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我国是一个能源消耗大国,每年对各类矿产资源的消耗量十分惊
人,而另一方面我国各类非法开采矿产资源的现象却屡禁不止,由此对我国矿产资源的开采浪费十分惊人。在实际的矿产开采、监测与核查的工作中,尚未形成一套系统的矿山开采监测与测绘的技术和方法,很多实际工作的开展还是依赖于工人的经验或者传统的手工测绘手段,使得矿山开采监测测绘技术无法得到实质性发展。本论文结合现阶段政策法规对矿山安全管理的要求,分析测量工作在服务于矿山安全管理的切入点,并研究了服务于矿山安全管理测量工作的方法,就是想要解决矿产资源储量核查检测及矿山开采监测的其它工作中的矿山测量技术体系问题及技术规程框架。形成完整的现代体制下的各类矿山开采监测的测绘技术体系和技术规程框架。
1 矿山开采监测与测绘概述
1.1 矿山开采监测的内容
矿山开采涉及地质、山体、矿产、水土等多方位,因此需要对开采过程实施监测的内容较多,主要集中以下两个方面:
1.1.1 地质环境监测
矿山开采首先会对地质环境产生影响,主要是不利影响甚至是有
害影响,例如对矿山大肆开采造成地表沉陷、地下水下降、山体滑坡、
泥石流灾害、生态系统被破坏等等,为了尽量减小矿山开采对地质环境所带来的不良影响,必须要在开采的过程中,对矿山及开采过程实施动态化的监测,采取预防和防治结合的手段保障将矿山开采对环境的影响降到最小。
1.1.2矿山开采安全监测
矿山开采中的核心问题便是安全监测,因此矿山开采监测的过程
中必须要对安全进行监测,包括采用相关传感器对有害干扰因素进行实时监测,对矿山内部的空区、塌陷地区进行监测和评估,对各类矿产资源实施安全管理机制,从制度和技术两个方面确保矿产资源的开采过程的安全性。
1.2 矿山开采中的测绘技术
目前对矿山开采监测所应用到的主要测绘技术主要有GPS定位、
遥感测绘技术及激光探测技术等,下面逐一进行简要的介绍。
1.2.1GPS定位技术
GPS定位技术是利用卫星的三点定位原理,对地球上的物体实现
三维空间内的定位的一种技术。GPS定位技术目前应用于矿山开采领
域,其主要应用在利用GPS定位技术实现对矿山的数字化地图绘制,
利用数字地图实现对开采过程的动态化监控。
1.2.2 遥感测绘技术
遥感测绘技术是目前普遍应用的较为成熟的一种测绘技术,简单
来说,就是利用遥感技术,在计算机上面进行计算并且能够达到测绘目的行为。遥感测绘技术能够实现人类无法触及到的矿山内部区域,从而在计算机上完成对矿山内部的矿产储量分布、地质条件研判以及各类灾害事故的预警等分析工作,是目前广泛应用的一种测绘技术。
2.1 滑坡监测测绘
滑坡是矿山开采中经常出现的灾害事故,对滑坡实施监测就必须
借助于现代测绘技术。目前能够实现滑坡监测的测绘技术主要有大地测量法和GPS测量法。
2.1.1大地测量法
大地测量法是利用高精度测角、测距的光学仪器和光电测量仪器、全站式电子速测仪等仪器仪表实现对大地绝对位移的测量,从而进行分析是否产生滑坡灾害,或者对滑坡灾害进行预警。
2.1.2GPS测量法
大地测量法最大的缺陷是其测量精度较低,必须借助于大地作为
绝对参照物,因此近几年发展了GPS测量法。GPS测量利用了GPS定位仪器能够实现高精度下的滑坡位移和滑坡速度,测量精度高,能够
实现全天候动态监测。
2.2 地裂缝监测测绘
地裂缝的监测是一项耗费巨大人力物力的监测工作内容,需要结合地标沉降的相关指标进行分析,因此地裂缝的监测测绘,通常是借助于传统的测量法和GPS测量、遥感测绘技术相结合的方法进行监测,首先利用传统的测量方法每隔一定周期观察记录大地的水平位移和垂直位移,并利用GPS测量实现固定参照物的三维空间的定位、位移和速度,最后结合遥感测绘技术对被监测区域的地标分层沉降进行标定,从而综合分析出地裂缝的发展与走势,实现对地裂缝的动态实时监测与测绘。
2.3 空区塌陷区监测测绘
随着矿山开采力度越来越大,矿山山体内部难免会出现空区塌陷
区,一旦发生塌陷则酿成惨痛事故,因此需要对矿山开采中的空区和塌陷区进行监测测绘。目前主要应用遥感测绘技术实现对山体内部空区塌陷区的监测。随着测绘技术的发展,现在也出现了利用激光探测技术实现对空区塌陷区的探测和研判,利用激光对矿山山体进行三维扫描,建立相关数据库,通过数据比对和三维模型的分析,能够准确的提出空区和塌陷区研判模型,并给出适当的监测和补救措施依据。
2.4 水土流失监测测绘
矿山开采不可避免的会对周围环境产生破坏,造成水土流失的现
象,因此,为了尽量降低对周围环境的影响,必须要对水土流失进行监测。目前对水土流失进行监测的方法主要有两种:
2.4.1遥感监测法
遥感监测是借助于卫星和航空遥感技术,将地面的植被、沙石、
水源等地物扫描为电子地图,构建三维数据库,通过对数据的分析实现对地表水土流失的监测。这种方法往往适合于较大区域面积的水土流失的监测。
2.4.2地面监测法
地面监测法适合于较小范围内的水土流失的测量与监测,其主要
方法是采用对被监测区域设置不同的监测地块,为每一个地块分别设置不同的参照物,如沟渠截面、植被率、沙石面积等,通过定期对参照物的测量测绘,形成数据报表,从而能够为被监测区域的水土流失提供基础性数据。
我国矿山测量工作及相应的技术规程远远滞后于目前矿山开采监测及矿山管理工作的需要,矿山测量技术体系不全,技术规程不能满足新技术发展的要求,矿山测量内容不能满足政府和社会对矿山开采监管的需要等。矿山开采中的核心问题是安全问题,而要保障矿山开采过程的安全,就必须要借助于现代化的测绘技术,对矿山开采流程中的各个环节进行测绘与监控管理,从而能够实现对矿山开采的动态监测测绘与动态管理。针对矿山开采监测的具体方法,本论文详细探讨了测绘的方法与实施步骤,从系统方法的角度详细分析了在矿山开采领域的测绘技术的应用问题,对于进一步提高测绘技术在矿山开采领域中的应用水平具有较好的指导意义。当然,测绘技术应用于矿山开采领域,不仅仅局限于本论文所探讨的方法,更多的具体的应用技术方法有待于广大测绘技术人员的共同努力,才能够最终实现矿山开采监测中的测绘技术的快速发展和应用。
参考文献:
一、真实的教学背景
教学背景是指有利于学生学习知识和技能的真实教学环境。教学背景是根据职业学科的性质、学生的素质、学生水平及学习方式来确定的。例如,矿山测量综合技能训练项目教学下设五个教学任务:井下导线测量、井下水准测量、罗盘仪导线测量、巷道中线标定、巷道腰线标定。专家建议教学背景需要在矿井井下或防空地道或模拟巷道或模拟矿井里进行。这要根据每个学校具体的教学环境而定,例如,辽宁工贸学校有模拟矿井的教学环境,那么矿山测量综合技能训练项目教学,自然选择校内模拟矿井教学背景。只有在这样真实的教学背景下施教,学生学的知识和技能才有利于学生将来的实际工作,从而达到工作学习一体化的实践效果。如果教师在教室里利用矿井井下巷道挂图进行实训教学,或播放矿井井下模拟测量多媒体课件,很难收到良好的实训效果。
二、实用的教学模式
教学模式是一种结构化的系列程序,用于引导学生的思考或对教学做出反应,以实现特定的学习结果。教学模式是对教学质量有着显著影响的因素,也是进一步选择教学策略、进行课程设计、确定教学素材及设计学习环境的基础。以矿山测量教学为例,在教学实践中,需要根据矿山测量的课改背景、学习目标、学生的接受能力等因素确定教学模式,李战红主编的《矿山测量》教学时应采用模块教学法、项目教学法、任务教学法、理实考评一体化教学模式,即“相关知识+技能训练+项目考评”教学模式。与传统的“前10周学习理论+后10周实训操作”教学模式相比较要实用得多。“相关知识+技能训练+项目考评”教学模式可以简化为“学练教”,笔者称之为“学徒教学模式”,这种教学模式强调边学边练,而不是以往的先理论后实训,消除以往学生对枯燥理论教学的抵触情绪,调动他们在练中学,在练中思考,积极对待学习的热情。另外,现在的中职学生普遍文化水平低,接受能力差,所以采用这种学徒教学模式会提高教学效率。
三、扎实的操作技能
