测绘学科的交叉融合与矿山测量的新任务

 

  工业化社会向信息化社会的转变， 人类社会的巨大进步和根本性变革；现代科学技术革命则是引起这一社会变革的主要驱动力。以信息革命和信息产业的形成为主要标志的现代科技，深刻地影响着传统的知识体系和技术形态。与科学技术的全球化和相互渗透的趋势相对应，科学技术对知识体系的影响也呈现全球广泛性和区域渗透性的特点。

  本文立足于工业社会向信息社会转型时期的现实，通过评析现代科学技术条件下测绘学科的分化与融合模式和规律，探讨矿山测量专业新的形势和任务；结合矿山测量专业的特点，谈谈为适应新的科技社会环境，矿山测量专业人员所应有的知识储备和技术对策。

 

  测绘学最原始的定义是测量与绘图。它实际上是测量与地图制图两门学科的融合，我国最早建校（1956年）的一所测绘类专门高等院校是武汉测绘科技大学，其前身为武汉测量与制图学院，英文名为Wuhan College of Geodesy,Photogrammetry and Cartography；而不是College of Surveying and Mapping〔王之卓，1995〕。由此可见，当时测绘学不仅包含传统的测量与绘图，还包含了摄影测量的分支。随着社会需求的专门化，测绘学科的分化变得越来越细，以至逐步形成多个专业平等发展、自成体系的专业格局。这些专业有：摄影测量与遥感、大地测量、地图制图、工程测量、海洋测量、矿山测量、地籍测量等多个专业。至此，学科分化总体上趋于完成，而学科的融合势在必然，并逐渐成为变革的主流；传统的测绘学也因此发展成为以诸多高新测绘技术为代表的现代测绘学。

  应该看到，测绘学科从分化到融合不是形式上的简单复归，它是该学科从形式到内容的再创造。正是这种创新和再创造，传统的测绘学才被赋予如此新颖和广泛的内容与任务，成为联系现代生产众多领域的重要学科。“现代”二字并非只是一顶施加于传统测绘学的帽子，更重要的是，它是一个现代科学术语，表达出了测绘学科无限的发展空间和广阔的应用前景。

 

  现代测绘学是指空间数据的量测、分析、管理、储存和显示的综合研究体系。从科学的范畴而论，它是一门应用科学；从技术的角度来看，它又是一门理论技术。现代测绘学是一门以遥感、地理信息系统、全球定位系统为主要代表的地理信息高新技术［陈军，1996］。现代测绘学的产生与发展从很大程度上应归功于计算机技术、系统论等相关科学和技术的成果；同时，现代测绘学也为其它学科的发展起到了相当大的促进作用。更重要的是，它为传统测绘学开辟了广阔的发展与应用空间。这种良好局面为测绘工作者提供了前所未有的施展才华的机遇和舞台。

 

  关于现代测绘学的形成，在技术上它经历了一个从分化到融合的过程。由图可知，分化与融合只是指一种总体的趋势。实际上，分化中有融合，融合中含分化。前面已分析分化的过程，这里就融合的趋势加以讨论。

 

  融合的过程是以测量新技术GIS、GPS、RS为基础和载体的。计算机在测绘各专业中的广泛应用，使得各专业对地理基本数据有着共同的需求。计算技术与各专业专门技术的结合，便产生对数据进行获取和处理的新的高新技术，如GPS技术、RS技术。为了使这些技术便于应用，基于计算机技术的数据分析、加工的GIS技术便应运而生，并逐步发展成为覆盖面极广、联系测绘各专业的综合性学科。它势必取传统的测绘学而代之，成为现代测绘学的雏形。

 

  矿山测量作为测绘学科的一个专业分支，主要服务于煤炭、冶金等工矿行业。它可以分为两大部分：测量方法与仪器，采动损害与防护。它从属的组织有：国际矿山测量协会、中国测绘学会矿山测量专业委员会、中国煤炭学会矿山测量专业委员会、中国金属学会矿山测量专业委员会等。

 

  矿山测量专业经过几十年的发展，在理论和技术上基本能够满足矿山采矿生产的要求，这是就矿山测量传统的专业内容而言的。步入信息时代的矿山测量，面临的是新的任务和要求，矿山测量工作者因而也肩负着更大的责任。主要表现在如下方面的任务：矿区可持续发展调查分析，资源与环境规划，区域性发展战略与规划。主要内容有：研究与开采沉陷相关的矿区环境与土地复垦问题；用弹塑性力学和非线性理论研究沉陷机制及建筑物保护；研究矿山工程空间的可视化模拟技术与动态仿真技术；研究矿山测量空间数据采集、分析、存贮及图形、图像处理。为完成这些任务，矿山测量工作者应掌握广博的基础理论知识和现代实用高新技术。而直接服务于这些任务的支撑技术则是GIS、GPS、RS等技术。尽管近年来这些技术应用于某些领域已取得一些成效，但真正使矿山测量担负起矿山甚至一个地区的新任务、全面适应矿山开采现代化的要求，则技术上和应用研究方面尚有相当的一段路要走。这就要求当代矿山测量工作者要有脚踏实地的工作作风和不拘传统的创新意识。

 

  GIS、GPS、RS技术为解决传统的矿山测量问题提供了有效的手段。我们可利用GPS、RS、摄影测量及全站仪等获取矿山时空信息；利用GIS研究MGIS的建模、拓扑分析、三维空间分析与软件开发技术，以进行采矿工程的指挥、管理及辅助决策，探索矿区可持续发展的途径和方法。具体而言，作者认为如下几个方面的工作具有可行性和现实应用价值：

  a　建立高精度、全自动的变形监测系统，服务于岩体、坝体、边坡等稳定性监控。这是我国诸多大型岩土工程所急需的成套的应用技术。方法上可利用GPS进行宏观定位；埋设应变计、位移计测定岩体或坝体的潜在滑面上的相对位移。通过数据采集器与计算机通讯，把实测数据传输给计算机；然后，采用GIS软件实时、动态地对其应力和形变状态进行描述分析，判别岩体与坝体的稳定性。

  b　建立采矿损害与环境状况评价信息系统。采矿的直接经济利益与环境破坏是矿山生产的一对矛盾。综合评价生产过程的远期效益，必须立足于多方面多层次的信息并建模进行综合处理才能得出正确的结论。这可以采用GIS技术形成专门的分析软件。

  c　建立岩土工程设计、施工的三维可视化综合几何观测系统。在设计过程，提供各方案的三维工程视图、土方挖填量分析图、周围地形地物关系图，为选址选线提供依据。在施工过程，则用GPS或全站经纬仪放线施工。完工后，实测相关区域的平面图，或将观测数据补充修改原有的平面图。

 

  总之，我们所处的时代，机遇与挑战并存，困难和希望同在；测绘工作者只有迎难而进，把握机遇，才能作出无愧于时代的业绩。可以相信，矿山测量乃至测绘学科，一定将为人类社会的发展发挥越来越大的推动作用。

［1］王之卓.遥感、地理信息系统及全球定位系统的发展过程及其集成.RS、GIS、GPS的集成与应用.测绘出版社，1995（9）

［2］陈军.机遇与挑战并存——论测绘发展观念.测绘软科学研究，1996（2）

［3］郭达志，汪云甲.矿山测量的现代任务与矿区可持续发展.测绘通报，1997（3）

［4］宁津生.关于高等测绘教育的几点思考.测绘软科学研究，1996（2