大型贯通测量设计

目录

前言 ........................................................................................................................... 1 1 芦北矿区概况 ....................................................................................................... 2 1.1 区域构造位置以及特征 .................................................................................... 2 1.2 井田构造特征 .................................................................................................... 2 2 贯通测量概述 ....................................................................................................... 3 2.1 贯通测量 ............................................................................................................ 3 2.2 井巷贯通允许偏差和误差预计参数 ................................................................ 4 2.2.1 贯通允许偏差的确定 ..................................................................................... 4 2.2.2 贯通测量误差预计 ......................................................................................... 4 3 第一贯通方案 ....................................................................................................... 8 3.1 贯通测量方法 .................................................................................................... 8 3.2 贯通误差预计 .................................................................................................. 11 3.3减小误差措施 ................................................................................................... 14 4 第二贯通方案 ..................................................................................................... 15 4.1 贯通测量方法 .................................................................................................. 15 4.1.1 平面控制测量方案： ................................................................................... 15 4.1.2 地下控制测量方案 ....................................................................................... 17 4.1.3 矿井联系测量方案 ....................................................................................... 17 4.1.4 地面及井下高程控制测量方案 ................................................................... 19 4.1.5 导入高程方案 ............................................................................................... 19

4.2 贯通误差预计 .................................................................................................. 19 4.2.1地面采用GPS布网时的贯通误差 .............................................................. 19 4.2.2 地下控制方案 ............................................................................................... 20 5 最优方案的选择 ................................................................................................. 24 5.1 在平面控制方面 .............................................................................................. 24 5.2 在井下控制方面 .............................................................................................. 24 6 结论和建议 ......................................................................................................... 26 致谢 ......................................................................................................................... 27 参考文献 ................................................................................................................. 28 附录A 译文 ....................................................................................................... 29 附录B 外文文献 ............................................................................................... 41

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前言

贯通测量，尤其是大型巷道贯通测量是矿山测量工作的一项重要工作，贯通工程质量的好坏，直接关系到整个矿井的建设、生产和经济效益，为了加快矿井的建设速度、缩短建井周期、保证正常的生产接替和提高矿井产量，经常采用多井口或多头掘进，这样就会出现两井间或井田的长距离巷道贯通测量，所以两井间贯通测量就成为了矿井生产中必不可少的一项工作[4]。

近50年来，随着电子技术、计算机技术、光机技术和通讯技术的发展，测绘仪器制造也得到了长足进展，其高科技产品代表之一就是电子全站仪。全站仪是当前比较流行，也比较实用的测绘仪器。应用全站仪与传统的科技手段和地质勘探技术理论相结合，在矿山勘探、设计、开发和生产运营的各个阶段，对矿区地面和地下的空间、资源和环境信息进行采集、存储、处理、显示、利用，将极大地提高资源勘探的效率，降低成本，减少人力物力，使矿区开采更加有效地进行。国际上矿山测量仪器正向着多功能、小型化、数字化和全自动化方向发展。

目前国内外两井贯通理论比较成熟，两井间贯通必须遵循以下原则：

1.在确定测量方案和方法时，应保证贯通所必须得精度，过高和过低得精度要求都是不可取得。

2.对完成得测量和计算工作均要有客观得检查，如：进行不少于两次独立测量；计算由两人分别进行或采取不同得方法，不同计算工具等。

在此，我们做了芦北矿两井贯通测量。矿井的顺利贯通加快了了矿井的建设速度，缩短了建井的周期、保证了正常的生产交替并且提高了矿井的年产量。

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康皎成：芦北矿两井贯通测量方案设计与精度估算

1 芦北矿区概况

芦北矿是由阳煤集团投资新建的大型现代化矿井，该矿区位于阳泉市一期总体规划区的东北部。该矿距离阳泉市区约28公里，建设规模为年产原煤300万吨，总投资约15亿元人名币，煤矿工业广场占地400亩，井田面积20.02平方公里，探明的资源储量为2.0845亿吨，矿井服务年限为52年，建设周期为2年。

芦北矿井田位于山西省昔阳县境内，井田地理坐标为东经113o33′～113o40′，北纬37o30′～37o39′，井田含地层为石炭系（海陆交互相含煤建造）本溪组，上石炭系太原组和下二叠系（陆相沉积）山西组，其主要含煤地层为太原组、山西组。含煤6-19层。

1.1 区域构造位置以及特征

芦北井田区域构造位于沁水坳陷的东北边缘北段，太行山隆起之西翼。基本构造形态为走向北北西，向南西西向倾斜的单斜构造。在此单斜又发育次一级呈“S”、“反S”型的波状褶曲影响可达20度以上。断层、褶曲轴向为北东，少数为北西。陷落柱较发育。

1.2 井田构造特征

芦北井田构造处于阳泉矿区地层走向由北西向南北方向的转折地带，先后经过三次应力的作用。先期为南北向的挤压应力，其后是东西向的挤压压力作用，后期为南北向的扭动应力作用。三次力的作用一次比一次强烈，每次都兼有南北方向的扭动，因而它的构造形态表现出双重性。井田东部的断层、褶曲主要表现为南北向特征；井田中不、西部的断层、褶曲又主要表现为东西向特征。总体上，全井田为走向北西向南西向倾斜的单斜构造。次一级的褶曲大多为北东向，少数为北西和南北向。断层主要密集于东部。

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2 贯通测量概述

2.1 贯通测量

采用两个或多个相向或同向的掘进工作面分段掘进巷道，使其按设计要求在预定地点彼此结合，叫做巷道贯通。在煤矿开采过程中,贯通测量是矿井建设发展的重要一环。由于贯通测量工作涉及地面和井下,不但要为矿山生产建设服务,也要为安全生产提供信息,以供管理者做出安全生产决策。贯通测量的任何疏忽都会影响生产,甚至可能导致事故的发生。因此，贯通测量是一项非常重要的测量工作，测量人员所肩负的责任是十分重大的。如果因为贯通测量过程中发生错误而导致巷道未能正确贯通，或贯通后结合处的偏差值超限，都将影响巷道质量，甚至造成巷道报废，人员伤亡等严重后果，在经济和时间上给国家造成重大的损失。因此，要求测量人员一丝不苟，严肃认真对待贯通测量工作。

贯通测量工作中一般应当遵循下列原则：

(1)要在确定测量方案和测量方法时，保证贯通所必须的精度，既不能因精度过低而使巷道不能正确贯通，也不能因盲目追求过高精度而增加测量工作量和成本。

(2)对所完成的每一步测量工作都应当有客观独立的检查校核，尤其要杜绝粗差。 贯通测量工作的主要任务包括[6]：

①根据贯通巷道的种类和允许偏差，选择合理的测量方案和测量方法。重要贯通工程，要进行贯通测量误差预计。

②根据选定的测量方案和测量方法进行各项测量工作的施测和计算，以求得贯通导线最终点的坐标和高程。各种测量和计算都必须有可靠的检核

③对贯通导线施测成果及定向精度进行必要的分析，并与误差估算时所采用的有关参数进行比较。若实测精度低于设计的要求，则应重测。

④根据求得的有关数据，计算贯通巷道的标定几何要素，并实地标定贯通巷道的中线和腰线

⑤根据掘进工作的需要，及时延长巷道的中线和腰线。定期进行检查测量和填图，并根据测量结果及时调整中线和腰线。

⑥巷道贯通后，应立即测量贯通实际偏差值，并将两边的导线连接起来，计算各项闭

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合差。还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。

⑦重要贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析，作出技术总结。

2.2 井巷贯通允许偏差和误差预计参数

2.2.1 贯通允许偏差的确定

井巷贯通一般分为一井内巷道贯通、两井之间的巷道贯通和立井贯通3种类型。凡是由一条导线起算边开始，能够敷设井下导线到达贯通巷道两端的，均属于一井内的巷道贯通。两井间的巷道贯通，是指在巷道贯通前不能由一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线，而只能由两个井口，通过地面联测、联系测量，再布设井下导线到待贯通巷道两端的贯通。立井贯通主要包括从地面及井下开凿的立井贯通和延深立井时的贯通[1]。

贯通巷道接合处的偏差值，可能发生在3个方向上： (1) (2) (3)

水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差。 水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差?x。 竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差?h

以上三种偏差中，第一种偏差只对贯通在距离上有影响，对巷道质量没有影响；后两种偏差?x和?h对于巷道质量有直接影响，所以又称为贯通重要方向的偏差。

井巷贯通的允许偏差值，主要根据工程的需要，按井巷的种类、用途、施工方法及测量工作所能达到的精度确定。在一般情况下可以采用如下数值：

平巷或斜巷贯通时，平巷或斜巷贯通式，中线间的允许偏差可采用0.3-0.5m，腰线间的允许偏差值可采用0.2m。

立井贯通时，全断面开凿井同时砌永久井壁，井筒中心间的允许偏差可采用0.1m，小断面开凿时，可采用0.5m。

立井贯通全断面掘砌，并在破保护岩柱之前预安罐梁罐道时，井筒中心间允许偏差可采用0.015-0.03m。

2.2.2 贯通测量误差预计

井巷贯通工程的质量对矿井建设和生产有重大影响，因此必须按《规程》规定，认真进行设计和精心组织工程施工

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对于大型贯通工程最好采用以下方法： (1) 采用光电测距导线建立地面独立控制。 (2) 采用陀螺全站仪进行矿井定向

(3)