教学技能是教师运用教学工具实现有效学习的基础。教师实施有效教学,很重要的是要有扎实的操作技能。如:进行矿山测量有效教学,教师就要掌握DJ6型光学经纬仪的构造和DJ6型光学经纬仪的读数设备及读数方法;掌握分划尺测微器的读数方法和板玻璃测微器的读数方法;掌握电子经纬仪测角原理,了解电子经纬仪使用常识;掌握全站仪的操作面板上各键盘符号及功能,了解全站仪的主要功能和使用方法,了解激光指向仪及其应用等等。只有教师自身具备较高的教学水平、操作技能,学生才会在教师的教导下学有所得。
四、多样的教学策略
教学策略是为实现某一教学目标而制定的,付诸于教学过程实施的整体方案,包括合理组织教学过程,选择其他的教学方法和材料,制订教师与学生所遵守的教学行为程序。
如:巷道测量教学策略的设计分为六项教学任务。即任务一,巷道平面测量;任务二,巷道高程测量;任务三,罗盘仪测量;任务四,巷道中线标定;任务五,巷道腰线标定;任务六,巷道贯通测量。六项教学任务同时在“相关知识+技能训练+项目考评”教学柜架内进行教学,但是根据各项任务教学知识要点和技能目标的不同,又采取了不同的教学策略。这说明教学框架可以一样,但实施不同的教学任务时,教学策略可以多样。贵在适当,重在实现有效教学。
目前,在中等职业学校矿山测量教学实践中,教师已经运用了一系列多样的教学策略,其中比较有效的策略包括:确定目标、分组学习、强化学习、有效运用教学资源、提供反馈等。
五、良好的教学关系
教学关系指教师对学生的承诺和责任,教师与学生的关系以及教师的角色定位。这一因素是实现有效教学的关键因素。为什么年轻女教师开始教学时常被学生气哭;为什么青春期的学生遇上更年期的教师,常常在教学时发生事端;为什么有的老师自以为讲得很清楚,然而学生就是听不明白。在进行矿山测量教学时,也出现过类似的现象。教学关系紧张的根源就是老师的教学理念不正确、教学中的角色没摆好,教学本领不过硬等。教学关系是贯穿整个教学过程的最基本的一对关系,我们要把师生关系恢复到“人的关系”上来,建立以平等对话为特征的教学关系,这是新课程教学改革的一个重要方向和基本任务。矿山测量教学也是如此,只有这样才能做到中职矿山测量有效教学。
六、科学的教学反馈
教学反馈是指教师根据教学的结果信息反馈反思,对教学实践进行改进,开发新的更有效教学方式的过程。就矿山测量教学来讲,笔者以为,要做好三方面反馈,方能达到有效教学目标。第一方面是课中反馈,指教师边教边学,注意收集学生反馈的信息。如:分组学习活动出现的问题和取得的反馈等,从而及时调整自己讲课的方法和手段,以达到更好的教学效果;第二方面是自我反馈,是指授课教师对所授课程的授后感及达到成果的备忘记录,按此感悟不断完善、改进自己的教学,养成习惯,提高矿山测量有效教学技能;第三方面是他人反馈,是任课教师接受学生、家长、同行、领导对自己的教学评价,采纳合理建议、意见进行教学完善创新。这对任课教师的专业成长非常重要,是有效教学的一种难得的智慧之源。在三方面信息反馈的基础上,任课教师把矿山测量的课改实践经验写成学术性研究论文,是一种更科学有效的教学反馈,对提高有效教学质量和教师发展起到不可估量的作用。
综上所述,有效教学的六大因素,教学时必须综合运用。正如解决某个问题需要多种知识,做成一件东西需要多种技术一样。开创中职矿山测量教学“先学后教,少教多学”,学生要学、会学、乐学的有效教学新局面。
0 前言
空间信息技术是20世纪80年展起来的,其核心和主体是“3S”技术,即遥感、全球定位系统、地理信息系统,作为一项综合性的技术已构成当代高技术的一个重要组成部分。与传统的对地观测手段相比,它的优势在于能够提供全球或大区域精确定位的高频度宏观影像 ,扩大了人类的视野,加深了对地球及其变化的了解。目前,空间信息技术已在全球与区域通信、导航定位、资源调查、灾害和环境的动态监测、区域和城市规划等领域得到了广泛应用[1]。
近年来,中国空间信息技术发展取得一系列重要进展,其中,遥感信息技术方面,已建立资源卫星数据服务体系,形成一定市场规模,相应遥感数据生产加工市场潜力巨大,相关企业也正在迅速发展与壮大。此外,卫星定位技术方面已得到广泛应用,并形成相当规模的产业群体[2]。矿山测量应用于矿区生产与管理的各个环节,矿山测量技术经过几十年的发展,在理论和技术上基本能够满足矿山开采生产的要求,但信息时代的矿山测量面临的是新的任务和要求,近十几年来空间信息技术在矿山测量界取得了较大进展,其理论研究和实际应用不断发展和完善,这些先进技术已经在一些矿区得到广泛应用,并取得了显著的经济效益。
1 空间信息技术在矿山测量中的应用
以“3S”集成为主导的空间信息技术体系已逐渐成为测绘学或地球信息学(Geoinformatics或Geomatics)新的技术体系和工作模式,其先进性、时效性明显。以空间信息技术为技术支撑,现代测绘仪器、技术正处于快速的发展之中。空间信息技术是矿山测量实现其现代任务的重要的技术支撑和保证,以“3S”技术和其他测量仪器技术的有机结合为基础的矿区资料环境信息系统就是空间信息技术在矿山测量中应用的综合性成果[1]。
1.1 遥感及其在矿山测量中的应用
遥感依据不同的物体的电磁波特性不同来探测地表物体对电磁波的反射和发射,从而提取这些物体的信息,完成远距离识别物体。遥感包括卫星遥感和航空遥感,航空遥感作为地形图测绘的重要手段已在实践中得到了广泛的应用,卫星遥感用于测图也正在矿究之中并已取得一些意义重大的成果,基于遥感资料建立数字地面模型(DTM)进而应用于测绘工作已获得了较多的应用。
遥感科技正在走向定量化 、自动化与实用化。遥感观测技术向多传感器、多平台、多角度和三高(高分辨率、高光谱、高时相)的方向发展;1m及更高空间分辨率的多光谱遥感数据已商品化;具有几十、上百个光谱段的高光谱遥感正在从航空向航天平台迈进,它能够鉴定矿物岩石的成分及土壤的物化性质;合成孔径雷达图像处理与应用发展喜人;无地面控制遥感影像定位技术,国际上已达到15m甚至更高的精度[3]。
遥感技术在矿山测量中的应用已经历了较长的时间,并积累了丰富的经验。应用遥感资料,可获取矿区实时、动态、综合的信息源,对矿区环境进行监测,为矿区环境保护提供决策支持,在进行找矿、矿区地质条件研究、煤层顶底板研究等方面也已得到应用。合成孔径雷达干涉(InSAR)测量技术是近年来微波遥感发展的一个重要方向,InSAR 利用雷达信号的相位信息提取地球表面的高精度三维信息,可以测量地面点的高程变化,是目前空间遥感技术中获取高程信息精度最高的一项技术,由于它可以获得全球高精度的(毫米级)、高可靠性的(全天时、全天候)地表变化信息,因此能够有效地监测由自然和人为因素引起的地表形变。
1.2 全球定位系统及其在矿山测量中的应用
全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国国防部批准,陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务。全球定位系统共三部分构成:空间部分、地面控制部分、用户装置部分等。GPS的主要特点是全天候、全球覆盖、三位定速定时高精度、快速省时高效率及应用广泛。未来几年中,GPS和俄国研制的GLONASS两个卫星导航定位系统的技术水平、精度和抗干扰能力将会大幅度提高。有中国参与的欧洲Galileo 卫星导航定位系统 2005年已进入实质建设阶段,将于 2010年前后建成,其精度和性能将大大优于目前的 GPS系统,从而打破美国GPS在全球的垄断局面[2]。
GPS作为一项引起传统测绘观念重大变革的技术,已经成为大地测量的主要技术手段,也是最具潜力的全能型技术,在矿山测量、控制测量、工程测量、环境监测、防灾减灾以及交通运输工具的导航方面发挥着重要的作用。由于GPS不仅具有全天候、高精度和高度灵活性的优点,而且与传统的测量技术相比,无严格的控制测量等级之分,不必考虑测点间通视,不需造标,不存在误差积累,可同时进行三维定位等优点,在外业测量模式、误差来源和数据处理方面是对传统测绘观念的革命性转变。
