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　　一、引言
　　礦山測(cè)量是綜合應(yīng)用光學(xué)、聲學(xué)、慣性、重力、電磁等手段及空間信息等理論方法，研究與礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用有關(guān)的從地面到地下、從礦體/工程到圍巖的動(dòng)靜態(tài)空間信息監(jiān)測(cè)監(jiān)控、定向定位、集成分析、數(shù)字表達(dá)、智能感知和調(diào)控決策等的科學(xué)與技術(shù)。主要內(nèi)容包括：礦山信息采集與三維表達(dá)，地下定位與導(dǎo)航，多源復(fù)雜信息整合與集成處理，數(shù)字礦山與物聯(lián)感知，沉陷監(jiān)測(cè)與變形控制，“三下”采煤，礦體幾何與儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)管理，土地復(fù)墾與環(huán)境整治，地下空間環(huán)境評(píng)估等。主要任務(wù)是：構(gòu)建礦山與地下空間基準(zhǔn)，提供（測(cè)設(shè)）地面地下坐標(biāo)、距離、與方位與形變；建立礦山與地下空間信息系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)字表達(dá)、制圖、分析、模擬與動(dòng)態(tài)更新；評(píng)價(jià)及管理礦體與地下空間資源，監(jiān)督其合理開(kāi)發(fā)；預(yù)測(cè)開(kāi)采/開(kāi)挖沉陷、地表變形與環(huán)境破壞，提出災(zāi)害防治措施；開(kāi)展建筑物下采煤、水體下采煤、鐵路下采煤與工廣煤柱開(kāi)采；進(jìn)行土地復(fù)墾與環(huán)境保護(hù)。我國(guó)礦產(chǎn)資源需求大，開(kāi)發(fā)工程多，本專業(yè)在保障資源安全、高效、綠色、節(jié)約開(kāi)發(fā)利用方面發(fā)揮了重要作用，產(chǎn)生了巨大的應(yīng)用效益，具有廣闊的社會(huì)需求及發(fā)展前景。
　　二、本學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀
　　1．綜合PPP、CORS及三維激光掃描的地表沉陷監(jiān)測(cè)
　　采用PPP、CORS及三維激光掃描測(cè)量等現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)，集合傳統(tǒng)高程及平面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了復(fù)雜礦山高精度測(cè)繪框架，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的軟件系統(tǒng)；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了變形災(zāi)害監(jiān)測(cè)及開(kāi)采沉陷參數(shù)反演等研究，為礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供了基礎(chǔ)性的保障。
　　2．基于InSAR的礦區(qū)變形監(jiān)測(cè)
　　包括基于DInSAR的開(kāi)采沉陷參數(shù)提取與沉陷規(guī)律分析；基于DInSAR的老采空區(qū)地表殘余沉降監(jiān)測(cè)地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)技術(shù)；基于InSAR技術(shù)的非法開(kāi)采監(jiān)測(cè)預(yù)警；建立適合礦業(yè)城市地表形變的監(jiān)測(cè)模型，解決了礦業(yè)城市地表形變長(zhǎng)時(shí)序InSAR監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
　　3．地表煤火災(zāi)害多源監(jiān)測(cè)
　　包括TM/ETM/MODIS融合熱場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)；火區(qū)溫度場(chǎng)地面熱紅外近景監(jiān)測(cè)技術(shù)；遙感與無(wú)人機(jī)的煤火區(qū)地裂縫監(jiān)測(cè)與煤火治理方案。
　　4．?dāng)?shù)字礦山空間信息集成建模與應(yīng)用
　　突破了礦山地上下多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)分裂、地層礦體模型與井巷模型不耦合、三維空間模型與采礦安全分析模型不統(tǒng)一、礦山三維模型更新維護(hù)極其困難等數(shù)字礦山技術(shù)難題，提出了一批礦山三維空間模型、處理方法與分析算法，開(kāi)發(fā)了系列軟件，進(jìn)行了廣泛應(yīng)用。
　　5．固體充填開(kāi)采沉陷控制