井下贯通导线应合理地加测陀螺定向边，并进行平差。

2.3 两井间巷道贯通误差预计参数

（1） 测量误差引起贯通相遇点K在水平重要方向上的误差预计公式 ①地面控制采用莱卡精密导线测量方案时的误差预计公式 测角误差的影响

MM?上x?上=???R2yi （2-1）

量边误差的影响 M2xl上???ml上cos2?（2-2）

或 M22xl上???上?lcos2??b上L2x （2-3） 式中m?上——地面导线测角中误差；

Ryi——各导线点与K点连线在y轴上的投影长度

ml——导线量边误差；

L——导线边长； Lx——两定向连接点的连线在x轴上的投影长度；

?上——地面导线量边偶然误差系数；

b上——地面导线量边系统误差系数；

?——各导线x轴之间的夹角。

②定向误差引起K点在x轴上的误差预计公式

M1x0???ma0?Ry0 （2-4）式中ma0——定向误差，即井下导线起算边的坐标方位角中误差； Ry0——井下导线起算点与K点连线在y轴上的投影长度。 ③井下导线测量误差引起K点在x轴上的误差预计公式 测角误差的影响： Mm?下x?下????R2y下 （2-5）

式中 m?下——井下导线测角中误差；

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Ry下——井下导线各点与K点连线在y轴上的投影长度。 若导线独立测量n次，则n次测量平均值的影响为：

Mx?下=?'Mx?下n （2-6）

量边误差的影响：M′xl下=?m2lcos2?i （2-7） ?1i'n式中 mli为井下光电测距的两边误差

?i'为导线各边与x轴的夹角

④各项误差引起K点在x轴上的总中误差预计公式

22222MxK=?Mxl上?Mx?上?Mx0?Mx?下?Mxl下 （2-8）

如果以上观测都独立进行两次的话那么 MxK= ?1Mxl上2?Mx?上2?Mx02?Mx?下2?Mxl下2 （2-9） 2（2）测量误差引起贯通相遇点K在高程上的误差预计公式 ①地面水准测量误差引起K点在高程上的误差预计公式

《规程》规定，井口水准点的高程测量，应按地面四等水准测量的精度要求施测。四等水准支导线往返测的高程平均值的中误差为[5]：

Mh上=?10L(mm) （2-10）

式中 L——水准线路的单程长度，km

②导入高程误差引起K点在高程上的误差预计公式

Mh0=??h （2-11） 22式中△h为两次独立导入高程的互差。《规程》规定△h≤③井下水准测误差引起K点在高程上的误差预计公式 a. 按单位长度高差中误差估算：

h；h为井筒深度。 8000Mh=?mh0R （2-12）

式中 mh0——单位长度高差中误差，系按实测资料求得的数值； R ——水准路线的长度，km b.按下表的精度要求估算：

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表2- 1井下四等水准误差表 Tab.2-1 Underground levels errors table

水准支线往返测量的高差不符值（mm）

闭、附和路线的高程允许闭合差（mm）

?50R ?50L

井下水准测量的允许闭合差为?50R（mm），所以一次（单程）独立测量的中误差为：

M′h=?5022R??18R(mm) （2-13）

式中 R——水准路线的长度，km

若进行n次独立测量，则n次测量平均值的中误差为：

'Mh Mh =? （2-14）

n④斜巷中高程测量引起的误差，按《规程》规定的限差推算，一次测量的高程中误差为：

Mh = ±50l （2-15） ⑤各项误差引起K点的高程上的总中误差预计公式

2222MhK= ?Mh上?Mh0?Mh?Mh （2-16）

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3 第一贯通方案

3.1 贯通测量方法

在地面两个近井点选用GTS-102N全站仪进行测量，依据《煤矿测量规程》、《三角高程测量规范》，确定贯通容许误差为：垂直方向±0.20m,水平方向±0.5m

（1）平面控制测量方案：地面控制网是地下工程特别是矿井贯通工程正确性的基础。地面控制测量的基本任务是根据地下工程特点和需要，在地面布设一定形状的控制网，并精密测定其地面位置。地面控制测量的目的是为了控制全局，限制测量误差的传递和积累，保障测量工作的相对精度[8]。 施测方法：我们使用的是导线网，把导线布设成网形或闭合环形。5″复测导线,施测等级四等,使用仪器为智能型全站仪，作业限差按照7″经纬仪导线的限差来进行[7]。

（2）地下控制测量方案：由于是在井下巷道中测量，所以不能像地面那样布置成三角或三边网、边角网，智能设立导线或导线网作为井下平面测量控制。所以，井下平面控制测量实际上就是导线测量，我们采用和井上控制测量相同的方法来进行井下平面控制测量。

（3）矿井联系测量方案：为了将地面坐标导入井下，我们在主副井之间采用两井定向，具体做法如下：地面设立连接点Ⅰ、Ⅱ、近井点K, 通过联系测量将地面的平面坐标、方位角及高程传递到井下永久点上,作为井下控制测量起始数据。井口水准基点的高程测量,按四等水准测量的精度要求测设。作业限差如表3所示。

表3-1 水平方向观测要求及限差表

Tab.3-1 Horizontal observation requirements and Tolerance

同一方向

光学测微

半测回归

等级

仪器类型 观测方法

测回数

两次重合

零差

读数之差

四等

J2

方向

9

3

8

13

9

2C互差

互差

一测回内

值各测回

联系测量的具体做法如下图所示：

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图3-2两井定向示意图 Fig.3-2 Two wells directional map

在两个立井个悬挂一根垂球线A和B，由地面控制点布设导线测定两垂球线A、B的坐标，内业计算时，首先由地面测量结果求出两垂球线的坐标，xA、yA、xB、yB，并计算出A、B连线的坐标方位角?AB和长度cAB

B?yA?AB?arctany (3-1)

xB?xAcAB??xAB2??yAB2 (3-2)

因地下定向水平的导线构成无定向导线，为解算出地下个点的坐标，假设A为假定坐标系的原点，A1边位假定坐标纵轴

x'轴方向，由此可计算出地下各点 在假定坐标系

中的坐标，并求出A、B连线在假定坐标系中的坐标方位角?AB'及长度cAB'，即

?'=arctanAByB' (3-3) 'xBc?AB?(x?b)2?(y?B)2 (3-4) ?c?cAB?(c?AB?Hc) (3-5) R式中H——竖井深度

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R——地球的平均曲率半径。

?c应小于地面和地下连接测量中误差的2倍。则?A1=?AB???AB

依此可重要计算出地下各点的坐标，由于测量误差的影响，地下求出的B点坐标与地面测出的B点坐标存有差值。如果其相对闭合差符合测量所要求的精度时，可进行分配，因地面连接导线精度较高，可将坐标增量闭合差按边长或坐标增量成比例反号分配给地下导线各坐标增量上。最后计算出地下各点的坐标。

风井联系测量，我们采用了一井定向的方法。具体方法类似两井定向方法，不同之处在与一井定向采用一井内投入钢丝。

（4）地面及井下高程控制测量方案：井下高程控制分为Ⅰ级和Ⅱ级控制， Ⅰ级控制是为了建立井下高程测量的首级控制，其精度较高，基本上能满足贯通工程在高程方面的精度要求，Ⅱ级水准测量的精度较低，作为Ⅰ级水准点的加密控制，主要是为了满足矿井生产的需要。

操作方法：利用全站仪进行四等测三角高程进行。施测前必须对所使用的仪器进行检校，检校完后将仪器架在测站上，中丝法对向观测三测回。井下高程测量使用的仪器、工具与地面高程测量基本一样, 测量等级:五等电磁波测距三角高程。

（5）井下导线高程测量方案：因为b1—L25属于斜巷，所以我们采用三角高程测量，因为L25—L1属于平巷，所以我们采用传统水准测量。

（6）导入高程方案：为使地面与地下建立统一的高程系统，应通过斜井、平硐或竖井将地面高程传递到地下巷道中，该测量工作称为高程联系测量（也可称为导入高程）。因为是立井，所以我们才用的是长钢尺法导入高程。具体方法如下：将经过检定的钢尺挂上重锤（其重力应等于钢尺检定时的拉力），自由悬挂在井中。分别在地面与井下安置水准仪，首先在A、B点水准尺上读取读数a、b，然后在钢尺上读数m、n（注意，为了防止钢丝上下弹动产生读数误差，地面与地下应同时在钢尺上读数），同时测定地面、地下的温度t上和t下。由此可求得B点高程:

HB?HA?[(m?n)?(b?a)???li] (3-6)

式中??l为钢尺改正数总和(包括尺长改正、温度改正、自重伸长改正)。其中钢尺温度改正计算时，应采用井上下实测温度的平均值。钢尺自重伸长改正计算公式为：

?l?rll(l'?) (3-7) 10E210

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式中l——钢尺长度，l=m-n

l'——钢尺悬挂点至重锤端点间长度，即自由悬挂部分的长度；

r——钢尺的密度，r=7.8g/cm3

E——钢尺的弹性模量，一般取为2?106kg/m2

当钢尺悬挂重量与钢尺检定时的拉力不相同的话，还应加入拉力改正。

3.2 贯通误差预计

因为我们测量采用的是GTS-102N全站仪进行测量，它的测角中误差m?为2″，测距精度为±（2mm+2ppm×D）m.s.e.

（1） 贯通相遇点K在水平重要方向x上的误差预计：

①地面光电测距导线的测角和测边误差引起K在x轴上的误差预计： 根据该矿300条导线4个测回的实测资料分析： 取测角中误差m?上=?5.0?? 测角误差的影响： Mx?上=?M?上??R2yi=±

5.0??5.0??×37961287=±×6161=0.149m

206265206265因为进行的是两次独立测量所以测角误差的影响 Mx?平上=0.149=0.105m 2测边误差的影响

地面量边误差：按导线平均边长500m，按我们使用的GTS-102N全站仪的测距标称精度取ml上=0.002+2×10?6×500=±3mm

具体的导线与X轴之间的角列表如下:为了避免图纸的混乱，我们没有在图上进行标出，我们在下表列出：

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表3-3 导线与X轴之间的夹角以及余弦值

Tab.3-3 Conductors and the angle between the X axis and the cosine

编号

?

cos?