目前,在矿山测量中,主要应用GPS技术建立区域性或局域性的大地测量GPS控制网,进行矿区地表移动监测等等。其中,定位精度比 DGPS高100倍的GPS-RTK实时载波相位差分技术,以其高精度、全天候、高效率等优势,在大地测量和工程测量中,显示出巨大的潜力和广阔的前景。传统的定位和施工放样,不仅仪器种类繁多,需要人员多,而且精度容易受施工作业现场影响。GPS-RTK 综合了其他测量仪器的功能,提高了作业效率,对于图形的数字化管理和使用也起到了促进作用,利用 GPS-RTK 测量手段可以得到每一个测点的三维坐标,并采用数据、图形和位置等不同的表现形式反映到不同的应用环境中,解决了图形不能统一到国家坐标系中这一问题。GPS-RTK 在矿山测量中的应用,使得代表着当今尖端科学水平的3S技术在矿山测量中成功实现突破[3]。
1.3 地理信息系统及其在矿山测量中的应用
GIS是近20年来发展起来的一门综合应用系统,它能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来,并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、Internet、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体,利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、编辑、显示、转换、分析与输出地理图形及其属性数据。这样,就可根据用户需要将这些信息图文并茂地输送给用户,便于使用。地理信息系统作为对空间地理分布有关的数据进行采集、处理、管理、分析的计算机技术系统,其发展和应用对测绘科学的发展意义重大,是现代测绘技术的重大技术支撑。GIS正在向地理信息科学或空间信息科学的方向发展,并与计算机技术、信息技术相互借鉴、渗透,将成为一门独特的影响广泛的空间信息科学技术。
地理信息系统在地质、矿产领域的应用可以概括为三个方向:GIS技术建立多源数据找矿模型、矿山地理信息系统(Mine GIS,MGIS)和三维矿山[4]。目前虽然在我国矿山资源勘查、开发和生产管理中已经有多种GIS软件系统发挥了作用,但是由于许多原因如地下矿产资源数据获取不易性、不完整性及矿山地下采掘空间动态性等等,使得这些软件在矿山不完全实用,因此致力于研发适宜矿山特点的矿山地理信息系统是十分必要的,十几年来国内外的科技人员特别是矿业界的科技人员在MGIS的基本理论、技术体系、方法及实用软件开发方面做了大量的工作,取得了可喜的成果;三维矿山是矿山客观实体的一个模型描述, 通过三维矿山的建设,地质、矿业界人士能够更直观、更精确地圈定矿体边界,了解不同矿体分布的三维形态,准确地解译和圈定地下地质体,借以指导矿业开发和深部找矿预测,现在三维矿山已成为地学与信息科学的交叉技术前沿和热点。
2 结语
随着计算机技术、空间信息技术的发展,平面模型在向空间模型转化,数值记录在向数字模型转化 ,测绘科学也正逐步发展为内涵更为丰富的地球空间信息学,以“3S”集成技术为主导的空间信息技术虽然还在起步阶段,但其对于矿山测量的发展所起到的促进作用是不可估量的,在空间信息技术技术的推动下,矿山测量学正在演绎着深刻的变革,朝着“矿山空间信息学”的方向前进。
【参考文献】
[1]3snews中国地理空间产业门户网站[OL].http:///.
Abstract: at present, mapping technology has become a respect for the important means of spatial data, this paper expounds the current situation of the development of the modern surveying and mapping technology, and introduces in mine surveying, wetland, water conservancy project precision agriculture and four aspects of the application.
Keywords: MAPGIS surveying and mapping technology; GPS; RS; GIS; Map surveying and mapping
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
随着现代测绘技术的出现,无论在学科理论,或在技术体系,以及应用范围上都取得了重大的发展,甚至可以说是重大的变革,从而也将彻底地改变传统测绘的生产方式。现代测绘产业以“3S”技术为特征,现代测绘技术已经成为人类研究地球及自然环境,解释某些自然现象,解决人类社会可持续发展等重大问题的重要工具。
1现代测绘技术的发展概况
1.1 GPS的发展
全球定位系统(GPS)是美国从20世纪70年代开始研制,于1994年全面建成的利用导航卫星进行测时和测距,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。1996年2月,美国总统令宣布GPS为军民两用系统,标准定位服务对民用开放,2000年5月,美国总统令SA关闭,价格不贵的民用GPS接收机能将其水平定位精度从不低于100m提高到15~20m,民用GPS的具备了真正的实用价值。随着全球定位系统的不断改进,硬、软件的不断完善,GPS的应用领域正在不断地开拓,目前,各种类型的GPS接收机体积越来越小,重量越来越轻,便于野外观测。GPS已遍及国民经济各种部门,并开始逐步深入人们的日常生活。GPS和GLONASS兼容的全球导航定位系统接收机已经问世。GPS作为一项引起传统测绘观念重大变革的技术,已经成为大地测量的主要技术手段,也是最具潜力的全能型技术。GPS定位技术与常规地面测量定位相比,除具有对测站选择更灵活、更适应不利条件、全天候连续作业外。还具有比任何地面常规技术供数量更多、精度更高的数据信息。
1.2 遥感技术的发展
遥感包括卫星遥感和航空遥感,航空遥感作为地形图测绘的重要手段已在实践中得到了广泛的应用,卫星遥感用于测图也正在研究之中并取得一些意义重大的成果,基于遥感资料建立数字地面模型进而应用于测绘工作已获得了较多的应用。自20世纪初菜特兄弟发明人类历史上第一架飞机起,航空遥感就开始了它在军事上的应用,从1972年第一颗地球资源卫星发射升空以来,美国、法国、俄罗斯、欧空局、日本、印度、中国等国家都相继发射了众多对地观测卫星。遥感信息获取技术已从可见光发展到红外、微波:从单波段发展到多波段、多角度、多极化;从空间维扩展到时空维;从低分辨率发展到高分辨率甚至超高分辨率。遥感平台有地球同步轨道卫星、太阳同步卫星、太空飞船、航天飞机、探空火箭,并且还有高、中、低空飞机、升空气球和无人飞机等:传感器有框幅式光学相机,缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计、雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等,它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。
1.3 GIS的发展
地理信息系统作为多个学科、多种技术交叉融合的产物,至今只有40多年的历史。地理信息系统起源于20世纪60年代加拿大和美国学者的在土地和交通方面的地理信息研究。1998年1月31日美国前副总统戈尔在加利福尼亚科学中心的一次讲演,在该讲演中戈尔正式提出数字地球的概念。地理信息系统作为对空间地理分布有关的数据进行采集、处理、管理、分析的计算机技术系统,其发展和应用对测绘科学的发展意义重大,是现代测绘技术的重大技术支撑。
2 现代测绘技术的应用
现代测绘技术作为一门新的信息科学在经济和社会可持续发展的诸多领域正发挥着愈来愈大的作用。在这里主要介绍现代测绘技术在矿山测量方面、湿地方面、水利工程方面和精准农业方面的应用情况。
2.1 矿山测量方面
