线，作为剖面的范围，即实际算量范围。

启用“作剖面线”命令，在算量平面图上，建立相应间隔剖面线，并形成本月与上月在该剖面线上的叠加剖面，经编辑后，自动计算出该剖面两月间的面积。

启用“计算采区煤岩量”命令，自动计算剥离量。

6精度分析

《煤矿测量规程》规定在相邻两测站上进行经纬仪视距测量时，必须有1―2个测量校核点。两测站上测得同一校核点的点位偏差，在图上不得大于士1.5mm,按1: 500比例尺算量平面图换算成实地点位误差为75cm;高程之差不得大于士0.3m。RTK测点的点位中误差为士1.5cm―士2 cm,高程中误差士3cm,大大满足露天矿采剥场验收测量要求。RTK测点的点位中误差是相对露天矿首级控制点误差传递较小。RTK技术不需通视条件，可以由首级控制点直接到碎部点测量，摈弃传统的逐级控制原则，降低误差累积传递。

7结论

通过利用RTK技术对露天矿采剥场验收测量实践，得出如下结论:

1作业效率高

流动站在每个碎部上的观测时间仅5s左右，一般条件下，一台流动站一个工作日可以采集250―300个数据。用传统的测图方法击要20―30天的工作，用RTK技术仅用5天时间就可完成。

2人员少

RTK流动站仅需一人操作，基准站在设置好后自动运行，无需人员中间操作，缓解当前测量技术人员短缺局面。

3测量精度高

测量精度达到厘米级，完全满足露天矿采剥场验收测量要求，传统方法无法与之匹配。

4点位精度分布较均匀

每个点的误差均为随机产生，不会像传统测量一样产生误差积累，成果可靠。

5节省费用

用RTK技术进行测量，不需要布设工作控制点甚至首级控制点也不需太多，原先矿坑外沿至少有5―8个首级控制点(点位上需架设钢标)，现有2--3个首级控制点足够，还不需要架设钢标，节省大量人力物力。

参考文献

[1] 李天和，关宗江，谢世杰RTK概论地矿测绘[J].2003，19(2)

[2] 丁文利，王怀念，黄良动态GPS(RTK)测量的精度分析地矿测绘[C].2004，20(2)

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[4] 李青岳,陈永奇.工程测量学[M].北京:测绘出版社,1995.

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[6] 张国良,朱家钰,顾和和. 矿山测量学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001.

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[8] 王国祥,梅熙; GPS RTK技术在工程测量中的应用 [J];四川测绘; 2001年04期; 22-23+27

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[10]Spatial analysis for underground pipeline network information system，国际矿山测量大会第12次会议论文，中国阜新，2004.9，SCI收录

[11]LemmonT.R.TheinfluenceofthenumberofsatellitesontheRTKGPSpositionsAustalianSurveyor.1999，6

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关键词：矿山；井下测量；问题；预防措施。

中图分类号：TD167文献标识码： A

一、引言

矿山测量工作主要包括：建立矿区地面控制网、矿区地形图的测绘、矿山施工测量、地表移动沉降观测和矿体几何图绘制等。其中，矿山施工测量是矿山建设和开采过程中为各种工程的施工所进行的测量工作，即地面上的土建工程测量、井下控制测量和施工测量、竖井定向测量和竖井导人高程测量、竖井贯通测量。在施工建造过程中和运营管理阶段，还需定期进行岩层与地表移动沉降观测、巷道及井身各部位及其相关建筑物及辅助建筑物的沉降观测和位移观测，以及为矿区的复耕进行测量服务等。

二、煤矿井下测量中常见的问题

2.1在井下遗漏工具

在井下开展测量工作的时候，有时因为粗心大意，会将自己的测量工具忘在地面办公场所，例如，可能会忘记垂球、记录本、笔、工具袋等这些体积比较小方便随手携带的物件，到达井下工作点后，在没有工具的情况下也不可能完成测量工作，因此必须返回井上拿回工具，这样就会耽误施当天测量进度，造成工作效率降低；另外一种情况，再井下完成测量任务后，把棱镜、三角架、工具忘记带，落在工作地点或载人车上，造成测量工具的丢失。2.2现场测量时测量人员用错导线点

由于前视人员、后视人员、仪器操作人员不精心用错了导线点,造成测量数据错误。在1307皮顺测导线时,由于皮顺门口有3个点(为1307联络巷开门口所用,其中中间一个为导线点),当时后视人员错误的把最前面的点当成导线点,导线施测Zoom至迎头拨正时,发现迎头点的方位比设计方位大2“50‘,第二天对巷道进行了复测,发现中间点才是开门口所用得导线点,后视人员没有弄清楚就把它当成导线点用,导致了导线测量的错误。又如1301上帮面开门口时,当时用一410水平北翼胶带大巷联络巷中的导线点作为起始资料,为了对其进行校核,又从北轨底盘的控制点起测。当时所用点为指示北轨方向的三个点,其中中间点为控制点,由于喷浆巷道控制点标识被喷住,观测时错误的用了后面的一个点,导致两次观测的开门口点的数据不一致,上井后经过反复校核与演算,发现北轨底盘的检查角对,但导线点间距离不对,观测人员错把拨正点当成了导线点,导致了此次导线测量的错误。