KS1 160°09′14″ -0.940 S1S2 180°00′00″ -1 S2S3 195°26′01″ -0.964 S3S4 150°09′26″ -0.866 S4S5 197°45′22″ -0.952 S5S6 162°23′45″ -0.954 S6S7 102°51′47″ -0.225 S7S8 96°01′07″ -0.105 S8S9 100°47′04″ -0.187 S9S10 81°11′03″ -0.156 S10S11 96°09′18″ -0.105 S12S13 64°33′35″ 0.431 S13D

335°52′27″

0.914

K点在x方向上的误差大小为：

M2xl上???m2l上cos?=±9?10?6?6.532=0.008m 因为进行的是两次独立测量，所以

Mxl上平=0.0082=0.006m ②定向误差引起K点在x轴上的误差预计：

主副井两井独立两次定向平均值的误差所引起的K点的误差

Mx0?风??12?m?R1a0y0?主??2?206265?32?261.8255?0.028m ③井下导线测量误差引起K点在x轴上的误差（角度独立测量两次） m?下——井下导线测角中误差，我们这里取7″ 测角误差：

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由上表可计算出：量边误差引起的

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M?下x?下??m?2?R2y下= ?7206265285707295=0.222m

量边误差的影响：

按导线平均边长200m，根据仪器的标称精度ml下=0.002+2×10-6D=±2.4mm。 M′xl下=??nm2licos2?i'=0.008m 1因为进行的是两次独立测量所以算术平均值的中误差为： M′xl下= 0.0082=0.006m ④各项误差引起K点在x轴上的总中误差预计公式

MxK=?M22222xl上?Mx?上?Mx0?Mx?下?Mxl下

=±0.0062?0.1052?0.0282?0.2222?0.0062 =±0.247m

⑤贯通在水平重要方向x上的预计误差（取2倍的中误差）

Mxk??2Mxk?2?0.247?0.494m

（2） 测量误差引起贯通相遇点K在高程上的误差预计公式 按规程限差反算四等水准测量每1km的高差中误差m公里上=

2022=±7mm ①地面水准测量误差引起的K点高程误差。即

MH上=?m公里上L??0.0076.8??0.018m

②导入高程引起的K点高程误差。即

MH0风=?H8000?122??4508000?122?0.020m MH0主=?H8000?1600122??8000?22?0.027m ③井下三角高程测量引起的K点高程误差

MH三=?m公里三L??0.0326.4?0.08m

④贯通在高程上的中误差（以上各项高程测量均独立进行两次）

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MHK平??1M2H上+M2H0风+M2H0主+M2H三=0.063m 2⑤贯通在高程上的误差预计。即

MHK预=2MHK平=?2?0.063=?0.126m

（4）高程测量的误差主要来源于三角高程测量误差和高程导入所造成的，三角高程测量误差主要靠细心，比如用望远镜瞄准时要瞄准中心,水准管的气泡要居中,在巷道中测量时镜站的照明要好。而高程导入误差的主要来源有：

①气流对垂球线和垂球线的作用 ②滴水对垂球线的影响 ③钢尺的弹性作用

④垂球线的摆动面和标尺面不平行 ⑤垂球线的附生摆动

3.3减小误差措施

为了减小误差，我们采取了以下措施：

（1）尽量增大两垂球线间的距离，并选择合理的垂球线位置。例如使两垂球线连线方向尽量与气流方向一致。这样尽管沿气流方向的垂球线倾斜可能较大，但是最危险的方向（即垂直于两垂球线连线方向）上的倾斜却不大，因而可以减少投向误差。 （2）适当加大垂球重量，这样可以减小晃动

（3）摆动观测时，垂球线摆动的方向应尽量与标尺平行，并适当增大摆幅，但不宜超过100mm

根据相关规程，要求贯通在水平方向上的误差小于0.5m，在高程方向上的误差小于0.2m，所以第一套预计方案满足要求，但是精度较差.

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4 第二贯通方案

4.1 贯通测量方法

4.1.1 平面控制测量方案：

（1）施测方法：采用GPS进行平面控制。下面我们就介绍一下用GPS机型控制的特点：GPS测量的特点是对点间的边长没有限制，也不要求两点间通视，而且点位精度均匀。它与常规方法相比，具有很大的优越性和灵活性，适合各种地下工程的地面控制测量，尤其适合山岭地区大型隧道和跨河，跨海隧道的地面控制测量[2]。 （2）网点应满足一定的精度要求

合理地确定施测精度标准，既能保证当前工程的需要，又留有适当的余地，同时考虑今后其他工程的可能需要，以便节省人力、物力，提案高工作效益，加快施测进度。

（3）遵循统一的测量规范、按等级标准设计和作业

GPS测量定位速度快、相对定位精度高、工作时间短、效益好，是现代的测量方法，必须遵循统一的测量规范，按等级标准设计和作业。国家质量技术监督局发布的《全球定位系统（GPS）测量规范》中，GPS按其精度划分为六个等级，见下表

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表4-1 GPS测量等级划分 Table. 4-1 GPS grade classification

级别

A A A B C D E

固定误差/mm

比例误差系数

?3 ?5 ?8 ?10 ?10 ?10

?0.01 ?0.1 ?1 ?5 ?10 ?20

工程控制网一般属D级或E级，相当于国家三等网和四等网。GPS网布设时，除了联测测区内高级GPS点外，不必按常规测量方式逐级布网，可根据实际需要，采用相应的等级规定一次完成全网的布点和施测。当测区内无高级GPS点时，可与测区内或附近的国家大地控制点连测。 (4)网形设计

GPS网形设计是施测方案的基础，它侧重考虑如何检核GPS数据质量和保证点位精度。为了检核GPS数据质量，GPS网应当构成闭合环状。闭合环有同步环和异步环之分。两台接收机同时观测相同的卫星，所得同步观测资料可以解算出两站之间的一条基线响亮，将不同时段观测的各基线构成的闭合环叫做异步环。3台接收机同时观测相同的卫星，所得的同步观测资料解算出3个基线响亮构成三角形同步环路，其中只有两条是独立的，一般用K台接收机同步观测时，可解算出k(k-1)/2条基线响亮，其中只有k-1条是独立的。同样，由若干条独立基线构成的闭合环也叫异步环。同步环中由各基线向量构成的坐标闭合差之和等于零，否则基线解算结果有粗差。测量中通常用增加多条观测或附加条件的方法，采用最小二乘法进行平差，以提高点位的精度并增加其可靠性。由独立基线构成的闭合环或增加观测的时段数都可产生多余观测。多余观测数的计算是由独立基线数减去待定点数。

设计中总的观测点为m，用k台接收机，在各点做n次观测，则同步观测的次数

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辽宁工程技术大学毕业设计（论文）

s=mn/k,独立基线向量数b=(k-1)s=(k-1)mn/k.

布设GPS网时应当由异步闭合构成区域性的子环路，然后由若干子环路在构成覆盖整个测区闭合的网环路。每个子环路可以作为施测方案分期观测的依据。每个子环路观测结束后，便可及时评定GPS数据质量。

在GPS网设计时应进行时段设计。时段越长，越有可能选取图形强度较好的星组的观测数据。由于卫星的运动和测站随地球自转运动，卫星相对测站的几何图形在不断变化，星组中卫星更替造成时段的自然分段，每一个时段称为一个子时段。为了使观测能处于最佳时段，在技术设计时，可更具测站的概略坐标及卫星星历作外推预报，计算出观测时一天的图形强度因子，找出间隙区，选择最佳观测时段。

在GPS网设计时，应尽可能多与高级GPS控制点或国家测设的三角点、水准点进行连测，以便提供数据处理的基准值和成果测量的外部检核。

4.1.2 地下控制测量方案

地下控制方案我们选择使用导线网作为井下平面测量控制，地下导线测量的作用是以必要的精度建立地下的控制系统，并依据该控制系统可以放样出隧道（或巷道）的掘 进方向。

与地面导线测量相比，地下工程中的地下导线测量具有以下特点：

1.由于受巷道的限制，其形状通常形成延伸状。地下导线不能一次布设完成，而是随着巷道的开挖而助教向前延伸。

2.导线点有时设于巷道顶板，需采用点下对中。

3.的开挖，先敷设边长较短、精度较低的施工导线，指示巷道的掘进，而后敷设高等级导线对低等级导线进行检查校正。 4.地下工作环境较差，对导线测量干扰较大。

（1）施测方法:采用与方案一相同的方法，即智能设立导线或导线网作为井下平面测量控制。所以，井下平面控制测量实际上就是导线测量。

4.1.3 矿井联系测量方案

联系测量：通过平硐、斜井以及立井将地面的平面坐标系统及高程系统传递到地下，使地面与地下建立统一的坐标系统，该项工作称为联系测量。联系测量工作的必要性在与：

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康皎成：芦北矿两井贯通测量方案设计与精度估算

①保证地下工程按照设计图纸正确施工，确保巷道的贯通。

②确定地下工程与地面建筑物、铁路、河湖等之间的相对位置关系，保证采矿工程安全生产，同时及早采取预防措施，使地面建筑物、铁路免遭重大破坏。

立井平面测量的任务是确定地下导线起算边的坐标方位角和地下导线起算点的平面坐标。高程联系测量的任务是评定地下高程基点的高程。其中测定地下导线起算边的坐标方位角是很重要的环节，而且它对导线终点位置的影响是很大的。我们通常将立井平面联系测量简称为立井定向[10]。

方法二与方法一基本相同，但是在方案二中定向我们加测了陀螺边。在井下我们总共加了S1S2、S2S3、S3S4、S3S4四条陀螺边（具体见图纸）

陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪解和结合在一起的仪器。它利用陀螺仪本身的物力特性及地球自转的影响，实现自动寻找真北方向，从而测定地面和地下工程中任意测站的大地方位角。在地理南北纬度不大于75度的范围内，它可以不受时间和环境等条件限制，实现快速定向。陀螺经纬仪的一次测定作业过程如下：