遥感技术在矿山测量中的应用已经历了较长的时间,并积累了丰富的经验。应用遥感资料,可获取矿区实时、动态、综合的信息源,对矿区环境进行监测,为矿区环境保护提供决策支持。遥感资料用于找矿、矿区地质条件研究、煤层顶底板研究等方面都已得到应用,所有这些,都说明遥感技术应用于矿山测量是矿山测量实现其现代任务的重要保证。利用GPS技术进行矿区地表移动监测、水文观测孔高程监测、矿区控制网建立或复测、改造等。其应用于矿山测量工作的地面部分已成为现代矿山测量的一项重要支撑技术。以矿区资源环境信息系统为平台,以各种测量技术为数据获取的途径,可以建立集数据采集、处理、管理、分析、输出于一体的自动化、智能化的技术系统,作为矿山可持续发展的决策支持系统。
2.2 湿地方面
利用遥感技术对湿地生物资源的分布、生长状况及其变化进行估测。利用遥感技术多层次、多时相的动态监测功能获得及时可靠的数据,通过地理信息系统技术进行相关数据的实时更新,并对这些数据进行空间分析,可得到湿地的动态变化情况。应用遥感和地理信息系统技术,获取湿地生态环境质量分析评价所需要的数据,借助GPS技术进行水质采样调查、植被样方调查、土壤采样等常规野外调查。根据湿地信息系统的功能,可将其划分为两大类:查询服务型信息系统和决策支持型地信息系统。
2.3 水利工程方面
遥感技术能够实时地对大江、大河和湖水水位进行监测,可实时监测洪水灾害面积。RS和GIS集成能及早预报洪水淹没范围和干旱灾情范围,为防灾、抗灾提供准确信息。在水利枢纽工程竣工后,需对水库大坝、大型桥梁等进行连续的、精密的监测。现代测绘技术提供了连续、实时的安全运行监控手段。利用全数字摄影测量或数字测图技术建立数字地面模型,应用GIS的分析决策功能,可以方便快速地进行水库大坝选址、库容计算、引水渠修建、受益范围等设计工作,为开发利用水资源提供科学依据。目前,大中城市都有由数字测图技术或全数字摄影测量技术建立的城市数字地形图,给排水管线的规划、设计可在数字地形图上进行。
2.4 精准农业方面
精确农业中,利用GPS技术对采集的农田信息进行空间定位;利用RS技术获取农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异的大量时空变化信息;利用GIS技术建立农田土地管理、自然条件、作物产量的空间分布等的空间数据库;对作物苗情、墒情的发生发展趋势进行分析模拟,为分析农田内自然条件、资源有效利用状况、作物产量的时空差异性和实施调控提供处方信息。GPS、RS、GIS技术及自动化控制技术为支撑的精确农业将促进现代农业的发展。它能够收集土地利用现状、植被分布、农作物的生长情况、农作物的灾情分布、土壤肥力等多种信息,将信息技术与农艺、农机有机地结合起来,最大限度地优化各项农业资源与生产要素的合理分配,获取高产量和最大经济效益,同时又能有效地保护生态环境和农业自然资源,有利于农业的可持续发展。
3 结语
以“3S”一体化或集成为主导的空间信息技术体系已逐渐成为测绘学或地球信息学新的技术体系和工作模式,其先进性、时效性明显。现代测绘技术将朝着高科技、自动化、实时化和数字化方向发展。
参考文献
[1]谯章明.地质图绘制[M].北京:测绘出版社,2003
一、概述GPS全球定位系统
GPS全球定位系统在最近的几年得到了迅速推广,这主要依赖于GPS系统可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数。我们先了解一下GPS系统的组成,工作原理以及在矿上测量领域的应用特点。GPS全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成,除此之外,测量用户当然还应有卫星接收设备。GPS地面控制系统主要设立在大西洋、印度洋、太平洋和美国本土。 GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机、气象仪器等组成,其作用是接收GPS卫星发出的信号,利用信
号进行导航定位等。在测量领域,随着现代的科学技术的发展,体积小、重量轻便于携带的GPS定位装置和高精度的技术指标为矿山工程测量带来了极大的方便。
二、GPS系统在实际测量工作中的应用
(一)准备工作
收集测区的相关资料,包括测区地形图,现有控制点等级、资料,充分了解测区的交通、通讯、气象等情况。
结合矿区需要和实地情况,以及GPS网布设规范,埋石点位满足一下要求:
①点位周围视野开阔,视场内障碍物的高度角要符合相关规定;
②远离大功率发射源,远离高压线,避免干扰卫星接受效果;
③附近不应有强烈干扰卫星信号的物体,并尽量避开大面积水域;
④交通便利,有利于其他测量手段的展开和联测;
(二)矿山测量GPS网的建立
建立矿山GPS网的目的,主要是建立高精度施工控制网,以便利用这些网点的坐标直接得到并能达到施工所需要的精度要求。在处理GPS网各种数据过程中,首先在WGS-84坐标系中进行三维无约束平差,保证了GPS差分的相对定位高精度。而且,在各种坐标转换中,没有涉及到由WGS-84坐标转换为我国参心坐标系的问题,因此不会受到转换参数求定误差的影响。另外该网也没有与国家平面控制网联测,所以,也不会受到地面控制网测量误差的影响,仍然保持原来的GPS差分相对定位的高精度。因此。用这种方法所建立的独立坐标系工程平面控制网,经过一系列的数据处理和坐标转换,是能达到贯通测量和各种施工测量精度要求的。
(三)外业测量
依据国家测绘局1992年颁发的《全球定位系统GPS测量规范》作业。根据矿山GPS网精度要求高、点距短和交通便利等特点,我们将网的各时段采用边联式进行连结,并按照卫星可见情况预报表制定每天最佳观测时间,每个三角形按2个时段进行观测,时段内队每颗卫星连续跟踪时间不得小于5min,观测值采样间隔为15秒,观测时段长确保60min,每站组成的几何图形(PDOP)值为3-5左右,远小于10的规定。
1、外业观测按照设计图逐点逐边循序推进。
2、GPS网主要技术指标
R(平均重复设站率)=3.0,大于规范所规定的2的指标。
平均可靠性指数:K=0.5.
(四)数据处理
外业观测结束后将GPS 中的数据传入计算机中,采用南方公司的软件(包括采集器与计算机通讯软件、基线向量处理软件、网平差及坐标转换软件),及时进行数据处理和质量分析。过程可分为基线解算与检核、GPS 控制网平差计算两个步骤。
(五)高程问题
为了验证GPS测定的高程精度,在测区布设由国家Ⅱ等水准点为起算点的环形水准路线,采用Ⅲ等水准精度进行观测,其中两个水准点与GPS点近井点相重合。其目的是将GPS测得的大地高转换至施工所需要的正常高。转换公式:N=h=H0。
如果知道某点的大地高h和高程异常值N,则可求出正常高H0,因此,们采用了曲面拟合的方法。根据已知点的异常值N和平面坐标(X,Y),用计算的方法拟合出测区的似大地水准面,再用内插求出GPS个点的异常值,以求出各点的正常高。
(六)贯通精度
贯通误差主要是横向误差,而这种误差主要来自近井点横向误差和峒内施工定向边的误差。因此,近井点、定向点和迎头方向,应尽量在一条直线上。近井点与定向点的距离应根据现场情况尽量远一些,可避免横向误差的产生。尤其是峒内曲线部分,由于后视距离短,产生横向误差的可能更大。因此,仪器对中应特别谨慎。
三、总结
GPS测量使我们解决了使用传统测量方法在各个控制点互不通视的条件下无法解决的问题, RTK测量可以用于工程的控制测量是非常有效的新技术。
GPS作业有着极高的精度. 它的作业不受距离限制,非常适合国家大地点破坏严重区、地形条件困难地区、局部重点工程地区等.
GPS测量可以大大提高工作及成果质量. 它不受人为因素的影响. 整个作业过程由徽电子技术、计算机技术控制,自动记录、自动数据预处理、自动平差计算.
RTK技术将彻底改变矿山测量模式。 RTK能实时地得出所在位置的空间三维坐标,它可以直接进行实地实时放样、中桩测量、点位测量等。
GPS测量可以极大地降低劳动作业强度,减少野外砍伐工作量,提高作业效率. 一般GPS测量作业效率为常规测量方法的3倍以上.
GPS高精度测量同高精度的平面测量一样,是GPS测量应用的重要领域. 特别是在当前高等级公路逐渐向山岭重丘区发展的形势下,往往由于这些地区地形条件的限制,实施常规的几何水准测量有困难, GPS高程测量无凝是一种有效的手段.