2.3数据的遗漏

尽管测量工作中有规定，并且长期以来工作习惯，必须认真谨慎，但是测量人员难免有时会遗漏，造成一些失误；在地面记录数据时遗漏记忆方位角、边长，导致不能进行解算，妨碍了按时标定；有时井下作业数据丢失，使测量的结果不准确不完整，例如遗漏前视点高、仪器高、巷道高度、点距两帮的距离等等。尤其是在测量前视点高的时候，总是有测量人员忙着标定，却忘了记录相关的数据，致使无法计算巷道标高。

三、针对井下测量常见问题所采取的措施

3.1下井前注意检查工具

下井工作前，由组长或主要测量人员先检查自己的测量工具比如笔、线、起始数据、钢钉、坡度规、垂球、皮尺、钢尺、红漆等是否齐全，也可以安排测量人员相互检查，认真清理，核实对方的测量工具，保证测量工具齐全后下井工作；还可以选定比较细心的后勤管理人员管理测量工具，下井前，直接由后勤管理人员清点后交给测量人员，这样可以防止忘带测量工具的现象发生。

3.2每次测量时,都要把测点周围的无用的线绳标记处理掉

把没用的点号及时擦掉,把使用的点号划清楚,特别要区分好导线点和拨正点,以防以后用错测点。在巷道开门口时,一定要把开门口所用导线点测两遍,且检查水平角时一定要将前后视距离重测一下,以便校核所用导线点的正确与否。同时,每次测量时前视人员应把所用的导线点亲自指给仪器观测者。同样,仪器观测者把测点指给后视人员。这样,可以避免用错测点造成不必要的损失。

3.3加强井下测量人员的日常业务学习

提高他们的技术业务水平。要让测量人员在实践中尽量多练习井下测量仪器的整平、对中、读数、瞄准目标以及给线的方法,井下的记录、计算、反算、以及中腰线标定数据的计算等,以及给完线后如何校对所给线的正确与否。上井后及时相互对算井下的测量数据,发现问题及时下井更正。

3.4 严格遵守测量规程

严格执行《煤矿测量规程》和实施细则的要求，及时复测，并逐点测量起始点至巷道施工导线点，并认真进行内业整理对算，如果误差较大则需重新复测；在井下现场标定时，要求测量人员认真对起算数据进行核对并互算，确保无误，方可标定。

结束语

测量是指导煤矿生产的重点,测量的失误会给煤矿生产带来诸多不便。测量人员责任重大,测量工作的正确与否直接影响了井下区队的施工进度和质量,所以要求测量人员在井下施测的过程中一定要严格按照《煤矿测量规程》中的有关规定进行,要做到工作认真仔细,提供的数据、图纸及时、准确。

参考文献

[1] 薛昌仁.煤矿机电管理存在问题及对策[A]. 2007年赣皖湘苏闽五省煤炭学会联合学术交流会论文集[C].2007.

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关键词：测绘工作；遥感测绘；措施

中图分类号：P24 文献标识码：A

从上世纪五十年代苏联发射的第一颗人造地球卫星迄今，遥感技术已经经历了半个多世纪的发展历程，当前的遥感技术不再局限于人造地球卫星，多种专门用于环境、资源监测卫星的发射与运转以及航天飞机等都为其信息获取提供方便。当前的测绘工作主要包括环境监测、地质勘测以及资源测绘等，而遥感技术因其特有的优势在测绘行业中受到越来愈多测绘工作者的青睐。

一、遥感技术发展概况

遥感技术顾名思义是通过相关设备对被监测事物进行遥远的感知而获取相应监测数据的一种测绘手段。其最关键的装置在于传感器。遥感技术通过传感器对地面事物进行感知并且获取信息数据，再利用传感器将数据传输到地面，利用计算机等对数据进行分析比较，最终对所要监测的事物获得一个比较全面的数据信息。从遥感应用上看，遥感技术是多种学科的交叉综合应用，它的学科基础是建立在空间信息技术上，同时将测绘科学、电子科学地球科学、计算机科学等各学科知识相互融合渗透，因而遥感技术综合了当前各学科的优势，是一项先进的测绘技术。

二、测绘工作中遥感技术应用现状分析

2.1 测绘遥感应用不够广泛

从遥感技术的发展来看，其发展前景比较乐观，而且技术的应用领域和应用水平不断在拓展。但是就当前遥感技术的应用现状来看，依然面临着不少问题，最主要的就是实际应用范围不够广泛，遥感技术在当今依然是一项不为人所熟知的测绘技术。这个问题主要表现在当前的测绘工作，比如地形地质勘测、工程勘探等还是习惯采用传统的测绘技术，对于遥感技术还比较陌生，对其应用就更加受限制，观念上的制约以及对遥感技术的不熟悉制约了遥感技术在更多的领域发挥其作用，也不利于遥感技术的大力推广。

2.2 遥感工作资金造价价高

遥感技术在工作中价格较高也是制约遥感技术进一步普及应用的重要问题。伴随着遥感技术以及计算机技术的发展，遥感正在从实验阶段走向技术应用阶段，其地理测绘、地质勘探、灾害监测、环境资源检测的功能逐渐凸显出来。但是反观当前的各项测绘工作，遥感技术的应用反没有体现出其应有的角色。主要原因就在于应用遥感技术花费太大，造价太高，因而我国应用遥感技术的领域主要是在重点部门的重点科研项目，比如说运用遥感对地质灾害、环境污染、资源勘探等进行测绘，而一般的工程地质检测、煤矿开采等应用不多。