　　成功開(kāi)發(fā)出了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的綜合機(jī)械化固體廢棄物充填采煤技術(shù)與裝備體系，通過(guò)將煤礦固體廢棄物充填采煤后形成的采空區(qū)控制巖層移動(dòng)和變形，回收“三下”呆滯資源和保護(hù)環(huán)境。通過(guò)相似模擬、現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、數(shù)值模擬、理論分析等多種手段，建立了充填采煤巖層移動(dòng)與地表沉陷分析的力學(xué)模型，給出了預(yù)測(cè)充填開(kāi)采巖層運(yùn)動(dòng)和地表移動(dòng)變形的“等價(jià)采高”計(jì)算方法和參數(shù)。
　　6．開(kāi)采沉陷與“三下”采煤新技術(shù)
　　通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)觀測(cè)、數(shù)值分析、理論研究，在該領(lǐng)域取得如下主要成果：①深入研究了綜采放頂煤地表沉陷規(guī)律與覆巖破壞規(guī)律，為厚煤層礦區(qū)合理留設(shè)保護(hù)煤柱、科學(xué)開(kāi)展“三下”采煤奠定了基礎(chǔ)；②成功開(kāi)展了綜采放頂煤村莊房屋破壞規(guī)律與保護(hù)技術(shù)研究，探索出厚煤層礦區(qū)不搬遷村莊下采煤新技術(shù)和新途徑；③系統(tǒng)開(kāi)展了地表大型水體下綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)研究，形成了一套完整的水體下采煤技術(shù)體系和安全技術(shù)措施；④首次開(kāi)展了新建井筒留設(shè)小保護(hù)煤柱與抗變形技術(shù)研究，提出了井筒小保護(hù)煤柱的留設(shè)方法和計(jì)算依據(jù)，形成了小保護(hù)煤柱條件下新建井筒的抗變形技術(shù)體系；⑤在采動(dòng)區(qū)、采空區(qū)地面建筑研究領(lǐng)域，形成了完整的技術(shù)體系，包括采動(dòng)（空）區(qū)地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、地基處理與抗變形技術(shù)，并在平頂山、唐山、潞安、焦作、徐州、皖北等礦區(qū)得到大面積推廣和應(yīng)用；⑥在礦區(qū)高壓線保護(hù)、風(fēng)電站建設(shè)、高速公路下采煤及寬條帶開(kāi)采、充填開(kāi)采方面，取得較大的進(jìn)展。
　　7．資源型城市工況區(qū)廢棄地恢復(fù)再利用技術(shù)
　　資源型城市擁有大量廢棄工礦土地，這些土地綜合整治可再利用。針對(duì)資源型城市工礦區(qū)廢棄地在地質(zhì)、土壤、環(huán)境等方面的特殊性，研究了工礦廢棄地修復(fù)技術(shù)，如工礦廢棄地生物修復(fù)機(jī)理及技術(shù)、裸巖礦山植被修復(fù)技術(shù)、地球化學(xué)工程學(xué)修復(fù)機(jī)理及技術(shù)等；塌陷區(qū)土地再利用技術(shù)，如塌陷區(qū)地質(zhì)與生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、建設(shè)利用安全性評(píng)價(jià)技術(shù)、景觀重建技術(shù)、建筑物地基穩(wěn)定增強(qiáng)技術(shù)等；工礦廢棄地利用規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)，如礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與土地利用一體化規(guī)劃技術(shù)、尊重本體建筑的改造設(shè)計(jì)方法等。
　　8．采煤沉陷區(qū)地基處理與工程建設(shè)技術(shù)
　　通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合的模式，研究了采空區(qū)地表建筑地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與加固處理技術(shù)、廢物回填建筑地基工程應(yīng)用技術(shù)研究、采煤沉陷區(qū)建筑技術(shù)。研究成果在平頂山礦區(qū)、焦作礦區(qū)、開(kāi)灤礦區(qū)、準(zhǔn)北礦區(qū)、徐州礦區(qū)等地得到推廣應(yīng)用，在采煤沉陷區(qū)上建成十層以上高層建筑，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得明顯改善，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。煤矸石利用后不僅使煤矸石壓占的土地得以釋放，同時(shí)也減少了煤矸石對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響，取得了良好的生態(tài)效益。
　　9．采煤沉陷區(qū)土地復(fù)墾與農(nóng)業(yè)生態(tài)再塑技術(shù)