参考文献:
1、武汉测绘科技大学《测量学》编写组编著 测绘出版社 1994.8
2、李天河.矿山测量,北京煤炭工业出版社 2004.12
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国测绘学会
出版周期:双月刊
出版地址:北京市
语
种:中文
开
本:大16开
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发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1957
期刊收录:
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
中图分类号:G642 文献标识码:A
经济全球化发展,推动了工程技术职业全球化和工程专业人才跨国流动,相应地推动了高等工程教育适应全球化发展趋势。由于不同国家、地区工程教育的体制和办学条件不同,如何界定和评价其办学水平、人才培养质量,实施各国工程教育专业可比性和等效性的专业认证,是工程专业教育界和工程技术界共同关注的问题。另一方面,我国高等院校工科专业培养出的工程科技人才总量居世界前列,但存在着一系列问题。究其原因,一是进入新世纪以来,我国高等教育已从精英教育扩展为大众教育,与精英阶段培养出的“杰出工程师”相比,目前教育质量落差较大,越来越引起公众的不满;二是我国工程教育面向工程实际的工程技术教育相当欠缺,迫切需要寻求提高教学质量的有效管理、评估体系。本文结合专业认证,探讨如何设置测绘工程专业课程体系,以提高测绘专业教育质量,培养学生对采矿行业发展的适应性、促进专业国际互认,提升专业国际竞争力。
目前国际上,工程教育的学位互认协议有《华盛顿协议》、《悉尼协议》、《都柏林协议》和《首尔协议》等4个,其中《华盛顿协议》被普遍认为是最具权威性、国际化程度最高、体系较为完整的工程教育专业互认协议。《华盛顿协议》是一个有关工程学士学位专业鉴定国际相互承认的协议,1989年签约之初,这个协议覆盖了3大洲的6个国家,即美国、加拿大、英国、爱尔兰、澳大利亚和新西兰,目前《华盛顿协议》已经在世界范围内享有声誉,吸引了覆盖27国的欧洲国家工程协会联合会前来谈判入盟问题。我国在2005年、2007年、2009年作为华盛顿协议体系的观察员参加,2013年11月在韩国首尔召开的国际工程联盟大会上,《华盛顿协议》全会一致通过接纳我国为该协议签约成员,我国成为该协议组织第二十一个成员,这在一定程度上表明我国工程教育规模取得高速发展,位居世界第一的同时,质量也得到了国际社会的认可。中国矿业大学测绘学科于2013年5月接受并通过了中国工程教育认证协会的专业认证。笔者有幸参与组织、实施了本次专业认证工作。以下是笔者作为专业认证全程准备工作主要参与者的一些认识和体会,以供其他院校参考。
1 专业认证标准
认证标准分为通用标准和专业补充标准两部分。通用标准是各工程教育专业应该达到的基本要求;专业补充标准是在通用标准基础之上根据本专业特点提出的特有的具体要求。
1.1 通用标准
通用标准共包含7个方面的内容:(1)学生,包括专业吸引优秀生源、学生指导、学生表现跟踪与评估、转专业、转学等制度;(2)培养目标,包括毕业要求、培养目标修订;(3)毕业要求,包括专业知识、基础知识、职业道德、人文科学素养、创新和团队精神、国际视野、终身学习等;(4)持续改进,包括教学过程质量监控机制、毕业生跟踪反馈机制、社会评价机制等;(5)课程体系,包括数学与自然科学、工程基础、专业基础、专业课、工程实践、毕业设计(论文)、人文社会科学类等课程;(6)师资队伍,包括教师人数、教师结构、企业或行业专家作为兼职教师、教师工程背景、教师教学时间等;(7)支持条件,包括教室、实验室及设备实习基地、计算机和网络以及图书资料资源、教学经费、教师队伍建设、教学管理与服务规范等。在上述通用标准中,课程体系方面的内容很模糊,只给出了工程教育专业应在哪些方面开设课程,并没具体的课程名称。
1.2 专业补充标准
专业必须满足相应的专业补充标准。专业补充标准规定了相应专业在课程体系、师资队伍和支持条件方面的特殊要求。测绘专业补充标准包括3个方面:
课程体系,分为理论课程、实践环节和毕业设计(论文)。理论课程包括:(1)数学、物理类课程,其中数学类课程应包括高等数学、概率论和数理统计及线性代数等基本知识。物理类课程应包括力学、振动、狭义相对论力学基础、光学、分子物理学和热力学、电磁学等基础知识;(2)工程基础类课程,主要包括工程力学、计算机与信息技术基础、工程制图及电工与电子技术等;(3)专业基础类课,教学内容为:测量学、误差理论与测量数据处理等;(4)专业类课程,作为煤炭行业特色高校,除大地测量学基础、摄影测量基础、GPS现代定位技术等核心知识需要掌握外,必须掌握的核心内容还应该包括矿山开采及沉陷控制工程、矿山测量学及土地复垦工程等。实践环节包括:(1)课程设计:大地测量学课程设计、工程测量课程设计等;(2)现场实习:认识实习、生产实习及毕业实习,建立相对稳定的实习基地,密切产学研合作,使学生认识和参与生产实践;(3)科技创新等多种形式的实践活动。在毕业设计(论文)一项,要求选题应符合本专业的培养目标并且以工程设计为主,需有明确的应用背景。
师资队伍。有两点要求,一是从事本专业主干课程教学工作的教师其本科、硕士和博士学位中,必须有毕业于采矿工程专业,部分教师具有相关专业学习经历,二是要求专业教师具有工程背景,即从事本专业教学(含实验教学)工作的80%以上的教师至少要有6个月以上的厂矿企业或工程实践经历。
支持条件,包括专业资料、实验条件和实践基地。一是专业资料,要求配备各种高质量的(含最新的)、充足的教材、参考书和相关的中外文图书、期刊、工具手册、电子资源等各类资料,其中包括国内外典型测绘工程案例;二是实验条件,一是要求实验设备完备、充足、性能优良,满足各类课程教学实验的需要,且实验室布置合理、安全,二是要求实验技术人员数量充足,指导学生进行专业课程等方面的实验;三是实践基地,需拥有校内外实习基地、产学研合作基地和以校外矿山企业为主的实践基地。
从上述通用标准和测绘工程专业补充标准可看出,课程体系是培养目标细化的基础,师资队伍是教学质量监控体系和保障体系,可保证课程目标的实现,而支撑条件是课程教学的配套体系,对培养目标、师资队伍建设等方面产生促进作用。因此,要使学生毕业时达到培养目标要求,最基础的是要加强课程体系的建设。
2 课程体系建设
2.1 以培养目标为细化标准,进行课程体系设置
测绘工程专业的目标是“培养掌握空间信息采集、表达、处理与利用知识的高级工程技术人才”。要求学生毕业后能通过运用全站仪、陀螺经纬仪、计算机、遥感、卫星定位、地理信息系统等现代化仪器手段或常规测绘方法,在城建、土地、房地产、矿山、交通、水利等部门从事各种工程的测量制图、勘测设计、资源环境信息分析处理及相关的设计管理和科学研究工作,如城市与厂矿工程测量、测量数据处理与计算机制图。地理与土地信息系统开发、地籍测量与房地产管理、变形与沉陷观测及其控制、国土资源评价与管理等。
衡量培养目标实现的标准是看学生是否掌握了空间信息采集、表达与处理等方面的基本能力和知识,即学生应掌握:(1)测绘学科的基本理论和基本知识;(2)测绘工程的设计及实施方法;(3)基础测绘、矿山测量、土地复垦等技术;(4)先进的测绘生产组织和技术管理基本能力以及测绘新技术研究和开发的初步能力;(5)国家有关采测绘生产的基本方针、政策和法规;(6)测绘学科的发展动态;(7)文献检索、资料查询的基本方法。具备前述7个方面的知识和能力,才能毕业。为使学生达到培养目标,可从毕业生具有上述7个方面的要求进行课程设置,如开设画法几何及工程制图、测量学基础、大地测量学基础、摄影测量基础、测绘工程专业英语、现代测绘新技术、测绘法律法规、文献检索与科技论文写作等。以测绘工程专业培养目标为依据进行课程设置,符合专业认证中测绘专业补充标准“专业基础类、专业类课程”要求。
2.2 以专业认证标准为基础,进行课程体系设置