在地面已知边上测定仪器常数以及待定边上测定陀螺方位角?T需进行多次，而每次的作业过程是相同的。该作业过程称为陀螺方位角的一次测定。其作业步骤如下：

在测站上整平对中陀螺经纬仪，以一个测回测定待定边或已知边的方向值，然后将仪器大致对正北方。

粗略定向（测定近似北方向）。锁紧灵敏部，启动陀螺马达，待达到额定转速后，下放陀螺灵敏部，用粗略定向的方法测定近似北方向。完毕后制动陀螺并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方向位置，固定照准部。

测前悬带零位观测。打开陀螺照明，下放陀螺灵敏部，进行侧前悬带零位观测，同时用秒表记录自摆周期T。零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部。

精密定向（精密测定陀螺北）。采用有扭观测方法（如逆转点法等）或无扭观测方法（如中天法、时差法、摆幅法等）精密测定已知边或待定边的陀螺方位角。

测后悬带零位观测。

以一个测回测定待定边或已知边的方向值，测前测后2次观测的方向值的互差J2和J6级经纬仪分别不得超过10′和25′。取测前测后观测值的平均值作为测线方向值。

陀螺仪悬带零位观测

当陀螺马达不转动并且灵敏部下放时，陀螺灵敏部受悬挂带和导流丝的扭力作用而产

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辽宁工程技术大学毕业设计（论文）

生摆动的平衡位置应与目镜分划板的零刻划线重合，该位置称为悬带零位（也称无扭位置）。如果摆动的平衡位置与目镜分划板的零刻划线不重合，则用“零”线来跟踪灵敏部时，悬挂带上的扭矩不完全等于零，会使灵敏部的摆动中心发生偏移，将使测定的螺旋北方向带有误差。所以，在螺旋仪开始工作之前和结束后，均要进行悬带零位观测。

测定悬带零位时，应将经纬仪整平并固定照准部，然后下陀螺灵敏部并从读数目镜中观测灵敏部的摆动（当陀螺仪较长时间末运转时，测定零位之前，应将马达开动几分钟预热，然后切断电源，待马达停止转动后再放下灵敏部），在分划板上连续读3个逆转点读数?1、?2、?3（以格计），估读到0.1格。按下式计算零位??1?1??3(??2） 22如悬带零位超过?0.5格就要进行校正，如陀螺定向时测前测后所得的零位变化超过0.3格时，应按公式??????加入零位改正数。

4.1.4 地面及井下高程控制测量方案

施测方法：方案二采取的是与方案一相同的测量方法。

4.1.5 导入高程方案

我们这里仍然采用长钢尺法导入高程，方法同方案一，在此不作赘述。

4.2 贯通误差预计

4.2.1地面采用GPS布网时的贯通误差

在将GPS用于两井间巷道贯通测量时，可选用E级网或D级网精度来测设两井井口附近的近井点，而且两井近井点之间应尽量通视，如图纸所示，南梁、D为两井的近井点，K点为贯通相遇点，这时由于地面GPS测量误差所引起的K点在x轴方向上的贯通误差可按下列公式估算[3]

Mx?上??MsABcos??AB

式中MSAB—近井点K和D之间的边长中误差，按MSAB=?a2?(bS)2计算 a— 固定误差，对于D级及E级GPS网，a≤10mm；

b— 比例误差系数，D级GPS网，b≤10×10?6；E级GPS网，b≤20?10?6；

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康皎成：芦北矿两井贯通测量方案设计与精度估算

??AB—两近井点连线与贯通重要方向X轴之间的夹角。 按上面的式子在图中确定相应的参数则有：

我们采用的GPS是天宝5700，所以其中的a=0.003m，b=0.5×10?6m 所以MSAB=±0.0032?(0.5?10?6?4323)2=±0.004m

Mx?上??MsABcos??AB=±0.004×0.629=±0.003m

4.2.2 地下控制方案

我们加测了三条陀螺边,b2—b3、L28—L27、L4—L3、L1—A三条陀螺边，其中b1—b 3为支导线，而剩下L28—L27、L4—L3之间构成方向附合导线，L4—L3、L1—A构成方向附合导线我们将b1—b3这条陀螺边称为S1，依次为S2、S3、S4。

对于S2和S3之间的导线点，我们先将坐标原点移到导线的平均坐标点上，也就是导线的重心上，我们先将之间的导线点的坐标列表如下：

表4-2各导线点的坐标 Table. 4-2 The coordinates of the wire

编号 L28 L27 L26 L25 L24 L23 L22 L21

表4-3各导线点的坐标 Table. 4-3The coordinates of the wire

编号 L20 L19

X

86539.7015 86539.7015

Y

104744.5000 104453.1803

X 85234.6717 85408.3690 85528.2937 85735.5297 85983.1400 86151.6635 86303.2680 86439.2884

Y

104744.2799 104744.5032 104744.2544 104744.8805 104744.7425 104744.4385 104744.4385 104744.7911

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辽宁工程技术大学毕业设计（论文）

L18 L17 L16 L15 L14 L13

86539.7015 86539.7015 86539.7015 86539.7012 86539.7015 86539.7015

104163.1313 103871.1704 103579.9484 103288.0201 102996.4667 102705.2952

表4-4各导线点的坐标 Table. 4-4The coordinates of the wire

编号 L12 L11 L10 L09 L08 L07 L06 L05 L04 L03

283 X

86539.7015 86539.7903 86539.7903 86539.7903 86828.3617 87116.4723 87298.7672 87522.4548 87660.6201 87792.3356

Y

102414.1460 102123.3913 101831.5142 101539.6218 101539.7370 101539.7625 101539.4116 101539.4477 101540.0988 101539.7391

由上表得出：x0??x26283i?2249479?86518.4231 26 y0??y26i=

2684904?103265.5385 26然后再图上找出这个点，然后将坐标原点平移到这个点。过这个点做出新的坐标轴称为ε，然后在图中作出从L28、L27?L3到新轴的垂线（如图纸所示）

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康皎成：芦北矿两井贯通测量方案设计与精度估算

对于S3和S4之间也如以上操作：

表4-4各导线点的坐标 Table. 4-5The coordinates of the wire

编号 X Y

L3 87792.3356 101539.8016 L2 87938.5277 101539.7370 L1 87939.3467 101571.9529 L0 87932.8738 101591.2535 LC 87936.4519 101640.6298 LB 87960.0608 101650.0000 A

88000.0000

101650.0000

由上表得：

x0=87928.510

y0=101597.600

找出相应的坐标，然后过此点做出新的轴?2，如图纸所示： 则m?下——井下导线测角中误差，我们这里取7″ （1）贯通相遇点K在水平重要x方向上的误差预计 ①测角误差：

Mx?下??m?下2?2?Ry下= ?15206265210072680=0.163m ②测边误差：量边误差的影响：

按导线平均边长200m，根据仪器的标称精度ml下=0.002+2×10-6D=±2.4mm。 M′xl下=??nm2licos2?i'=0.008m 1因为进行的是两次独立测量所以算术平均值的中误差为： M′0.008xl下= 2=0.006m ③定向误差引起K点在x轴上的误差预计公式 : 两井定向一次定向中误差

m?0

M1x0主???ma0?R1y0=?20626516″261.8255=0.020m

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辽宁工程技术大学毕业设计（论文）

④各项误差引起K点在x轴上的总中误差预计公式

222MxK=?M?2x上?Mx0?Mx?下?Mxl下 =?0.0032?0.0202?0.1632?0.0082 =±0.164m

⑤贯通在水平重要方向x上的预计误差（取2倍的中误差）

Mxk??2Mxk?2?0.164?0.328m

（3） 测量误差引起贯通相遇点K在高程上的误差预计公式

因为在井下和井上高程采用的方法和方案一相同，那么误差预计应与方案一相同，如下：

①地面水准测量误差引起的K点高程误差。即

MH上=?m公里上L??0.0076.8??0.018m

②导入高程引起的K点高程误差。即

MH0风=?H14501?????0.020m 800022800022MH0主=?H16001?????0.027m 800022800022③井下三角高程测量引起的K点高程误差

MH三=?m公里三L??0.0320.980?0.032mm

④井下水准测量引起的K点高程误差

MH水=?m公里水L??0.0155.5?0.035m

④贯通在高程上的中误差（以上各项高程测量均独立进行两次）

MHK平??=?1M2H上+M2H0风+M2H0主+M2H三+M2H水 210.0182+0.0202+0.0272+0.0322+0.0352=0.043m 2⑤贯通在高程上的误差预计。即

MHK预=2MHK平=?2?0.043=?0.086m

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5 最优方案的选择

经过上述两套方案的讨论，发现两套方案在精度上都满足需要。但是在下面几点上B方案明显优于A方案：

5.1 在平面控制方面

①平面控制的精度

对于全站仪导线做控制，有很多缺点，首先，测站间必须通视，用人多，测量周期长，且受时间、其后、地形等因素限制，而且用人多所以费用也比较高，相对于全站仪来说，现在流行的GPS精度定位高，可以更加准确的测量出相应的数据，而且观测时间短，测站间无需通视，可提供三维坐标，且不受时间、其后、地形等因素的影响。

②工程预算

控制测量时各类工程建设过程中重要的基础技术工作，传统的大地控制测量方法包括闭合导线、三角网锁、双导线、主副导线、支导线、导线加三角网锁等。高程测量采用水准测量和三角高程测量，多采用三角高程测量。这些传统测量方法的外业测量时间长、需要投入人力较多且效率低下，而且费用较高，精度较低。

5.2 在井下控制方面

①测量精度：方案一采用的是7″导线网来做的控制，控制精度满足精度需要，在水平方向的贯通误差是0.466m，在高程上的贯通误差是0.126m，满足规程规定的在水平方向的贯通误差小于0.5m，在高程上的贯通误差小于0.2m的精度要求，方案二采用的是15″导线加测陀螺边的方法，在水平方向的贯通误差是0.328m，在高程上由于和方案一采用相同的方法，所以在高程上的贯通误差也是0.126m，在方案二中我们加测了S1、S2、S3、S4四条陀螺边，由于陀螺边的加测，使我们的贯通精度大大的提高[9]。 ②测回数

