矿山测量的昨天、今天、明天

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

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。

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]。

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。