2.3遥感信息源空间分辨率较低，应用水平较低

遥感技术在地质灾害勘测、环境污染检测等方面的优越性将会大大推动我国的地质灾害研究事业以及环境保护事业的发展。因而提高遥感技术信息源的空间分辨率，对于加强数据、的准确性、拓展遥感技术的覆盖范围、测量水平是极为有利的。

三、完善遥感技术在测绘工作中应用的策略及其具体做法

随着遥感技术在测绘工作中的不断普及，遥感信息技术的一些弊端和漏洞也逐步显现出来，而有效提高遥感技术的技术水平，加强其技术推广，是完善测绘工作中遥感技术的重要举措。相关人员要明确遥感技术在测绘工作中的实际应用。

3.1遥感技术在测绘工作中的应用

目前，遥感技术在测绘工作中应用领域比较广泛。与传统测绘工具相比，遥感技术具有明显的优势，极大的规避了传统测绘工作的弊端。

3.1.1遥感技术覆盖范围比较广，能够全面了解所在区域的地理情况，获得全面的资料数据。

3.1.2遥感技术能进行全天候、全方位、动态实时的检测。这是遥感技术最大的一个优势，遥感技术以全球定位系统作支撑，完成空间导航和定位之后，可以全天候24小时对所检测区域进行动态实时的检测，比如对矿区环境污染的检测，可以获取全面动态的检测数据和画面，从而为矿区环境污染的防治提供有效的研究数据。

3.1.3遥感技术受人为干预比较少，能够比较客观的反映所监测区域的实际情况。传统测量手段受主观因素干扰比较大，因而测量的数据会出现误差累积、偏差较大等问题，但是运用遥感技术会有效规避人力测量的劣势，误差不累计，测量数据精度较高。例如在矿区资源监测与定位上，运用遥感技术可以准确定位资源所在范围，避免造成资源浪费以及不科学开采导致的生命安全问题。

3.2加强对遥感技术深度研究，拓展应用领域

应用遥感技术开展地质调查是相当必要的，也是社会经济发展的客观要求和需要。就当前社会发展状况来看，遥感技术的应用有着广阔的发展前景，相关人员要从加强遥感技术深度研究这一方面出发，提高遥感技术的测量精度，进一步拓展其应用领域。

3.2.1国家相关部门要加强对遥感技术开发研究的鼓励和推动，采取相关措施推动遥感技术的普及和应用。比如，利用政策优势，鼓励相关部门在开展测绘工作者运用遥感技术，将遥感技术从示范性试验阶段推动到大范围应用普及阶段，使遥感技术能够真正发挥其技术的优越性，对传统测绘手段进行革命性的改造和开创。这将会大大推动遥感技术与实际测绘工作的联系水平，不仅有利于遥感技术发挥其测绘水平上的优势，更有利于在实践中发掘遥感技术的弊端，从而推动遥感技术在实践中不断完善和发展。

3.2.2加大对遥感技术的资金投入也是深度研发遥感技术的关键举措。一项技术从开始研发到投入使用要历经漫长的过程，遥感技术从最初出现到现在也已经经历了将近半个世纪的时间，我国也逐渐成为遥感技术大国。但是仅仅如此是不够，我国必须向着遥感强国的目标前进，因此加强技术的深度研发是极其必要的。相关研究部门要重视现代遥感技术在各行各业测绘工作中的应用，提高观念意识，加强对遥感技术开发的资金支持力度，鼓励更多的研究者深度研究遥感技术，解决现阶段遥感技术在应用中面临的技术性问题，拓展遥感技术的应用领域。

3.3大力推广遥感技术，加大遥感技术普及力度

遥感技术只有在大力推广中才能显示其技术的活力和对测绘工作的广泛适应力。当前遥感技术已经凸显出其难以比拟的技术优势和环境适应力，比如，能够适用各种复杂地形的勘探工作，能够实现对火灾、气象灾害、地质灾害过程的实时检测，动态获取相关数据，为开展灾害研究和建立灾害防御体系提供便利等，因此必须要大力推广遥感技术，提高普及程度。

3.3.1相关人员要从降低遥感技术工作造价出发，通过降低使用遥感技术进行工程测绘的资金花费，来实现各行各业测绘工作对遥感技术的应用。只有减少资金预算，才能促使更多的行业选择应用遥感技术，而不仅仅集中于少数几个重点行业的重点项目。

3.3.2提高遥感技术的空间分辨率也将有利于遥感技术的普及。早期遥感技术受分辨率限制，较多应用于宏观的检测，而当前由于新工作思路的拓展，遥感技术与地质的符合程度越来越高，受距离的限制也越来越小。但是相关人员在改善工作思路，加大遥感技术地质检测水平上还需进一步努力。

四、总结

总而言之，遥感技术在测绘工作中的应用，已经成为社会发展的必然趋势。伴随着科技的进步和计算机的普及，遥感技术的应用范围必将会大大拓展，遥感地质、环境资源监测、气象、灾害检测乃至工程矿区勘探测量中的遥感应用也必会进一步拓展，其在国民经济、社会发展以及灾害预防等方面的作用会越来越大。

参考文献

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[2] 曾庆斌,韩金芳,马丽新,刘丽.现代测绘技术在工程地质测绘中的应用[A].