在第一套方案中，由于我们只是采用的7″导线网作为井下贯通的控制网，所以我们需要多测几个测回才能保证测量的精度，而方案二中由于我们采用的是15″导线加测陀螺边的方法，所以我们采用导线独立测量两个测回，然后加测陀螺边就能满足精度的需要，所

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以方案二的应用使测量工作更加的简单，而且在工程预算方面，方案二的使用，也使测量成本大大的降低。

综上所述，B方案在精度方面及工程预算方面都要优于A方案，说明采用新技术、新一期，不仅精度比常规仪器的方法要高出很多，而且在资金、人员使用上都要节省。所以本次贯通测量选用B方案。

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6 结论和建议

贯通测量的好坏，固然决定于贯通质量的好坏,固然决定于所选择的贯通方案和测量方法是否正确,但更重要的是实际施测工作的质量。一方面在重要贯通工程开始施测前,要充分做好人员准备,另一方面要切实抓好质量保证体系的贯彻落实。除此之外,还要注意采取如下措施:

(1)提高控制测量的精度。

(2)测量过程中,提高仪器对中精度,如使用四联脚架法施测。

(3)在斜巷中测角时,注意对中精度和仪器整平的精度,每测回重新对中整平。 (4)矿山井巷易受地质条件限制形成短边巷道,建议使用陀螺全站仪加测短边陀螺方位角,提高贯通精度。

(5)在巷道中,由于顶板淋水等原因,导线点的标识有时不清楚。专门制作导线点标志牌,实行挂牌管理。

(6)小断面掘进,当贯通距离剩余20 m以上时,采取小断面掘进,提高贯通段巷道质量。

通过阳煤集团芦北矿两井贯通的实例，我们可以总结出大中型贯通测量应遵循的一些基本原则：

（1） 大中型贯通施测前，应进行贯通测量方案设计和贯通测量误差预计。 （2） 贯通测量施测过程中，应采用一些有效的技术手段，如三架联测法等来提高导

线观测精度。

（3） 从贯通测量的外爷观测到内业计算，都应坚持用多余的数据进行检校的原则，

以提高测量成果的可靠度。

总之，只要抓好贯通测量中的每一个环节工作，就能保证每一个贯通工程都。 能实现准确贯通，使测量真正起到“眼睛”的作用

通过此次大型贯通，我学到了很多东西，而且也将很多我们课堂上所得的知识应用到了现实的贯通上，实现了真正意义上的理论实践想结合。而且从这次贯通中，我们都取得了丰富的贯通实践经验，同时也给我们这样一个启迪：对于大型的贯通工程，首先应根据工程的限差要求进行误差预计，采用合理先进的测量方法和测量手段；并在施测过程中严格执行测量规程，贯通工程就一定会达到预期的效果。

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致谢

四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。您不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢马智伟、刘海勤等同学的指导和帮助；感谢测绘学院所有老师对我四年孜孜不倦的教诲，在此

表示深深的感谢。没有他们的帮助和支持是没有办法完成我的学士学位论文的，在此祝愿各位老师身体健康，万事如意，同学们学业有成，前程似锦！

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参考文献

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［2］徐绍铨，张华海，杨志强,（等）.GPS测量原理及应用［M］.武汉：武汉大学出版社，2003. ［3］刘大杰，施一民，过静珺，（等）.全球定位系统的原理与数据处理［M］.上海：同济大学出版社，2003.

［4］张国良，朱家钰，顾和和，（等）.矿山测量学［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2003.

［5］中国统配煤矿总公司生产局.煤矿测量手册［M］.北京：煤炭工业出版社，1998. ［6］董秀桃，郭玉社.提高大型贯通工程测量精度得方法［J］矿业快报，2003,(3);5-7. ［7］叶小明，凌模.全站仪原理误差［M］.武汉:武汉大学出版社，2004.

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［9］李青岳，陈永奇主编.工程测量学［M］.北京：测绘出版社，1995.6

[10]Foster and C.Kesselman.The Grid:Blueprint for a New Computing Infrastuctrure,Morgan Kaufmann,SanFransisco,CA,1999.

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附录A 译文

矿山测量的昨天、今天和明天

摘要

本文综述了测绘学科的最新进展，给出了传统测绘学的概念和特征，主要论述了测绘学科新技术的发展现状，对全球定位系统、卫星重力测量、遥感、地理信息系统、宽带网络和虚拟现实这几项新技术分别给出其定义、学科特征和最新进展动态。文中最后给出了测绘学的现代概念，阐述了测绘学科正在向地球空间信息科学跨越和融合。

关键词：测绘学；全球定位系统；卫星重力；地理信息系统；遥感；地球空间信息学

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1 矿山测量学的兴起和发展简况

矿山测量学科的发展是与社会的需求和科学技术的发展、进步密切相关的，并且显示出不同的时代特点和内涵。尽管矿山测量工作几百年前、甚至上千年前就已存在，但作为一门独立的学科出现则是近一百多年的事。矿山测量作为一门独立的学科是始于德国、前苏联和东欧等国的。在德文中，“矿山测量术”一词为Markscheidekunst，它的原意是地界(Mark)划分(Scheide)术(Kunst)。传入俄国后，虽然有些学者曾建议改称为“矿山儿何学”，但由于矿山测量一词已叫习惯，很难更改。矿山测量的俄文是MapKme访JmpckoBo。在德国、俄国(包括独联体的国家)和东欧一些国家，矿山测量科技一直很受重视，发展较快例如：在德国的克劳斯托(Clausthal)技术大学，俄罗斯的莫斯科矿业大学、新西伯利亚大学，乌克兰的顿湟茨克工业大学，波兰的AGH科技大学(原克拉科大矿冶大学)，捷克的俄斯特拉发(Ostrava)技术大学，匈牙利的米什科尔茨(Miskolc)大学等都设立有矿山测量或工程测量(大地测量)与矿山测量学院(系)，可授予矿山测量学的学士、硕士和博士学位。在西欧、澳洲和印度等国家，矿山测量科学技术及其人才培养也一直比较受重视。例如：在英国的多所综合性(polytechnica!)大学或学校中设有矿山测量专业，皇家学会矿山测量师(Mining Surveyor或Minerals Surveyor)的资职(职称)一直沿续至今。在澳大利亚的昆士兰大学、卡坦宁(Curtin)技术大学和卡坦尼大学西澳大利亚矿业学院(位于卡尔古利，kalgoorlie)等院校中设有资源地质与矿山测量系、矿山与工程测量系或采矿工程与矿山测量系等，培养矿山测量科技人才。在印度的多所矿业学院(位于Dhanbad、Shahdol等地)、Nagpur大学及多所综合技术大学(polytechnics)中可分别培养具有大专、本科或硕士学历的矿山测量人才[1]。

为了交流世界各国的矿山测量科学技术，促进其发展，加强合作，由原捷克斯洛伐克的矿山测量专家们发起，于1969年8月在布拉格召开了有19个国家、460多名代表参加的首次国际矿山测量工作者会议。会议决定成立国际矿山测量协会(International Society of MineSurveying，简称ISM)，协会的主席和副主席由学术大会主办国的代表轮流担任，并且决定每三年召开一次国际矿山测量学术大会(International Congress of the International Society forMine Surveying)，学术会议及论文采用英语、俄语或德语三种语言文字同时有效，至今，已召开过十三届学术大会。其中，第十二届国际矿山测量学术大会于2004年9月在中国(也是首次在江洲召开)，第十三届学术大会将于2007年8月在匈牙利的布达佩斯召开。

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在中国，矿山测量作为一门新兴的独立的学科，还只有几十年的历史，并且是从本世纪50年代以后逐步形成和发展起来的。现在，它已经在矿山部门形成和采矿、地质、环保、计算机技术与应用(矿山空间数据获取和处理)等学科相互独立，彼此渗透、交融的态势。近50年来矿山测量事业得到了全面、迅速的发展。在矿山企业中，大中型矿山大都有专门的矿山测量机构，通常称为地质测量科(处)，积极广泛地开展了各项矿山测绘工作。在人才培养方面，1953年中国矿业大学(原北京矿业学院)成立了我国第一个矿山测量专业，1956年以后，中南大学(原中南矿冶学院)、辽宁工程技术大学(原阜新矿业学院)、山东科技大学(原山东矿业学院)、河南理工大学(原焦作矿业学院)、西安科技大学(原西安矿业学院)、江西理工大学(原南方冶金学院)、东北大学(原沈阳黄金学院)等高校和中等专业学校陆续设置了矿山测量专业，至今为我国培养了两万多名专门人才。从1992年起根据国家专业目录调整方案，归并为测量(绘)工程专业(学科)。在科学研究方面，1956年在唐山煤炭科学研究所成立了矿山测量研究室，1982年改为唐山煤炭科学研究分院矿山测量研究所。该研究所与北京煤炭科学研究总院开采研究所、长沙矿冶研究院等科研院所，以及有关的高等学校大力开展了矿山测量领域的科研工作。研究项目土要面向国民经济主战场，直接为生产建设服务，同时在国家和部委支持下，也开展一些探索性、前沿性的研究课题。此外，还有众多勘测、设计机构，例如西安中国煤炭地质总局航测遥感局、中国国土资源航空物探遥感中心、有色金属矿产地质调查中心、核工业航测遥感中心、中国石油勘探开发研究院等也都开展着矿产的勘察与开发研究和工程工作[2]。

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2 矿山测量学科的性质与作用

矿山测量学就是一门交叉学科，它是综合运用测绘、地质和采矿工程等多种学科的理论、技术来研究、处理或解决矿山地质勘探、规划设计、建设开发和生产经营全过程中，从地面到井下，从矿体(煤层)到围岩，在静态和动态下的各种空间几何、资源和环境问题。它的内涵和技术水平与如下三个方面的情况和发展密切相关：一是测绘科学技术与仪器设备的发展；三是矿业工程和采矿技术的