专业认证一个重要内容,就是强调学生的实践,针对这要求,需要加强“面向工程实际”的工程技术教育,可设置各类课程设计和实习,训练学生的动手和实践能力。因此,除理论课程体系外,还要设置实践课,如测量学基础实习、矿山认识实习、摄影测量基础实习、基础地形图测绘生产实习、测绘毕业实习、大地测量课程设计、通风安全学课程设计,另外在有条件的厂矿企业,建设一批产学研基地,为实践课顺利进行提供实景场所。专业认证一个显著的特色是要求企业或行业专家作为兼职教师参与学生教学,来自现场的教师把行业发展形势和需求反馈到教学,使学生所学的知识能真正解决现场需要,因此,可设置一些反映行业形势的课程,如数字化测绘、现代测绘新技术、矿山测量新技术等课程作为选修课,供学生学习。另外,测绘专业属于工科,除开设一些诸如基本原理概论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、中国近现代史纲要、思想道德修养与法律基础、大学生心理健康教育与指导等必要的人文社会科学课程外,还需按照工程认证“通用标准”并结合“测绘专业补充标准”设置数学、力学和信息基础课程,如高等数学、线性代数、数理统计和概率论、大学物理、理论力学、材料力学、弹性力学、电工与电子技术、计算机与信息技术基础等。
2.3 以毕业生服务行业为特色,进行课程体系设置
中图分类号:P271 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)33-0391-01
引言:随着社会经济与科学技术的迅速发展,工程建设项目的规模也变得日益庞大,再加上工程测绘大多需要在艰苦的野外环境下进行,传统的测绘由于需要操作人员长驻守在测绘地点以保证测绘的准确性,已经无法满足工程测量的需要,而现代测绘技术的出现对于解决传统工程测量的难题有重要的意义,开始在工程测量中得到广泛的应用。
一、工程测量
所谓在工程测量,是指工程建设在规划设计、经营管理、施工等阶段所进行的测量工作。工程测量在工程建设各个阶段的主要任务不同:在规划设计阶段,要提供可靠完整的地形资料;在施工阶段,要按规定精度进行定线放样;在经营管理阶段,要进行建筑物的变形观测以判断它们的稳定性,保证工程质量和安全使用,同时也验证设计理论和施工方法的正确性。
二、现代测绘技术概况
所谓的测绘,是以计算机技术、信息科学、空间科学、光电技术、网络通讯技术为基础,以GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)、RS(遥感)为技术核心,将地面已有的特征点和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息,在工程建设的规划设计中有重要的作用。
(一)全球定位系统(GPS)
全球定位系统(GPS)是上世纪70年代由美国开始研制,在1994年全面建成,它利用导航卫星进行测时和测距,是新一代卫星导航与定位系统,可以在海、陆、空进行全方位实时定位与三维导航。伴随着全球定位系统的不断改进、软硬件的日益完善,GPS的应用领域正在不断的拓展,目前,各种类型的GPS接收机体积越来越小,重量也越来越轻,更便于野外观测,具有使用简单、测量时间短等优点,引起了传统测绘观念重大变革,目前已成为大地测量的主要技术手段,也是最具潜力全能型技术。
(二)遥感(RS)
遥感技术包括航空遥感和卫星遥感,航空遥感主要用于地形图测绘,已在实践中得到了广泛的应用,卫星遥感则主要用在测图上,并且目前仍在研究之中但也已经取得了一些重大的成果,特别是基于遥感资料建立数字地面模型方面获得了较多的应用。1972年第一颗地球资源卫星发射,从那以后,法国、美国、日本、俄罗斯、中国、印度等国家都相继发射了对地观测卫星。当前遥感获取技术已从低分辨率发展到高分辨率甚至超高分辨率;从可见光发展到红外、微波;从单波段发展到多波段、多角度、多极化;从空间维扩展到了时空维。遥感技术在测量中主要是通过波谱产生的响应不同的来识别不同的物体,是利用集合形态的物体的位置指标和物力性质等来进行分析,进而实现对物体形态的测绘。
(三)地理信息技术(GIS)
作为多个学科、多种技术交叉融合的产物,地理信息技术起源于20世纪60年代美国和加拿大的学者在土地和交通方面的地理信息研究,从诞生至今仅仅只有40多年的历史,但作为对空间地理分布有关的数据进行采集、处理、管理、分析的计算机技术系统,其应用和发展对测绘科学有重要的发展作用和意义,已成为现代测绘技术的重大技术支撑。GSI技术在工程测量上的作用主要提使供空间形态的数据检测,对于目标工程地地形状态等方面的测量有着显著的效果。
(四)数字摄影技术
数字摄影是将通过高精度摄像机与测量仪对观测目标进行摄影,并能够将影像实时发送至操作终端的技术。数字摄影的起源可以追溯到上世纪60年代末,当时贝尔实验室为了研究存储计算机数据,却意外使“电荷对联设备”(CCD)的微电子元件诞生了。但是,真正用CCD来记录静态影像的数码相机则是20世纪80年代的日本索尼公司的不用感光胶片的电子静态照相机――MAWEICA,它采用电子磁性记录的方式记录影像,一般被认为是今天数码相机的雏形;世界真正意义上的第一台数码相机是由柯达公司于1991年研制的。随着科技的发展,数字摄影技术能够在不与测量目标相接触的情况下对目标进行检测,并得出其三维数据。三维数据通过软件能够转化为目标物体的形象,进而生成物体表面模型。从而促使数字摄影技术进入到飞速发展的阶段。
三、测绘技术在现代工程测量中的应用
测绘技术在工程测量中主要是用于研究工程建设中设计、施工和管理各阶段测量工作的理论、技术和方法,进而为工程建设提供准确的大比例尺地图和测量数据,保证工程选址的合理性,同时也在工程运营阶段对工程进行沉降监测和形变观测以保证工程运行正常。
(一)测量技术在矿山测量中的应用
在矿山测量中,遥感技术已经有较长的使用时间,同时也积累了丰富的经验。首先应用遥感资料,能获取矿区实时、动态、综合的信息源,实现对矿区环境的监测,从而为矿区的环境保护提供决策支持;其次,遥感资料可以用于找矿、进行矿区地质条件和煤层顶底板研究,以上这些表明遥感技术对于矿山测量任务的完成具有重要意义。在GPS技术方面,主要利用其对矿区进行矿区控制网建立或复测、改造、地表移动监测、水文观测孔高程监测等,在矿山测量工作的地面部分GPS技术已成为一项重要支撑技术。
(二)测量技术在水利工程中的应用
遥在水利工程测量上,遥感技术能够实时地对湖泊后和大江大河的水位进行监测,从而确定洪水灾害面积。RS和GIS结合在一起使用能够多洪水淹没范围和干旱灾情范围进行及早的预报,从而为防灾、抗灾提供准确的信息,减轻水旱灾害的危害。而在水利枢纽工程竣工后,需要对水库大坝、大型桥梁等进行连持续细致精密的监测,这时现代测绘技术就可以应用其中,成为实时的安全运行监控手段。此外,将数字测图技术或全数字摄影测量建立的数字地面模型和GIS的分析决策功能相结合,可以更加便捷、迅速地进行水库大坝选址、库容计算、引水渠修建、受益范围等作,为合理利用和开发水资源提供科学的依据。
(三)测量技术在地籍测量中的应用
当前,在经济迅速发展和城镇化不断推进的背景下,全国各地的城镇地籍测量工作已经全面展开,而小城镇建设速度的加快,使得各地对地籍图的需求量也在快速增加,测量地籍的主要是为了建立全国土地管理信息系统,从而对城镇土地的面积、属性、经济价值等有比较清晰的认识,更好的开展城市建设工作。同传统的测绘技术相比,数字化测绘技术具有明显的优越性,体现在技术含量更高、测绘产品更多样化、应用范围更广泛、维护更方便、使用更便捷等,因此随着高新测绘技术的较快发展,数字化测绘技术也得到了广泛的应用。
四、结语
从上述分析可以看出,测绘技术在现代工程测量具有举重轻重的地位,而随着现代测绘技术朝着自动化、实时化、数字化的发展,其在工程测量中会发挥着越来越重要的作用,因此我们的测绘工作者必须与时俱进,不断学习新方法、新理论、新知识,更新观念,提高创新意识和能以,使得测绘技术在工程测量中得到更加广泛的运用,提高工程测量的效率与质量。
参考文献
[1]吴洪平,麦俊义. 测绘技术在现代工程测量中的应用[J].科技与企业. 2012.
[2]李明. 浅谈现代测绘技术在工程测量中的应用与改进措施[J].中国西部科技.201O.