第二届 " 测绘科学前沿技术论坛 " 论文精选[C].2010.

篇5

Abstract： This paper provides an overview of use of forms for technical data and their relationships in the coal mine enterprise， and describes current situation of using technical data of coal enterprise， according information investigation into a few typical coal group of our country， in accordance with geology， survey， mining， ventilation， machinery， electronics， etc. Finally， the present situation of using coal mine technical data is analyzed， from understanding deviation from coal mine information of the management， and from professional characteristics， and the conclusions are as follows： coal mine technical data stored in the database and comprehensive utilization of the data is the key of coal mine information.

关键词： 煤矿技术数据；煤矿信息化；技术数据库

Key words： coal mine technical data；mine information；technology database

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）10-0170-03

1 概述

地质资料、测量数据、采掘技术数据、通风安全数据和机电运输数据是煤矿技术数据。在煤矿企业管理中，离不开地质、测量、采掘、通风以及机电等专业的技术数据。煤矿企业技术数据是煤矿企业的重要资产，是实现安全高效生产和科学管理的重要依据。煤矿企业对其企业技术数据的利用程度或利用形式是其企业管理水平的体现。煤矿企业对数据的利用形式可从如下几个方面来反映[1]：

①数据的存储方式：存放在纸质图纸、文件中（传统的存储方法），存放在电子文件和电子图纸中，存放在文件数据库中，存放在普通关系数据库中，或存放在空间关系数据库中。

②数据的传输方式：手工取送，在网上以文件的方式传输，以及直接从数据库中存取。

③数据的搜索方式：手工在纸质图纸或文件中查找，在电子文件中查找，利用数据库管理系统的功能查找或通过专业软件查找。

④数据的使用方式：手工方式（用传统的方法使用数据），利用专业软件对数据进行加工和利用。

⑤数据的综合利用和挖掘：对数据进行综合分析、统计分析和综合利用。

实际上，这几个方面是相互关联的。例如，利用传统的方法进行数据存储，就不可能利用计算机进行传输、搜索和加工。使用电子文件和图纸进行存储，就不能利用数据库管理系统进行查找和数据挖掘。

2 煤炭企业技术数据利用现状

神华、宁煤、淮南、淮北、皖北、徐州等几个煤业集团是我国煤炭企业信息化建设较为先进的企业，其煤矿数字化状况基本能代表我国煤炭行业的信息化水平，代表了我国煤炭企业对生产与管理数据应用的现状。笔者因长期从事煤炭企业信息化工作，对煤炭行业信息化建设情况有所了解，以下主要从地质、采掘、通风以及机电等四个专业对煤炭企业技术数据利用进行分析。

2.1 煤矿地质测量数据利用现状 目前我国煤炭企业地测信息管理系统主要来自于北京龙软、山东蓝光、陕西地质局等数家煤矿软件开发商。使用情况如下：

①地质数据使用情况：地质数据的存储、传输、搜索和利用都能在地测管理系统中进行。管理系统利用了后台数据库存储地质数据。

②测量数据使用情况：有些煤炭企业虽有数据库系统，但是由于缺乏专业人员，软件使用者仍不习惯于将其导入数据库；有些煤炭企业虽在数据库建设方面做了一些工作，但是也仅有部分数据存入了数据库，距数字化矿井建设必须的测量数据基本数据库仍有较大差距。因此，目前煤炭企业相关专业技术人员使用测量数据时，仍需要到测量部门查抄。

应当指出的是尽管目前各矿勘测手段非常现代化，如使用了全站仪。但全站仪的勘测数据仍然是人工读取、然后到地面用计算器进行内业计算。这可能是测量人员传统的习惯和作业要求使然。

2.2 煤矿采掘数据的利用现状 在传统的煤矿技术管理中，煤矿的采掘设计和采掘技术管理工作是在地测部门绘制好的煤层底板等高线图或采掘工程平面图上进行的。大比例尺施工图（1：50，1：100，1：200，1：500）也是参照采掘工程平面图设计的。设计所需测点坐标数据需要到地测科测量组去查抄；采掘工作面作业规程和技术措施都是手写的。所以，传统煤矿的采掘技术数据都存放在作业规程、技术措施和图纸上。领导和职能部门（如计划科、工资科）需要的采掘工程数据，技术人员要在纸质图纸或电子图纸上用比例尺量取或翻阅作业规程和施工措施得到。

1995年AutoCAD绘图软件被引入国内。2000年，中国矿业大学把AutoCAD的使用作为采矿专业的教学内容。之后，国内煤炭院校的采矿专业均开设了AutoCAD课程。各煤炭设计院和煤矿采掘技术人员逐步开始用AutoCAD绘制矿图。现在从煤炭院校毕业的学生都会使用AutoCAD。同时，由于金山WPS和微软Office的使用，采掘工作面作业规程和施工技术措施开始用这些软件编辑。采掘技术数据开始存放于电子文件和电子图纸中。