发展及要求；三是其它学科的发展与影响，例如地质学、岩土力学、环境科学土地科学、计算机科学、经济学等。长期以来，矿山测量工作者担负着矿山地上和地下三维空间的测量、定位与制图，矿体三维建模与可视化，矿产储量计算管理及开采监督，开采沉陷观测及开采损害防护等使命。近20多年来，国内外积极开展了矿区和工矿城市的环境整治、生态环境重建(恢复)工作。矿区生态环境监测、分析评价、调控、士地复垦(LandReclamation)、环境恢复(Environmental Rehabilitation)或重建、复原(Resmration)，采矿对社会和环境的影响(The Impact of Mining in the Social and Environment)及其防控日益受到关注。根据国际矿山测协会(ISM)的章程以及中国利国际上矿山测量事业比较发达国家的情况，矿山测量科学技术及其相应机构的职责和业务范畴可归纳如下：

(1)相关法规的制定和解释，矿产权属问题，矿山测量教育、培训和历史； (2)运用传统的和数字技术进行矿山地面和地下的各种测量作业、记录存储、计算和数据处理，矿山测量图编制，现代仪器设备的应用与开发；

(3)矿产资源信息的空间模拟和三维表示，储量计算、标准和管理，矿产开发经济； (4)开采沉陷观测、模拟、预计及其控制，使其对生态景观的影响最小化； (5)矿区环境监测、评价与保护规划，环境损害修复、整治以及土地可持续利用和管理。

总之，矿山测量在矿区资源的勘察、开发和生产经营以至于产业转型的过程中都起着十分重要的不可或缺的作用，具有先行性、基础性、指导性和服务性的特点。

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3 矿山测量的现代发展一矿山空间信息学(工程)

由于空间信息技术与测绘科技的迅速发展和广泛应用，以及矿产、土地等自然资源综合、绿色开发开采的新要求，矿山测量学科的内涵和科技手段发生的重大变革，为使学科的内涵与其形式相一致，建议逐步使用“矿山空间信息学(工程)”这一新学科名称来取代传统的“矿山测量[3]”。

3.1 寻求替代名称的主要理由

(1)矿山测量学上一层的测绘学科已经或正在取用新的更确切、更科学的名称“地球空间信息学”(Geomatics)或“空间信息科学与工程”。近十多年来，加拿大的卡尔加里大学、新不伦瑞克大学，美国的缅因州立大学、俄亥俄州立大学，澳大利亚的新南威尔士大学、卡坦宁技术大学等都先后将原来的测量工程(Surveying Engineering)专业(院系)的名称更改为Geomatics(Engineering)，Spatial Information Science and Engineering，Spatial Science或Surveying and Spatial Information Systems等。 (2)按照科学发展和可持续发展的要求，必须坚决禁止掠夺性采矿、毁灭 性砍伐等掠夺自然、破坏生态环境的做法。国际矿山测量界也强凋，采矿对社会 和环境的影响，矿山测量和空间信息技术在其中的作用。

(3)矿山测量的相关学科，如采矿工程、地质学、土地科学、环境科学与工程、资源经济学等的内涵也发生了很人变化。

3.2 矿山空间信息学(工程)的内涵与基本任务

纵观科学技术的发展史可知，各门学科的发展都是与时俱进的，都是与其相邻或相关学科之间相互作用，不断交叉、渗透、整合以及新陈代谢的结果；学科的内涵、任务、基础理论、技术手段和研究方法不能一成不变，必须不断发展和革新，才能富有生命力。笔者曾在“空间信息技术的应刚与矿山测量的现代任务”一文中，提出使用“矿山空间信息学”这一术语来取代“矿山测量”的思想，并粗略阐明了其含义。基于学科的定位性质和作用要求，我们认为“矿山空间信息学”的定义和基本仟务可表述为：是在矿山勘察、设计、建设和生产经营的各个阶段，研究矿区地面与地下空间、资源和环境及其变化信息的采集、存储、处理、显示、输出、分析和利用，研究矿产和十地资源的合理开发、利用，区域环境监测、治理和可持续发展的一门科学技术。

3.3 矿山空间信息学(工程)的主要技术方法

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3.3.1 转变观念、不断创新

为了完善和发展矿山空间信息学的科技体系，需要不断创新，揭示和研究学科的新概念、新范畴、新规律、新理论和新技术，为此应该：

(1)加强矿山测量的多元性、系统性和综合性，注意使数据的获取与分析处理向多元动态及系统、综合发展，尽快使数据、资料的存储和提供方(模)式向数字化、信息化、标准化和网络化的方向发展。数据源的类型不仅是矿山地面和井下的几何空间信息，还包括矿产和土地等资源属性信息，矿区环境生态变化的时空信息等。

(2)高新技术与传统技术相结合。当今，各种地球空间信息技术、计算机技术发展迅速，智能型测绘仪器实用化、商品化很快，应注意跟踪、使用。但由于地区、企业发展不平衡，各矿山具体情况不同，传统技术装备、研究方法和技术规章的更新换代应是一个逐步过程。

3.3.2 主要技术方法

(1)常规测量技术。在矿山地面和井下各种测量工程中，电子经纬仪、电子速测仪(全站仪)、光电测距仪、水准仪和GPS接收机等仪器设备及相应的测量方法，仍是日常广泛使用的技术手段，相信在相当长的时期内仍然实用。

(2)空间信息技术。目前，空间信息技术主要包括全球定位系统、遥感和地理信息系统(GIS)和网络通信技术，它足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，扩人了人类的视野，加深了对地球及其变化的了解：它在资源与环境问题研究中的作用重大而深刻。

未来几年中，GPS和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，将丁2011年前后建成，其精度和性能将人人优于目前的GPS系统，从而打破美国GPS在全球的垄断局面。

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。1米及更高空问分辨率的多光谱遥感数据已商掐化。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，它能够监定矿物岩石的成分及土壤的物化性质。合成孔径雷达(SAR)图像处理与应用发展喜人。无地面控制遥感影像定位技术己成为国内外研究的热点之一。

GIS正在向地理信息科学或空间信息科学(SIS)的方向发展，并与计算机技术、通信技

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术相互借鉴、渗透和集成，将会成为一门独特的空间信息科学技术。

(3)矿山地理信息系统与灰色地理信息系统。目前有多种国内外GIS软件系统在矿产资源勘察、开发利生产管理中发挥作用。但由地下矿产资源数据获取的不易性、不完整性、模糊性和数据的不确定性，矿山采掘空间的动态性，产生上覆岩层及地表形态、区域环境损害的后效性、复杂性，不同矿山和矿区地质采矿条什及地形地貌的差异性等特性，使得许多一般GIS软件在矿山不完全实用，用此研发适宜矿山特点和需求的矿山地理信息系统MGIS(Mine GIS)或称矿区资源环境信息系统(MREIS)十分必要。近10多年来，国内外的矿山测绘和地质采矿科技人员在MGIS的技术体系、基本理论、技术方法及实用软件开发方面做了大量的上作，取得了可喜的成果。但是在矿山的三维建模、数据处理、动态存储、体积计算和三维可视化表达的理论、模型和算法等方面仍有许多问题未很好解决。

此外，在更广泛的科学与工程领域，包括问体及油气矿藏的勘探和开采、矿区土地利用和保护、景观环境变迁等的GIS和遥感应用中，末被认知和急待解决的问题则更多。传统GIS对于上述具有灰色特征空间数据的处理、存储和分析显得过于简单，因而往往力不从心。于是，我国的学者提出了灰色地理信息系统GGIS(Gray GIS)的概念。即认为GGIS是指对客观世界中实际存在的但并不完全已知的各类空间数据及其特性属性，在计算机软件和硬件的支持下，以一定的格式输入、存储、检索、显示、动态修正和综合分析应用的技术系统。在这方面己做了大量的研究，取得了成效。

(4)惯性测量系统。在矿井下接收不到卫星导航定位系统的信号，使它在井下无用武之地。惯性测量系统(ISS)是一种自主式导航定位设备，利用它可同时获取多种大地测量数据(经纬度、高程、方位角、重力异常和垂线偏差)，因此在大地测量、矿山测量、资源勘测、海洋开发和军事等领域都有重要作用。目前ISS的精度：定位测量为厘米级，垂线偏差为1”、重力异常为5mgal左右。

GPS/lSS组合系统可使两种系统的性能得到互补，消除一些不稳定因素的影响，提高三维定位和大地水准面测量的精度。

由德国WBK公司研制的惯性井筒测量系统(ISSM)可用于井筒或罐道变形的监测，其定位精度为0．01m／1000m，准直精度为0．01m／100m，方位角测量精度可达10”～30”。

(5)数字近景摄影测量。进行露天矿坑、开采沉陷区及矸石山等的测量时，常规的测量方法(如全站仪+GPS)往往不适用，航空摄影测量或航空遥感在费用和精度要求上也往往不可取，而数字近景(地面)摄影测量则大有作为。

当今，高分辨率数字摄影机(可不低于7000×8000像素的分辨率)已实用化、商晶化，

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并且非量测摄影机比较流行。当使用带有座架的非量测像机获取测量对象(露天矿边邦、沉陷坑等)的数字影像对时，配合使用GPS和全站仪可方便地测量控制点、摄像机点位及像控点的三维坐标。在内业数据处时，可采用直接线性变换(DLT)算法，通过像控点的三维坐标来计算摄像机的内、外方位元素，再利用左右影像对上同名像点的影像平面坐标，计算出任一像点的实际地面三维坐标，进而生成测区的数字地面模型DTM等，解决矿山工程中的有关问题[12]。