本条件适用于测绘专业各分支专业,即大地测量、摄影测量与遥感、工程测量(含矿山测量、水利测量等)、地形测量、海洋测绘、地籍测绘、房产测绘、地质测绘、地图制图与地图制印、地理信息工程专业中从事科学研究、技术设计、技术生产及测绘仪器设备维修、质量检查监督、技术管理、技术开发、科技信息等工作的工程技术人员。
二、政治思想条件
遵守国家法律和法规,有良好的职业道德和敬业精神。任现职期间,年度考核合格以上。
三、学历、资历条件
获博士学位后,从事本专业技术工作,取得工程师资格2年以上。或大学本科毕业以上学历,从事本专业技术工作,取得工程师资格5年以上。
四、外语、计算机条件
(一)较熟练掌握一门外语,参加全国职称外语统一考试,成绩符合规定要求。
(二)较熟练掌握计算机应用技术,参加全国或全省职称计算机考试,成绩符合规定要求。
五、专业技术工作经历(能力)条件
取得工程师资格后,具备下列条件之一:
(一)省(部)级测绘科技项目、工程项目的主要参加者。
(二)主持完成市(厅)级测绘科技项目、工程项目两项以上。
(三)主持技术推广项目,采用新技术、新材料、新工艺或开发新产品两项以上或主要参加三项以上。
(四)编制和审核大中型测绘项目综合技术设计两项以上或单项设计书四项以上,并组织或主持完成大型测绘工程项目或生产项目一项以上。
(五)主持完成三项以上大中型测绘工程项目的质量检查,编写相应的技术报告。
(六)编辑设计或编审大型普通地图集或专题图集,并已出版。
(七)承担完成三种类型10台以上测绘仪器维修或检测鉴定任务,并能独立解决其重大技术难题。
(八)承担完成重大测绘仪器的研制、改装或精密仪器安装调试工作。
(九)主要参加基础地理信息系统的建设及技术推广,完成数字化制图或编辑入库等项目工作。
六、业绩成果条件
取得工程师资格后,具备下列条件之一:
(一)国家、省(部)级测绘科技成果获奖项目的主要完成人、或市(厅)级测绘科技进步一、二等奖获奖项目的主要完成人。(以奖励证书为准)
(二)主持或组织完成的项目成果获得市(厅)级优秀成果奖、优秀图书奖一等奖以上。(以奖励证书为准)
(三)主持完成大型测绘项目,经省级业务主管部门审定,其项目设计水平先进、质量优良,产生显著的效益。
(四)主持开发、推广的科技成果两项以上,取得明显的经济效益。
七、论文、著作条件
取得工程师资格后,公开发表、出版本专业有较高水平的论文(第一作者)、著作(主要编著译者),撰写有较高价值的专项技术分析报告,具备下列条件之一:
(一)出版本专业著作1部。
(二)在省级以上专业学术期刊2篇以上。
(三)在国际或全国学术会议宣读或交流论文2篇以上。
(四)为解决复杂技术问题撰写有较高水平的技术报告2篇以上或重大项目的立项研究(论证)报告2篇以上。
八、破格条件
为不拘一格选拔人才,对确有突出贡献者,并取得工程师资格2年以上,具备下列条件中的两条,可破格申报:
1、获国家级发明奖、自然科学奖、科技进步奖项的主要完成人;或省(部)级自然科学奖、科技进步奖二等奖一项或三等奖二项以上,获奖项目的主要完成人。(以奖励证书为准)
2、在推广新新技、新工艺和科技成果转化等方面取得了重大经济社会效益,处于本行业领先水平,并被省(部)级授予优秀科技工作者荣誉称号。
3、担任大、中型工程项目中的技术负责人,完成大型工程一项或中型工程二项以上,取得显著的经济效益,并通过省级权威部门鉴定,填补了省内外技术领域空白。
4、在国家级学术刊物上发表有价值的学术论文3篇、省级5篇以上,或正式出版专著1部(独著10万字以上,合著20万字以上)。
九、附则
中图分类号:TD2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)16-0015-01
引言:所谓数字化矿山是采用现代信息技术、数据库技术、传感器网络技术和过程智能化控制技术,在矿山企业生产活动的三维尺度范围内,对矿山生产、经营与管理的各个环节与生产要素实现网络化、数字化、模型化、可视化、集成化和科学化管理,使矿山企业生产呈现安全、高效、低耗的局面
一、矿山数字化技术主要研究内容
矿山数字化技术是采用计算机网络、数据库技术、计算机图形学、组件技术及GIS技术等,建设矿统一的空间数据采集、存储、输出、查询与分析平台,构建服务于生产技术人员的地测、通风、安全、生产技术、高度、机电、运输、设备租赁及办公自动化等专业应用系统平台,在神华神东煤炭集团公司网络环境的基础上搭建面向公司管理决策层的Wed服务决策平台,实现多部门、多层次井上下数据共享,专业图件提高矿安全生产管理能力,进一步提升矿山技术管理水平,为安全生产决策提供技术保障,最终实现基于数字化、信息化和管理现代化的本质安全型矿井,为“数字煤矿”建设奠定坚实的基础。
主要研究内容与关键技术包括:本质安全型信息共享与管理模型及其应用研究;基于信息流的地质、测量、通风、安全、生间、机电与测度等专业工作流模型研究及其应用;基于C/S+B/S的煤矿地质、测量、通风、安全、生间、机电与测度专业数据一体化管理应用研究;基于CcmGIS+WebGIS矿井专题图形上报、游览、导航与专题应用研究,基于CcmGIS+WebGIS矿井自然灾害隐患识别与预警模型研究及其应用;基于三维可视化技术的矿井井下三维展示,漫游、三维信息查询与分析应用研究;面向煤矿安全事故求援的应急指挥辅助决策应用研究;基于全文搜索引擎的技术资料数字研究。
二、矿山数字化技术应用主要目的
主要对矿井的地测、一通三防、监测监控、调度、危险源预警、采矿设计、机电设计、生产管理等核心信息的科学集成与充分共享,进而大大提高煤矿生产效率和煤矿安全生产的信息化管理力度;建立对包括地质、测量、通风、生产设计与机电管理等数据库为核心,以分布式的网络应用为基础环境,支持专业设计、资料管理、综合业务调度、信息查询及多级远程网络实时监测监管的安全生产统一信息化平台;实现煤矿地测、采煤、通风、安全、机电、调度等相关专业数据与图形的一体化管理,基于网络平台实现多层(生产技术层、矿井管理层、公司管理层、决策层)用户的管理、查询与分析的功能;系统整体架构上,数据库统一集中采用SQLServ2000或ORACLE管理,远程管理系统基于NET开发且整体集成,C/S模式的专业基础应用系统用VC++等开发;实现地测、一通三防、监测监控、调度、危险源预警等的三维可视化表达和快策分析;制定安全生产信息化管理规范和模式,实现安全生产的完全信息信息化管理,提高安全生产管理水平,降低安全生产事故。
三、数字矿山整体规划与实施
矿山企业井田开拓、开采中休掘条件杂志,不可遇见因素频发,企业平衡生产、安全控制的管理难度大,同时井下作业范围广,移动设备多、控制系统繁杂,因而矿山数字化必须是一个长期、循序渐进的过程,数字化进程坚持“整体规划、分布实施、重点突破”的原则。
具体来说,首先应从企业发展目标出发,全面 分析企业内外部环境,制定矿山数字化发展战略、规划矿山数字化建设蓝图、统一企业各阶层对矿山数字化建设目的和意义的认识,实施中,要以“数字矿山”整体规划为基础,坚持由易到难、由浅入深、由上到下、逐步推进思想,首先根据矿山数字化总体规则搭建整体系统架构,并针对生产经营中存在的主要矛盾和问题,找到切入点,利用自动化、信息化手段加以解决,为矿山数字化奠定基础。
数字化矿山应采用一体化的管理,我们认为数字矿山应按照一体化的构架设计实现,从业务视角看该技术既覆盖矿山主业的从原煤开采与运输、洗选加工装车外运全过程,同时覆盖生产辅助业务,如机电设备运行管理、地质测量管理、本质安全管理、煤质管理能及财务、人力资源、办公事务处等辅助后勤业务。
数字矿山一体化构架即包括了自动化技术水平较高的全矿生产过程综合自动化控制系统,建立现代化的、覆盖矿井各生产系统的实时调度监控网络,实现煤矿生产“采、掘、运、风、水、电”的综合调度和和产过程自动化;还包括企业管理信息系统,实现包括经营管理、事务管理、技术管理和能源管理等内容。
从生产运营来看,数字矿山一体化构架将覆盖从计划制定、分解及下达到作业任务执行跟踪、工程项目管理到生产经营绩效评价与反馈的整个过程以实现闭环管理。从时间轴上看,将覆盖企业中长期、年度及每日朱同管理周期的需求。从涉及单位来看,可满足矿级、区队至班组最小生产单元的不同管理的要求。(见图1)