目前，国内大型煤炭企业在采掘设计、制图和采掘工作面作业规程以及措施编制等方面有了一定的进展：

①绘图软件呈现多样化趋势：AutoCAD、中望CAD、北京龙软科技的生产辅助系统、蓝光三维地下工程CAD平台等。

②施工设计绘图呈现自动化趋势：龙软和蓝光的采掘软件属于采矿专业化绘图软件，能够自动绘制断面图、交叉点设计图等。AutoCAD和中望CAD是通用绘图软件，但二者都有很强的二次开发能力。经过二次开发，这些软件也能自动绘制施工图。

③开始使用采掘工作面作业规程和技术措施自动化编制软件。

但是，目前在采掘技术数据的利用方式上仍没有实质性变化：

①采掘技术数据仍然存储在电子文件和电子图纸中。更准确的说，采掘技术数据还是存放在CAD电子图和Word文档中。

②采掘技术数据的获取是在打印后的矿图中用比例尺量取，在打印后的作业规程和技术措施文件中查找。当然，也可在电子文件和电子图纸中查找。但仍然是人工查找。

③由于采掘计划软件和经营管理软件的使用，在采掘数据的使用上发生了一些变化。但这些软件使用的采掘技术数据仍然是人工输入。

2.3 煤矿通风技术数据的利用现状 目前大部分煤炭企业通风部门都引进了通风管理软件，如北京龙软的通风安全管理信息系统，山东蓝光的智能化矿井通防系统以及一些煤炭院校开发的通风管理软件。在通风技术数据管理和利用上呈现如下特点：

①通风技术数据，如通风设施属性、系统的固有数据（如风阻）和状态量（风量、风压、风流密度、湿度和温度等）、通风安全监控数据等，基本存入关系数据库。

②能够利用通风数据自动生成通风立体图、通风网络图和压能图。

③能够利用通风数据（主要是监控数据）进行瓦斯故障诊断、风速故障诊断和火灾故障诊断，阻力测定数据整理等。

④能够利用通风数据进行通风报表的自动生成。

2.4 煤矿机电技术数据的利用状况 目前，已有少数煤炭企业引进了煤矿供电管理系统，大部分煤矿使用了设备管理系统。在机电技术数据的利用上，有如下特点：

①建立了设备数据、供电设计数据、供电监控和设备运行状况动态数据采集大型数据库。

②能够利用数据库中的数据进行电力网络数字计算。

③能够利用数据库中的数据进行电网图的自动生成。

3 煤矿技术数据利用现状分析

从以上煤矿技术数据的利用现状看，在数据存储和利用上，煤矿地质数据、通风数据和机电数据基本都存入了大型数据库。而煤矿测量数据和采掘技术数据没有被放入大型数据库，仍不能被利用起来。导致这种状况的原因是多方面的。

3.1 煤矿数字化认识上的偏差 目前，煤矿测量工作使用的仪器非常先进，和国外煤矿企业差距不大。大部分煤炭企业都已装备了全站型电子速测仪，即全站仪。其优点是能够自动存储测量数据，并通过接口直接把数据导入计算机。然后通过地测管理系统存入大型数据库。由此可见，目前我国煤炭企业在煤矿测量数字化建设方面，软硬件条件都是具备的。我国煤炭企业数字化建设之所以未能取得实质性进展，主要原因在于煤矿工程技术人员在煤矿数字化建设认识方面存在偏差。由于数字化属于新生事物，工程技术人员缺乏对其了解，对数字化装备采集的数据的可靠性缺乏信心，担心使用过程中出现差错。由于这种认识上的偏差，技术人员在使用全站仪时，使用与传统测量仪器一样的操作程序，即手工抄写测量数据，然后进行外野计算，计算数据没能存入数据库[2]。这种认识上的偏差制约了我国煤矿数字化建设。

煤矿数字化建设的关键是煤矿数据的数据库建设。而数据库建设的前提是必须将煤矿相关数据，尤其是技术数据，电子化，并导入空间数据库或关系数据库管理；否则，将无法实现对数据的进一步利用。毋容否认煤矿数字软件仍存在这样或那样的问题，但是有一点是不可否认的：在数据计算方面，用软件计算要比使用普通计算器准确。

由于采掘技术管理的特殊性，引入计算机后，采矿工程技术人员（包括煤炭院校和科研部门的科研人员）首先想到的是用计算机绘图，把技术人员从手工绘图中解放出来。而对于采掘数据的使用，工程人员有查图和翻阅技术档案的习惯，不考虑采掘数据的存储和深加工问题。所以采掘软件以绘图和自动绘图为主。这本身也是认识上的问题。

3.2 专业知识结构和专业特点所致 地质和测量专业，由于与地理地貌科学有天然的联系，当与计算机科学技术结合时，很自然的想到了地理信息系统（GIS）。而地理信息作为一个学科，一开始就要考虑地理信息数据的存储和有效利用问题。实际上，各校地质和测量专业都安排“地理信息系统”课程，一般是40个学时到64个学时。所以，对地质和测量专业来说，建立数字化矿山就是使用地理信息系统[3]（GIS）。

对采矿专业工程技术人员来说，他们需要解决的采矿设计和矿图绘制问题[4]。当把专业知识与计算机结合时，很自然的想到计算机辅助设计（CAD）。而CAD一开始就没有考虑数据存储和利用问题。

对通风和机电专业来说，设计绘图（CAD）当然很重要。但由于煤矿通风线路和煤矿供电线路的一些问题可以通过地理信息系统的拓扑分析来解决，也想到了利用地理信息系统（GIS），并使用数据库来存储数据。