(6)激光扫描成像系统(LIDAR)。LIDAR是“Light Detection and Ranging”的缩写，称为激光扫描成像系统，或激光雷达系统，又称激光测图系统。它是将扫描激光测距仪、惯性测量系统(IMU)、GPS和数码成像仪相整合，集成安装在小型飞机／直升飞机或车辆上，实现对地表的测距扫描成像和处理，地形测图，快速生成DTM。它的基本工作原理是，利用GPS测定三维成像仪在空中的精确三维何置，利用IMU测定成像仪在空间的姿态参数，扫描激光测距仪用以测定成像仪到地面的距离，而数码扫描成像仪则同步获取地面的遥感图像。在数据后处理时，具有三维位置的激光像元点作为“控制点”来精确纠正遥感图像 ，进而生成地而的正射影像或DTM[7]。

此外，一些用于地面和地下空间断面测量及三维建模的激光扫描仪器也已商业化，例如德国Callidus公司生产的Gmb H型和瑞士Leica Geosystems公司生产的Cyrax 2500型激光扫描仪等。这类仪器不需要反射器，采川脉冲测距的方式按极坐标原理对测龉目标进行扫描测量，类似于数字摄影测量法，可获得目标物的点云(Cloud ofPoints)数据。将点云测量数据输入数据处理系统后，可生成测量目标的断面图、等值线图及3维模型。这种技术设备可在地面建筑物形态测量、地下硐室测量和巷(隧)道形状变化的监测中发挥独特功用[11]。

(7)矿用特殊仪器设备。由于获取矿山地面、地层及井下空间信息，资源与环境信息的特殊性、复杂性，除了利用通用的测量仪器设备之外，往往还需要利用一些特殊的矿用仪器装备，例如：防爆型激光指向仪，陀螺经纬仪，防爆型光电测距仪和电子经纬仪，光电井巷断面仪，以及用于岩层或构筑物形变、位移量测量的应变仪、倾斜仪、伸长仪等。还需研发矿削GIS专业软件、矿山空间与资源数据处理及矿图编绘软件[4]。

3．4 “矿山空间信息学”与“数字矿山”

自从美国前副总统A．Gore(戈尔)丁．1998年1月提出“数字地球”的概念以来，国内外的相关讨论和研究十分广泛，并且不断深入。在中国，有关数字地球、数字中国、数

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字城市及其相关技术的研讨十分热烈，各界人员发表和出版了数以百计的论著。

基此，我国矿业界也提出 “数字矿山”的概念和研建问题，并就“数字矿山”的定义、内涵、研究目标、相关学科、基础支撑技术和发展战略等进行了研讨，发表了一些论文，对数字矿山建设起了积极推动作用。综而观之，由于各位学者的专业背景、切入点和定位目标不尽相同，有的侧重借鉴数字地球、数字城市的定义，把矿山作为一个特殊的空间地理区域来理解，有的侧重从矿山工程和生产过程的数字化、信息化来界定，等等，因此目前在“数字矿山”的定义、基本概念的认识上还不太一致，有广义和窄义、侧重点不同之别，但是在如下几个基本点上具有一致的看法[10]：

(1)“数字矿山”是一个目标、发展方向，而不是一项具体的工程或研究项目，它是一个复杂而巨大的系统工程和技术体系，需要较长时期的逐步建设和完善。

(2)“数字矿山”是一个多学科群体，涉及诸多交叉学科领域，需要矿山企业内外协同攻关。矿山空间信息学(科技)在其中起着构筑矿山空间与资源信息基础架构的功用[9]。

(3)“数字矿山”建设应以需求牵引，结合国情和矿山实际。当前，应以矿山安全生产的监控，实现矿区资源的综合、协凋、绿色开发开采、规划及服务为重点目标。

综上所述可见：矿山空间信息学(现代矿山测量科技)是地球空间信息学的一个分支和重要组成部分；它在现代矿山生产建设和管理，以及“数字矿山”建设中发挥着重要的不可或缺的作用：随着地球空间信息科学技术的不断进步，矿山信息化、自动化、智能化生产和管理的发展，其作用将日益增强。

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4 现代矿山测量(矿山空间信息学)面临的新形势和新任务

4.1 矿山安全生产要求矿山测量发挥更大作用

近年来，诸多国家特别是发展中国家矿难比较突出。在中国，煤矿事故频发，就近几年来说，一次死亡10人以上的人事故2001年～2004年共有188起，平均7．4天l起，2005年发生67起，平均5．4天1起，2006年百万吨死亡率为2．04l，共死亡4746人。矿山生产事故多发的原因是多方面、多层次的，包括矿山基础性工作薄弱、规章制度不键全、监管不力、官商勾结和地方保护主义等。但是作为矿山生产“眼睛”的矿山测绘工作被忽视，一些地方矿山根本没有专业的矿山测量和矿井地质人员，使得反映矿山生产空间动态特征及事故隐患的采掘工程图件资料等不完整或缺失，也是重要因素。无疑，矿山测量科学技术能够在矿山的安全生产、防灾减灾中发挥重要作用[5]。

4.2 加强矿产、土地资源监管和环境修复给矿山测量提供了施展才能的更多空间

建设资源节约型、环境友好型社会己为我们的国策。努力提高矿产资源的采出率、提高资源利用率、保护生态环境都己有法可依。但因缺乏切实有效的经济、行政和技术监管措施，我国的资源浪费、环境污染破坏问题仍十分严重。为实现矿产资源的高效开采、提高回采率，必须强化监督管理。为此可借鉴俄罗斯、德国和东欧等国家的经验，授予矿山测量师和矿山地质师对矿山的资源开采进行指导和监督的职责。同时，矿区土地复垦与环境修复已成为矿山测量的职责之一，这就要求拥有更多业务与思想素质优良的矿山测量科技人员。

4.3 制订或修订各种矿山测量规程(范)是当务之急

在我国，许多矿山测量范畴的规程、规范，如《(煤)矿山测量规程》、《矿山测量图图例》、《开采沉陷观测规科》、《三量(开拓矿量、准备矿量和回采矿量)划分和计算方法规定》等大都是上个世纪70．80年代制(修)订的。改革开放近30年来我国的社会经济体制发生了重大变革，矿山测量的技术手段和科学水平己今非昔比，上述规程、规定已严重落后，己不适应我国矿山生产和社会发展的现实情况，急需修订或重订。同时，为保证安全生产，保护环境，还必须制定一些新的法规[6]。

4.4 发展矿山测量职业教育，培养专门人才

在我国，信息时代的矿山测量教育是一个薄弱环节。我们认为，在普通大学本科中可

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不必单独没置“矿山测最(矿山空间信息学)”专业，但在一些院校的测绘工程本科教育中仍应保持其矿业特色，更不必说研究生的研究方向了。同时，在一些高等和中等职业院校和行业培训教育中应加强矿山测量专业人才的培养，以补充矿山企业严重缺乏专业人员的情况[8]。

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参考文献

[1]郭达志，测绘科技与矿山测量的新进展[J]．矿山测量，2006，(1)：5-9．

[2]郭达志，论“矿山空间信息学”一矿山测量的现代发展[J]测绘工程，2006，15(3)：1—7． [3]郭达志，矿山测量[J]．测绘通报，2000，第9期．

[4]郭达志，汪云甲，张书毕，国际矿山测量协会(ISM)简介，测绘通报，2002，第6期． [5]Vrubel，M．，M．Eis．Digital photogrammetry and its application at open cast brown coal mining in CzechRepublic[C]．Proceedings of XII International Congress of International Society for Surveying Mine Beijing，China，20—26 September，2004：446—45I．

[6] Zhang You_jing,Li hao and Gao Yun—xiao，Photo geologic logging methods[C]．Proceedings of XII International Congress of International Society for Mine Surveying．Fuxin—Beijing，China，20-26 September,2004：577—580．

[7]Gawalkiewicz，R．，J．maciaszek and R．Dudek．Laser Scanning—A21“ CenturyTechnology[C]” Proceedings of XII International Congress of International Society for Mine Surveying．Fuxin·Beijing，China，20—26September,2004：870-875．

[8]郭达志．汗云甲．矿山测量学科发展现状，《中困测绘学科发展蓝皮书(2005卷)》， 中国测绘学会编，测绘出版社，2005，11．

[9]毛善军，灰色地理信息系统一动态修正地质空间数据的理论与技术[J]．北京大学学报(自然科学版)，2002，38(4)：556-562．

[10]吴立新，殷作如，邓智毅，等．论2l世纪的矿山一数字矿山[J]．煤炭学报，2000，25(8)：337-342． [11]李梅,毛菩军．数字矿山中3D GIS关键技术[J]．煤炭科学技术．2004．32(8)：34-36．

[12]陈云浩，郭达志，一种三维GIS矢量数据结构的研究一以矿山应用为例[J]．测绘学报．1999，28(1)：l一5．

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附录B 外文文献

Mine Surveying Yesterday, Today and Tomorrow

Abstract

This paper reviews the latest progress of surveying and mapping disciplines, given the traditional concept and characteristics of Surveying and Mapping, surveying and mapping the main subjects discussed current development of new technologies, global positioning systems, satellite gravity measurements, remote sensing, geographic information systems, broadband networks and virtual reality that few are given the definition of new technologies, latest features and dynamic discipline. Finally, by using the modern concept of surveying and mapping science, surveying and mapping discipline is explained to the geo-spatial information science and the mixture.