四、神东应用矿山数字化技术后的效益分析
随着企业管理水平、管理现代化水平的提高和信息化进程,利用先进的信息技术建立数字矿山安全生产技术综合管理信息系统已成为企业强化主业核心竞争力,提升管理效率和经营效益,实现科学、合理、精益组织生产的迫切需要。通过数字矿山安全生产技术综合管理信息系统的开发与应用,可以对煤矿各专业数据合理分类管理,对涉及的各种技术数据(地质、水文、测量、采掘、通风、机电、运输、生产、调度等)进行记录、处理、存楼、分析与管理、基于数据库与数据仓库,可以建立一个包括信息化管理平台,实现数据的数字化、管理的现代化,监测的自动化、事故的预警化、信息的可视化,为矿井规划、开拓设计、优化开采、调度指挥、安全生产、安全评价以及决策管理提供高可用性综合信息,为煤矿安全生产、强化管理、科学决策提供有力保障。具体的社会效益体现在以下几方面:
1)实现安全管理工作的信息化与网络化管理,基于工作流达到安全生产的远程管理与网上办公,这将在煤矿生产管理工作的模式上实现巨大转变,必将提高系统动行质量和可靠性,能实时获取系统各种运行参数,从而实现对设备的动态管理,即是以技术保安全的重要手段和具本体现,也是实现本质安全煤矿的不效途径,是煤矿安全生产、经营管理本质的变革。
2)基于地测基础信息实现煤矿多部门、多专业的安全生产专业信息化将超到带动作用,间接经济效益与社会效益不可估算。
0引言
自2 l世纪以来,以信息技术为代表的技术革命迅速发展,而数字化更是成为信息的表现形式,1999年召开的首届“国际数字地球”大会上又提出了“数字矿山”(Digital Mine,DM)的概念后,“数字矿山”在矿业中发挥出越来越大的作用,是矿业发展的目标和方向。而构建数字矿山,以信息化、自动化和智能化带动采矿业的改造与发展,开创安全、高效、绿色可持续的矿业发展新模式,是我国矿业生存与发展的必由之路。
1数字矿山的概念
1.1 数字矿山的概念
数字矿山就是指在矿山范围内建立一个以三维坐标为主线,将矿山信息构建成一个矿山信息模型,描述矿山中每一点的全部信息。按三维坐标组织、存储起来,并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段,使有关人员都可以快速准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息。
2、数字矿山的研究现状
2.2 国内数字矿山的研究现状
美国、加拿大、澳大利亚等矿业发达国家在数字矿山方面的研究起步较早。2001年,中国矿业联合会组织召开了首届国际矿业博览会,其中包括一个以“数字矿山”为主题的分组会。2002年,以“数字矿山战略及未来发展”为主题的中国科协第86次青年科学家论坛召开,2006年,煤炭工业技术委员会和煤矿信息与自动化专业委员会在新疆乌鲁木齐召开了“数字化矿山技术研讨会”。20世纪末以来,国家主要科研资助机构和相关行业部门相继立项支持了一批数字矿山课题。包括2000年开始的一项国家自然基金课题、2006年开始的一项863课题和一项“十一五”支撑课题等。2000年以来,国内多所高校、科研院所、企事业单位相继设立了与数字矿山有关的研究所、研究中心、实验室,主要有:2000年设立于中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院的“3S与沉陷工程研究所”、2005年设立于中南大学资源与安全工程学院的“数字矿山实验室”、2007年设立于东北大学资源与土木工程学院的“3S与数字矿山研究所”和2007年设立于中国矿业大学(徐州)计算机科学与技术学院的“矿山数字化教育部工程研究中心”等。山东新汶矿业集团泰山能源股份有限公司翟镇煤矿是我国第一座数字矿山,与北京大学遥感与地理信息系统研究所合作,在国内首开数字化矿井技术应用之先河。此外,中国矿业大学等单位相继开展了采矿机器人、矿山地理信息系统、三维地学模拟、矿山虚拟现实、矿山定位等方面的技术开发与应用。
3.数字矿山的技术分析
3.1“3S”技术
GPS主要用于实时、快速提供目标、各类传感器和运载平台(车、船、飞机、卫星等)的空间位置;RS用于实时或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息,发现地球表面的各种变化,及时地对GIS的空间数据进行更新;GIS则是对多种来源的时空数据综合处理、动态存贮、集成管理、分析加工,作为新的集成系统的基础平台,并为智能化数据采集提供地学知识。以GIS为核心的“3S”集成是当前空间技术发展的重要方向,这主要是在空间数据处理中的GIS、RS、GPS既各有特色,有存在着密切的联系。在解决实际问题中常常要3个系统联合使用,用RS技术来获取信息,再由GPS进行定位及导航GIS负责最后的处理,并提供各种图形,提出决策实施方案。免费论文。所以3S集成系统的研究已越来越被人们所关注。免费论文。
3.2可视化技术
3.2.1可视化建立的必要性
可视化模型是数字矿山建设的基础,只有完全掌握了矿床及井下开采环境情况,才能够为数字矿山的建设提供基础平台,数字矿山建设后续的通讯系统、生产调度及人员设备定位、生产过程安全监控与预警系统、生产过程虚拟现实系统都需要以此为基础平台进行设计开发和系统运行。
3.2.2可视化的建立方法
可视化建模采用TIN(不规则三角网)技术产生数字地形表面模型和地质体(包括床体、岩层及断层)实体线框模型,同时采用变块技术建立矿床资源评价块段模型。最终采用地质统计学方法对块段模型进行估值,得出既有结构性又具有随机性的复杂地质体的空间分布及品位和开采环境综合评价技术成果,并在此基础上进行开采方案优化与设计。
3.3虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术
3.3.1虚拟现实技术的概念
指利用人工智能、计算机图形学、人机接口、多媒体、计算机网络及电子、机械、视听等高新技术,模拟人在特定环境中的视、听、动等行为的高级人机交互技术。免费论文。VR 在许多工程领域和基础研究方面已经得到较为广泛的应用,在国外矿业领域的研究起步比较早,出现了一些2.5维的虚拟矿山系统。通过对虚拟矿山实体进行操纵,可以构造出逼真的三维、动态、可交互的虚拟生产环境,用以模拟完成在真实矿井中进行的工作。
3.3.2虚拟技术条件下矿山模拟开采技术研究
以地质及矿床模型为基础,结合其它关键信息构造虚拟矿山,进行数字模拟开采,完成矿山长、中、短期开采计划编制、地下矿巷道标准断面设计、峒室设计、开拓设计、采矿方法设计、穿爆设计、通风设计、灾变应变预案等工作。
4、数字矿山的发展趋势
(1)实现生产过程管理和控制一体化。矿山生产过程管控一体化是指应用可视化技术,实现生产过程、工艺、设备、仪器的自动监测与控制。
(2)开发各种功能的矿山应用软件。必须针对不同的应用和矿山工程需求,研究开发适合不同用户、具有不同功能的矿山应用软件,如采矿CAD、虚拟矿山、采矿仿真、人工智能和科学可视化等软件工具。
(3)朝着构建生态矿业工程方向发展。生态矿业工程就是当人类开发矿产资源引起自然生态平衡破坏时,建立人为的生态平衡,构建生态矿业工程对实现可持续发展具有非常重要的现实意义。
(4)人工智能技术研究。自20世纪80年代中后期以来,人们已开始应用人工智能理论与技术来解决采矿工业中的各种实际问题,并逐步显示出无法取代的优越性。运用数据挖掘与知识发现、专家系统等人工智能技术实现生产调度指挥、资源预测、安全警示、突发事件处理等决策支持功能,实现矿山的智能化。
5、结论
我国既是采矿大国,又是资源消费大国。随着经济的高速发展和工业化进程的快速推进,中国对矿产资源的消费将持续呈现快速增长态势,将长期保持旺盛的需求。但是,中国矿产资源所面临的资源短缺,供应乏力的严峻形势,目前已经成为发展工业的瓶颈,如果这种势头继续发展下去,势必对国民经济的可持续发展产生深刻影响。因此,客观的实事求是的评价资源现状,充分合理的利用和保护资源,以建设数字矿山来改变和确保矿产资源长期稳定供给是中国矿业走可持续发展一条正确之路。
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