如果让一个计算机专业的人员来考虑数字化煤矿，他会从供应链管理（SCM）、企业资源计划（ERP）和客户关系管理（CRM）方面做起。事实上，正是如此。没有专业背景的软件公司做煤矿软件都是从这方面开始的。当然，他肯定会考虑煤矿数据的存储和利用，但不会想到位置智能问题（这是GIS的功能）。

4 结论

①由于煤矿测量数据没有进入数据库，以测量数据为基础的其它煤矿技术数据，如地质数据、采掘技术数据和通风机电数据，就不能得到进一步的利用。因为测量数据是位置智能的基础，也是GIS的基础。

②由于煤矿技术数据没有进入数据库，生产管理软件、安全管理软件和经营管理软件就成了空中楼阁。因为这些软件所需的数据要手工输入，严重降低了软件的实用性。

③煤矿的技术数据，不论是机电通风数据还是地测数据，都没有得到综合利用和挖掘。

④煤矿技术数据存入数据库，以及煤矿技术数据的综合利用是煤矿数字化的关键。

参考文献：

[1]任广民.浅析数字化矿井建设[J].陕西煤炭，2010，（1）：25-27.

[2]吴小芳，蔡忠亮，邬国峰等.基于数据引擎思想的GIS数据集成与共享[J].测绘工程，2003，12（03）：14-17.

篇6

摘 要：现代科技给我们的生活带来了很多方便，3S技术应用于环境监测，弥补了在一些方面人工监测效率慢甚至无法监测的问题，3S技术在环境监测中应用于监测水污染，固废污染，林火、水土流失、矿山生态以及植被调查等方面。

关键词：3S技术；水体污染；固废污染；林火信息；水土流失；矿山生态；展望

1.引言

环境的恶化和生态平衡的破坏已经影响到人类的生存和经济的发展，环境问题已经成为全球性跨世纪的焦点问题。要想有效的，快速的遏制日趋恶化的环境，光靠人力是没法实现的，只有利用现代先进科技才能环境保护和监测水平。近年来国内外大量实践表明，3S技术是获取环境信息的强有力手段，利用3S技术监测大范围的环境变化省时、省力，可以从宏观上快速跟踪和监测突发污染事件的发生、发展，及时制定处理措施，减少污染造成的损失，突破了以往研究环境问题的局限性。

2.3S技术简介

2.1 遥感（RS）

遥感（Remote Sensing，简称RS）是二十世纪六十年展起来的对地观测综合性技术。遥感，即“Remote Sensing”是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。遥感系统主要包括五大部分，它们是：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。遥感技术是一个综合性的系统，它涉及到航空、航天、光电、物理、计算机和信息科学以及诸多的应用领域，它的发展与这些学科紧密相关。

2.2 地理信息系统（GIS）

地理信息系统（Geographic Informat ion System，简称GIS） 是一种特定的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题一个实用的GIS 系统，要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，其基本组成一般包括以下五个主要部分：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。因此，GIS 的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成；GIS 的操作对象是空间数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。

2.3 全球定位系统（GPS）

全球定位系统（Global Position System，简称GPS）是美国第二代卫星导航系统，它利用多颗导航卫星的无线电信号，对地球表面某地点进行定位、报时或对地表移动物体进行导航。全球定位系统由地面控制部分、空间部分和用户装置部分组成。全球定位系统是一种高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和授时系统。具有性能好、精度高、应用广等特点，是迄今最好的导航定位系统。GPS 作为一种定位手段，可应用它的静态和动态定位方法，解决传感器位置和姿态的快速定位问题，并获取准确空间三维位置信息，这样也就解决了遥感信息的定位问题和GIS 数据采集的空间定位问题。

2.4 3S技术的集成与应用

3S 技术是由遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）有机结合一体化集成。RS 是一门比较实用的现代化空对地观测的新兴技术，具有全天候、多时相以及不同空间观测尺度等优点，能动态地、周期性地获取地表及地下信息，可以广泛应用于各个领域，如资源环境、水文、气象、地理地质等领域，并提供所需的遥感图像。GPS 具有精确的定位能力和准确定时以及测速能力，它的出现为大量的野外高精度定位工作提供了极大方便，使定位与导航在精度和速度上都产生了质的飞跃。GIS 具有采集、存贮、管理、分析、描述整个或部分地球上空间和地理分布有关数据的重要作用。3S 技术能共同的应用于很多领域，如交通、石油、地质、测绘、环境、气象、移动通讯、规划管理等，尤其在生态环境动态监测、自然灾害动态监测与防治、各种资源调查与开发等一系列研究中发挥着越来越重要的作用。

3.3S技术在环境监测中各方面的应用

3.1 在监测水体污染中的应用

工业废水排放，矿产资源开发，对水体有着不容忽视的影响。利用RS技术可以对水体进行遥感监测，其原理是通过比较被污染水与清洁水的反射光谱特征的差异来判断水体被污染的程度。遥感监测可以对大范围内水体的扩散过程统揽全貌，这样就比较容易发现污染源。一般地，水体污染区多分布于工业区，居民区，有排污口与之相通连，距排污口较近，多在水体边缘靠外；面积较小，一般呈条状、块状，颜色较清洁水体深。