Key words: Surveying and Mapping; global positioning system; satellite gravity; geographic information systems; remote sensing; Geomatics

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1 Mine Surveying the rise and development profiles

Mine Surveying the development of discipline and social needs and scientific and technological development, closely related to progress, and show different characteristics of the times and content. Although the mine surveying hundreds of years ago, or even thousands of years ago there, but as an independent discipline there is something almost 100 years. Mine Surveying, as an independent discipline that began in Germany, the former Soviet Union and Eastern Europe and other countries. In German, the \Markscheidekunst, it is intended boundaries (Mark) division (Scheide) surgery (Kunst). After the introduction of Russia, although some scholars have suggested a change as \mine,\but the term has been named as mine used to measure, it is difficult to change. Mine Surveying the Russian is MapKme visit JmpckoBo. In Germany, Russia (including the Commonwealth of Independent States) and Eastern European countries, mine surveying technology pays great attention to development of faster example: in Germany Kelaosituo (Clausthal) Technical University, Russia, Moscow Mining University, New Siberian University, Ukraine, Huang sredne University of Dayton, Poland, AGH University of Science and Technology (formerly University of Mining and Metallurgy Krakow large), the Czech Republic Ostrava (Ostrava) Technical University, Hungary Miskolc (Miskolc) University-were to set up a Mine Surveying or Engineering Surveying (Geodesy) and the Mine Surveying Institute (Department), may be granted to mine surveying the bachelor, master and doctoral degrees. In Western Europe, Australia and India, Science and Technology of Mine Surveying and personnel training have always received more attention. For example: more than in the UK integrated industrial (polytechnica!) University or professional school with mine surveying, Royal Society of Mine Surveyors (Mining Surveyor or Minerals Surveyor) of the funding level (title) remain in effect so far. University of Queensland in Australia, Katanning (Curtin) Al-Qahtani Technical University and the University of Western Australia School of Mines (in Kalgoorlie, kalgoorlie) and other institutions with resources, Department of Geology and Mine Surveying, Mine and Engineering Surveying Department or Department of Mining Engineering and Mine Surveying and so on, train IT personnel mine surveying. More than in India Mining Institute (located in Dhanbad, Shahdol, etc.), Nagpur University and Polytechnic University are more than

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(polytechnics) were cultured with the college can be undergraduate or master's degree in mine surveying professionals.

In order to exchange mine surveying the world of science and technology and promote its development, strengthening cooperation, former Czechoslovakia, mine surveying experts, initiated in August 1969 held in Prague in 19 countries, more than 460 representatives of the first International Mine Surveyors Conference. Decided to establish the International Association for Mine Surveying (International Society of MineSurveying, called ISM), Association of Academic General Assembly by the Chairman and Deputy Chairman on behalf of the host country of the rotation, every three years and decided to convene an international academic conference Mine Surveying (International Congress of the International Society forMine Surveying), academic conferences and thesis, English, Russian or German are three languages at the same time effective, so far, has held ten third academic conference. Among them, the Twelfth International Academic Conference on Mine Surveying in September 2004 in China (also the first held at River Island), will be the thirteenth academic conference in August 2007 held in Budapest, Hungary.

In China, the Mine Surveying as a new independent subject, is also only a few decades old, and is after 50s of this century and developed gradually. Now, it has been formed in the mining sector and mining, geology, environment, computer technology and applications (mine spatial data acquisition and processing) and other subjects independent of each other, penetrate each other, blending the situation. Mine Surveying the past 50 years has been the cause of comprehensive and rapid development. In the mining companies, large and medium-sized mines have specialized mine surveying agency, commonly known as Geological Survey Bureau (Department), and actively carried out extensive mapping of the mine. In personnel training, 1953 China University of Mining (formerly Beijing Institute of Mining) established the first mine surveying profession in China, since 1956, Central South University (formerly Central Institute of Mining and Metallurgy), Liaoning Technical University (formerly the Fuxin Mining Institute) , Shandong University of Technology (formerly Shandong Mining Institute), Henan Polytechnic University (formerly Jiaozuo Mining Institute), Xi'an University of Technology (formerly Xi'an Mining Institute), Jiangxi University (formerly Southern Institute of Metallurgy), Northeastern University (former Shenyang Gold Institute) etc. universities and secondary

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schools have been set up mine surveying profession, has trained 20,000 more than for our expertise. Since 1992, the program in accordance with national specialty catalog, grouped into measurement (painted) Engineering (academic). In scientific research, in 1956 in Tangshan Coal Mine Surveying Research Institute was established in 1982 to research branch of Tangshan Coal Mine Surveying Institute. The Institute and the Beijing Research Institute of Coal Mining Institute of Science, Changsha Institute of Mining and Metallurgy and other research institutes, and universities related to vigorously carry out the research work of mine surveying in the field. Research projects for the national economy should be the main battlefield of soil directly for the production of construction, while the support at the national and ministries, but also undertake some exploratory, cutting-edge research topics. In addition, there are a number of investigation, design agencies, such as Xi'an Administration of Coal Geology Bureau of aerial remote sensing, China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources, Geology and Prospecting Center, aerial Remote Sensing Centre of Nuclear Industry, China Petroleum Exploration and Development Institute, also have carried out the investigation and development of mineral resources research and engineering work.

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2 Mine the nature and role of surveying disciplines

Mine Surveying is an interdisciplinary, it is the integrated use of mapping, geological and mining engineering and other disciplines, research techniques, processing or settlement of mine geological prospecting, planning, design, construction, development and production operations in the entire process, from ground to underground, from the ore body (seam) to the rock, under static and dynamic geometry of space, resources and environment. Its content and technology with the following three aspects of the situation and development are closely related: one of Surveying and Mapping Technology and equipment development; third mining engineering and mining technology and requirements; third is the development and influence of other disciplines, such as geology, rock mechanics, environmental science and land science, computer science, and economics. For a long time, mine surveying workers shoulder a mine on the ground and underground three-dimensional measurement, positioning and mapping, orebody modeling and three-dimensional visualization, management and exploitation of mineral reserves calculated supervision, observation and exploration of mining subsidence damage to defense mission. The past 20 years, actively involved in domestic and international mining and mining cities, the environment, ecological environment reconstruction (restoration) work. Mine ecological environment monitoring, analysis and evaluation, control, the Land Reclamation (LandReclamation), Environmental Restoration (Environmental Rehabilitation) or reconstruction, rehabilitation (Resmration), mining on the social and environmental impacts (The Impact of Mining in the Social and Environment) and its prevention and control of growing concern. Measured according to the International Association of Mining (ISM) of the Constitution and the international mining interests in China cause more developed countries, the situation of measurement, mine survey and the corresponding institutions of science and technology functions and business areas can be summarized as follows:

(1) the formulation and interpretation of relevant laws and regulations, mineral tenure issues, mine surveying education, training and history;

(2) the use of traditional and digital technologies for surface and underground mining operations of various measurements, record storage, computing and data processing, mine survey plans prepared, the application of modern equipment and development;

(3) mineral resource information and three-dimensional space simulation that the reserve

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calculation, standards and management, mineral development economics;

(4) mining subsidence observation, simulation, and control is expected to make minimal impact on the ecology of the landscape;

(5) mining environmental monitoring, assessment and conservation planning, environmental damage, restoration, remediation and sustainable land use and management.

In short, mine surveying in mining resources investigation, development and production process of industrial restructuring so play an important integral role, with the first, basic, guide and service features.

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辽宁工程技术大学毕业设计（论文）

3 Mine Surveying the development of a modern mine Spatial Information Science (Engineering)

Because of the space mapping technology, information technology and the rapid development and wide application, as well as minerals, land and other integrated natural resources, green development of the new requirements of mining, mine surveying disciplines of content and technology means major changes occurred in order to make the content and its form of discipline consistent, proposes to use the \the new name to replace the traditional discipline of \

3.1 The main reasons for seeking alternative names:

(1) Mine Surveying Mapping on the level of discipline has been or is being access to new, more precise, more scientific name of the \(Geomatics) or \Information Science and Engineering.\Over the past decade, the University of Calgary in Canada, New Brunswick, Maine United States State University, Ohio State University, University of New South Wales, Australia, Katanning and Technology University and so has the original measurement project ( Surveying Engineering) Professional (Department) name changed to Geomatics (Engineering), Spatial Information Science and Engineering, Spatial Science or Surveying and Spatial Information Systems and so on.

(2) according to the scientific development and sustainable development requirements, must be resolutely against predatory mining, logging and other destructive exploitation of natural, eco-friendly practices. The international mining sector has also emphasizing the measurement, mining, social and environmental impacts, mine surveying and spatial information technology in which the role.

(3) Mine Surveying related subjects, such as mining engineering, geology, land science, environmental science and engineering, resource economics of content changes have taken place in very human.

3.2 Mining Spatial Information Science (Engineering) of the content and basic tasks

Throughout the known history of the development of science and technology, the development of all disciplines are advancing with the times, all with the interaction between adjacent or related disciplines, and constantly cross, penetration, integration, and metabolic results; subject

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康皎成：芦北矿两井贯通测量方案设计与精度估算

content, tasks, basic theory, techniques and research methods can not be changed with the continuous development and innovation must be to full of vitality. I have been in the \Information technology should be just and mine surveying modern mission\\clarify its meaning. Positioning based on the nature and role of academic requirements, we believe that \of spatial information science\and the basic thousand service can be expressed as: in the mining survey, design, construction and production at all stages of mining ground and space, resource and environment and its changes in information collection, storage, processing, display, output, analysis and use of mineral resources and 10 to the rational development, utilization, regional environmental monitoring, governance and sustainable development of a science and technology.

3.3 Mining Spatial Information Science (Engineering) of the main technical methods 3.3.1 change ideas, innovative

In order to improve and develop the mining of spatial information science technology system, which requires constant innovation and research disciplines reveals new concepts, new areas, new laws, new theories and new technologies, this should:

(1) to enhance the diversity of mine surveying, systematic and comprehensive, pay attention to the acquisition and analysis of the data processing system to the diverse, dynamic and comprehensive development, to enable data, information storage and provider (model) type to digital, information technology, standardization and network direction. The type of data source is not only the surface and underground mining geometric spatial information, including mineral and land resources, property information, mining environmental and ecological changes in spatial information.

(2) The combination of high-tech and traditional technologies. Today, a variety of geospatial information technology, computer technology has developed rapidly, intelligent mapping equipment for practical, commercial quickly, should pay attention to track and use. However, regional, business development is uneven, the specific conditions of different mines, the traditional technology and equipment, research methods and technology upgrading of regulations should be a gradual process.

3.3.2 Technical approach

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