　　包括矸石充填復(fù)墾土壤剖面構(gòu)建；疏排法復(fù)墾土壤剖面構(gòu)建技術(shù)；采煤沉陷地農(nóng)業(yè)景觀再塑與生物多樣性保護(hù)技術(shù)。本研究成果在河北開(kāi)灤礦區(qū)和山東兗州礦區(qū)共治理采煤塌陷地面積2414.22hm2，并建立了高效立體農(nóng)業(yè)示范區(qū)2個(gè)，總面積達(dá)到了1242.54hm2，示范區(qū)生態(tài)效益初步顯現(xiàn)。
　　10．基于城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的礦區(qū)塌陷地生態(tài)修復(fù)集成技術(shù)與規(guī)劃
　　為加快采煤塌陷地的綜合治理和利用，促進(jìn)礦區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，系統(tǒng)地研究了“礦、城、鄉(xiāng)”空間體系下采煤塌陷地的生態(tài)修復(fù)集成技術(shù)和規(guī)劃方法體系。研究范圍面積約200km2，總?cè)丝诩s42萬(wàn)，涉及29個(gè)煤礦，33對(duì)礦井，分為規(guī)劃區(qū)、實(shí)驗(yàn)區(qū)和啟動(dòng)區(qū)三個(gè)層次。
　　三、本學(xué)科分析與展望
　　我國(guó)是一個(gè)礦業(yè)大國(guó)，可持續(xù)發(fā)展及利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的要求給本專業(yè)的發(fā)展提出了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，使其研究領(lǐng)域及重要性不斷得到擴(kuò)展與增強(qiáng)，從業(yè)人員數(shù)量及研究面位居世界前列，在礦山變形監(jiān)測(cè)、地層沉陷控制、礦山工程測(cè)量、礦山復(fù)墾、數(shù)字礦山等方面與世界水平同步。但是依然存在一些不足和問(wèn)題，主要有：
　　（1）礦山測(cè)量?jī)x器研發(fā)薄弱。礦山測(cè)量對(duì)象特殊隱蔽、動(dòng)態(tài)多變，測(cè)量場(chǎng)所條件復(fù)雜、干擾嚴(yán)重，常規(guī)測(cè)繪儀器與手段難以滿足礦山測(cè)量的質(zhì)量與精度要求，需要研發(fā)礦用測(cè)量?jī)x器，如礦井陀螺儀/陀螺經(jīng)緯儀/陀螺全站儀、防爆三維激光掃描儀、礦井測(cè)量機(jī)器人、煤礦邊坡變形遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)儀等。在礦山測(cè)量?jī)x器研發(fā)方面，重視不夠、投入不足、差距較大。
　　（2）礦山警察角色擔(dān)綱缺位。由于多種原因，在我國(guó)建設(shè)資源資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)方面，礦山測(cè)量專業(yè)作用遠(yuǎn)未充分發(fā)揮出來(lái)，未能有效輔助政府科學(xué)規(guī)劃與有效監(jiān)管資源開(kāi)發(fā)與開(kāi)采過(guò)程及礦產(chǎn)與伴生資源回收狀況；對(duì)礦山和礦業(yè)城鎮(zhèn)的環(huán)境污染和生態(tài)破壞機(jī)理與監(jiān)測(cè)手段研究還不夠。
　　（3）原創(chuàng)理論和技術(shù)少。除開(kāi)采沉陷規(guī)律和“三下”采煤技術(shù)方法、數(shù)字礦山理論與關(guān)鍵技術(shù)之外，一般多為學(xué)習(xí)、跟蹤國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的先進(jìn)理念與技術(shù)方法，缺少原創(chuàng)。一些重要技術(shù)如采區(qū)動(dòng)態(tài)沉陷的INSAR測(cè)量、積水沉陷區(qū)水深測(cè)量、巷道斷面及圍巖變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)、深井大型貫通測(cè)量技術(shù)與方法、機(jī)載激光雷達(dá)（LIDAR）及無(wú)人機(jī)（UAV）遙感技術(shù)、高光譜遙感與探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)有等，均屬引進(jìn)消化或集成應(yīng)用。
　　本專業(yè)發(fā)展目標(biāo)和前景是，數(shù)字化地集成管理與共享利用各類礦山及地下工程數(shù)據(jù)與信息資源，可視化地三維模擬與虛擬再現(xiàn)礦山及地下空間資源開(kāi)發(fā)環(huán)境，仿真化地模擬分析礦山及地下空間資源開(kāi)發(fā)活動(dòng)與影響過(guò)程，智能化地分析監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并智能識(shí)別各類災(zāi)變前兆，自動(dòng)化地實(shí)施礦山及地下空間資源開(kāi)發(fā)活動(dòng)安全預(yù)案，科學(xué)化地進(jìn)行環(huán)境與災(zāi)害控制與治理。