3.3 在监测城市固废污染中的应用

由于固体废物自身的物理化学分解作用，其温度一般高于周围的物体，在热红外图像上显示明显的色调特征。根据有关的遥感图像解释标志，定期利用遥感图像为信息源进行固体废弃物堆的监测，并通过GIS技术确定相应的空间位置，然后在图像中对不同的固体废弃物污染信息进行比较，以确定其发展趋势，并结合城市产业布局及垃圾处理系统设置，实施相应的管理策略，以实现对固体废弃物的动态监测和有效管理。

3.4 在监测林火信息中的应用

森林火灾具有突发性强、蔓延迅速的特点，利用3S技术不但可以对森林火灾进行实时监控，还可以对灾后的损失进行评估。遥感图像作为森林火灾监测的主要信息源，一旦发生森林火灾，利用GPS可以迅速、准确地进行火灾现场定位，GIS可以对各种来源的数据信息进行汇总，并可以对某一时间火势的发展方向进行模拟，以便制定有效的扑火措施；同时，利用GPS对救火队进行实时的导向，从而引导救火队及时、准确地到达火场。此外，利用GPS还可以简单精确地测定过火面积，结合遥感图像和GIS，可以对火灾等级进行评定，对灾后的损失进行评估[1]。

3.5 在动态检测水土流失中的应用

利用卫星遥感数据和地形、土壤、土地利用等图件及降雨资料。通过本成果的一系列方法，凭借GIS软件ARCVIEW和ARC/INFO的支撑，对有关非遥感影像数据进行处理，实现图件矢量化——矢栅化——数字化，并与DEM复合配准和编制出各水土流失侵蚀因子像元图后统一与底图进行配准，建立地理数据库。然后，根据土壤性状剖面和值计算公式。计算得到数据图并在解译后的卫星影象上对不同植被类型的像元进行统计和计算。最后，按流失量监测模型运算基础的流失量图。再按部颁标准分类制作出水土流失现状图，再按防治预报模型及时运算出防治强度预报图；再经过统计这些图获得准确的区域或各县级水土流失量，各级面积数等结果，并借GIS软件的帮助，建立水土流失管理信息综合数据库，实现水土流失的实时动态监测[2]。

3.6在矿山生态环境监测中的应用

运用3S 技术对煤矿土地利用/覆被和生态环境进行监测，并对煤矿生态质量进行评价和分析，这为矿产资源的可持续发展提供了科学的依据，同时为其他类型矿山生态环境监测研究提供了有效、可行的技术流程和工作思路。通过对遥感影像、数字图像进行信息提取，得出2005年攀枝花宝鼎煤矿区土地覆盖率情况。基于APH 法结合遥感和 GIS 技术对攀枝花宝鼎煤矿区的环境质量进行了评价，得到该地区植被覆盖率为良好，等级为Ⅱ；环境污染严重，等级为Ⅳ；矿山恢复治理率不高，等级为Ⅲ；灾害发生率不高，等级为Ⅱ。该研究区生态环境质量综合评价为Ⅲ[3]。

4.展望

随着空间技术、信息技术及计算机技术的飞速发展，3S技术也在逐步完善。我国的环境监测是一项新的任务，利用3S技术对环境进行检测，不仅能改善以往的环境监测只侧重于污染，灾害等方面，以定性描绘为主，在时间系列的比较上难以具体化等缺点；而且能使定性表述，定量结果落实在同一空间位置上，建立环境动态监测模型，我国环境监测技术将得到大大提高。这就能为各级政府和管理部门提供及时、准确、动态的数字化图像信息，建立规范的环境保护制度，为保护环境，造福人类作出巨大的贡献。（作者单位：华中科技大学文华学院）

参考文献

[1] 刘惠明，林中大.3S技术及其在林业上的应用[J].广东林业科技，2002，18（2）

篇7

关键词：航拍影像 图像去雾 阴影检测 阴影去除 水平集

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0042-02

1 系统研究意义

建筑物、树木和山脉等遮挡太阳光线，使遥感航拍影像中存在阴影区域。阴影区域的存在可能导致重要信息的丢失，进而影响影像的后续处理，如图像配准、图像内容理解、分割、特征提取、目标变化检测和定位等。阴影检测是遥感航拍影像中地物跟踪、分类和识别等处理的重要步骤之一，目前阴影检测技术可分基于模型与基于阴影属性两大类，基于模型的方法需有关影像中地物几何形状或DSM数据、太阳高度角、传感器参数等知识，计算复杂，且适用于特定场景。基于阴影属性的方法通过分析阴影区域在亮度、几何结构和颜色等方面的共性及其与非阴影区域的差异来检测阴影区域，应用比较复杂[1]。

本系统旨在开发设计自动检测航拍影像阴影区域并将其去除的系统。选择并搭建基于非匀质区域水平集航拍影像阴影检测算法的系统开发平台，实现自动检测阴影区域并将其去除。系统主要功能包括：图像读入、图像去雾、阴影检测、阴影去除。

图像阴影区域极可能含重要信息，准确检测阴影区直接关系到影像后续处理及获取与识别阴影区中重要信息的成效。本系统所用的算法不仅可解决传统阴影检测方法中对非匀质同块阴影区检测不全面的问题，也可检测到传统方法中漏检的亮阴影区。检测到的阴影区连续、边缘清晰整齐，并能有效排除绿色植扰，检测正确率高，漏检率低，检测全面，阴影区提取方便。

2 国内外研究现状

G.D.Finlayson等最早提出利用彩色不变量来进行阴影检测、阴影消除[2]，但是这些彩色不变量要在图像满足中性界面反射模型的条件下才成立[3]，而且很多的航空影像都难以满足此条件。Akira Suzuki等人[4]提出了一种基于颜色和空间概率信息的动态阴影补偿的方法，此方法能较有效地对阴影区域进行补偿，提高了阴影区域内的对比度，但是阴影依然存在，而且此方法在计算过程中对于空间概率的获取需要事先利用大量样本进行统计计算得到，故此不能实现单张图片的实时处理[5]。

而阴影处理类软件有杭州华三通信技术有限公司的运动阴影检测方法和装置、中国人民国防科学技术大学的面向智能视频监控的实时部分遮挡车辆分割及阴影消除方法、上海大学的高分辨率遥感影像中的阴影检测方法。这类软件相关技术产品，或功能无我系统深入，或应用无我系统全面，又或者专业技术要求太高，一般使用者难以上手。

如今市面已出现很多图像处理类软件，国内相关软件有美图秀秀、可牛影像、光影魔术手、isee等；国外相关产品有 Adobe Photoshop、Adobe Illustrator CS、Corel Painter等。这些软件各具特色，但专业用于航空、遥感图像处理的软件，目前的市面上还没有出现。

本系统是一项自动检测航拍影像中阴影区域并将其去除的软件，同时基于军事和城市规划与管理的实际需求，应用领域广泛，如国家地理信息测绘、军事力量估计、商业纠纷司法取证、煤矿石油的资源勘探等。关于航空、遥感图像阴影的检测与去除的研究现在还处于初级阶段，所以说本系统是非常迎合市场需求和科学前沿的产品，具有强大的生命力。

3 算法介绍

借鉴西南交通大学信号与信息处理实验室提供的遥感影像阴影处理算法实现系统的研究与设计。针对图像去雾，利用基于黑色通道先验知识，对图像边缘和非边缘分别采用不同的模板处理得到透射图，并通过分割天空区域，或者雾最浓区域求得准确的大气光值[6]。利用该方法可以恢复出和原方法基本一致甚至更准确的结果，并且可以大大减少消耗，克服了对浅色区域恢复失真的问题，使去雾后的场景更为自然，提升计算速度。针对阴影检测，采用了基于非匀质区域水平集检测阴影算法[7]，既可解决传统阴影检测方法中对非匀质同块阴影区检测不全面、区域内出现空洞的问题，也可检测到传统阴影检测方法中漏检的亮阴影区。针对阴影去除，采用色彩空间变换，使用基于区域补偿的遥感图像阴影去除方法，利用其最小外接矩形的统计特征对阴影区域进行补偿，以恢复被阴影覆盖区域的原貌[8]。

4 系统设计与实现

4.1 系统设计

该软件系统使用了Inter公司建立的基于（开源）发行的跨平台计算机视觉库OPENCV。它由一系列 C 函数和少量 C++ 类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，可以实现图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。而本系统正是巧妙地利用了其轻量级、高效性以及良好的可移植性等诸多优点，将其与微软基础类库MFC集成于在计算机领域享誉盛名Visual Studio软件开发平台下的，实现了操作简单，用户友好的可视化软件编程。

其核心功能的部分包括三大模块：图像去雾、阴影检测、阴影去除，同时对图像的一些基本图形变换提供支持。虽然本系统无需处理复杂的业务逻辑，也没有庞大的数据库设计对系统中相应的少量数据结构提供技术支持。但我们并非旨在设计业务型的系统，而是重在对图像处理的相应算法进行深入研究与实现，从而为现实世界中的图像识别需求提供便利。本系统中的三大模块分别由黑色通道先验、水平集演化以及色彩空间变换作为核心实现算法，并做出了自身相应的创新与改进，以更好的实现本系统的需求同时为其增添相应特色。

本系统所增设的几大特色功能使其相较于国内已有的少量相似性产品更显优质与突出。比如对于超大型航拍图像的处理，我们采用了分块读入再处理最后合并的方法，提高了处理效率，减小了计算机的内存负担；又比如对于绿地干扰较严重的区域，本系统可以人性化地支持用户手动选择是否进行去绿处理，从而决定是否通过HSV变换将绿色植被区从图像中突显出来。这样既提升了系统的交互性，又使系统的处理结果更加准确。

其中，本系统设计的界面如图1所示。

4.2 系统实现

4.2.1 图像去雾前后图片展示

4.2.2 图像阴影检测原图与检测结果图展示

好，被建筑物和绿色植被遮挡的阴影部分都被检测出来。

4.2.3 图像阴影去除前后图片展示

5 结论

本系统成功实现自动检测航拍影像中阴影区域并将其去除的功能，搭建的基于非匀质区域水平集航拍影像阴影检测算法的系统开发平台，较好的支持系统的运作。系统各部分功能，大图读入、图像去雾、阴影检测、阴影去除等都得到较好地实现。本系统可以有效处理大部分航拍图像，以及一般用户的图像，但阴影边界处的修复效果可能有待提高，另外系统对个别图像处理效果有待加强。

参考文献

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