三维激光技术在矿山测量中的综合应用

三维激光技术在矿山测量中的综合应用

高耀飞

乌拉特后旗紫金矿业有限责任公司 内蒙古巴彦淖尔市 015500

摘要：随着矿山测量的范围越来越广泛，传统的测量方法需要消耗较长的时间，但得到的数据非常有限，在进行对复杂地形的测量时，无法确保数据的精密度和准确度，也不方便进行相关的勘察工作，在实际应用中已经逐渐落伍，取而代之的是三维激光扫描技术的应用。三维激光扫描技术精密度和准确度都非常高，且十分的高效，即使是进行复杂的矿山测量也能够得出非常有价值的数据，在矿山的开采过程中具有非常重要的作用。

关键词：三维激光扫描 ；矿山测量 ；应用

我国正处于快速发展时期，对于矿山的开采和测量也将面临新的机遇。矿山测量包括地面测量和地下测量。矿山测量的任务是建立地形控制网络，并绘制矿山地形图，测量矿山的地面连接，实现矿场及各种工程的施工控制和测量等。随着科技的发展和矿山的建设要求，传统的矿山测量已经不能满足生产建设需求。因此，将三维激光扫描技术应用于矿山测量中，使矿山测量工作更先进精确，在矿山开发建设中具有一定的推广应用意义。

一、三维激光扫描技术

三维激光扫描是一种新型的非接触式空间信息的测量技术，为空间三维信息的获取提供了全新的手段，也是现代信息化发展的重要基础，该项技术首次出现在 20 世纪 80 年代初，根据激光的特性，将其引用到测量装置中，可以在精度、速度和操作性方面展现出巨大的优势，这就引发了现代测量技术的革命。三维激光扫描是可以迅速获取数据的测量技术，为矿山的测量提供了新的方向。随着激光、半导体、传感技术的发展，激光测量的应用在不断的扩大。三维激光扫描技术的测量原理和传统的全站仪测量原理有相似之处，同样是以三角形为模型，利用三角函数对测量到的数据进行计算，最终得出测量点的三维坐标，不同的是三维激光扫描技术主要是有高精度的激光测距仪器和引导激光匀速旋转发射的棱镜组成。利用三维激光扫描技术测量的时候，主要是通过发射激光，经过表面的镜子反射来得到数据，从两个测量点之间的距离配合水平角和垂直角的角度进行计算，最终得出测量点的三维空间坐标。三维激光测量技术在克服传统测量的局限性同时，采取了非接触式的主动测量方式，能够直接获得非常高精度的三维数据，对任意物体扫描的时候，没有时间和空间的限制，能够快速进行信息的转换。三维激光扫描技术拥有测量精确、扫描速度快、全数字等特征，最大程度的节约了成本和时间，使用方式也比传统的测量仪器简单，其输出的格式可以通过常规的工具软件连接。

二、三维激光扫描技术在矿山测量中的应用

1、地质地形测量。矿山开采工作必须要做好准备工作，很多的矿山道路曲折，山路陡峭，因此必须要在开采之前进行相关的地质与地形测量。传统的测量方法不能够进行很好的测量，并且具有一定的危险性。因此，工作人员运用三维激光扫描技术，对待开采的矿山进行地质进行的测量。在测量过程中，工作人员利用扫描仪对矿山进行地质，地形和地貌的测量仪器得到相关的数据信息传输到终端设备上，并且储存这些数据，然后终端机器对数据进行处理和转化，形成三维点云数据，再通过其他的操作构建出三维影像模型。这样工作人员就可以通过模型观察到完整的矿山外形，在实际的开采过程中，就能够避开陡峭的地方，大大提高开采过程的安全性。三维激光扫描技术降低了在复杂地质地形环境中的测量难度，有效的提升了测量水平和测量效率，同时保证了测量工作和后续开采工作的安全性。同时，该项技术将地质地形与模拟的数字化信息相互转化，大大降低了测量成本，提升了测量数据的准确度和精密度，在矿山开采事业的积极发展中起到了重要的作用。

2、施工井下测量。施工井下环境复杂，测量工作执行起来非常困难，井下作业具备很多的不确定性，安全系数非常低，并且井下较为隐蔽，无法得到非常准确精密的测量数据，这时运用三维激光扫描技术就可以很好地解决这些问题。该项技术可以让井下的测量工作顺利进行，同时得到准确度和精密度非常高的数据。在运用该技术时，主要进行三项工作，分别是现场勘察、激光扫描和数据处理。将点云数据拼接起来建立模型，得到三维的井下影像，可以让工作人员对井下的环境做到心中有数，避免了很多的安全隐患，有效防止了井下安全事故的发生，保障了施工人员的人身安全。同时可以通过模型得到测量数据，便于工作人员后续的工作展开，提升矿山工程的质量和经济效益 [4]。

3、坡防治。矿山在开采的过程中，时常会发生地震、洪涝、山体滑坡等危险，这些危险威胁着工作人员的生命安全，因此，如何预测到这些危险以便采取预防措施是亟待解决的一件事。这一问题是常规的测量方法所不能解决的，而三维激光扫描技术可以很好的完成。三维激光扫描技术测定获取监测区域的三维点云数据，并且对数据进行处理分析，与历史数据的模型进行对比，运用灰色预测和时间序列分析等方法分析矿山区域的地质情况，以评估滑坡的风险。该项技术测量速度快，精密度高，可以长时间 24 小时监测，在边坡防治项目中可以很好地运用，帮助工作人员尽可能地避开潜在的安全隐患。

4、土方测量。在开采矿山的过程中，会挖出很多的矿土，完成开采项目之后，堆积的大量土方不能够留在原地，需要对其进行转移，因此，施工方需要对土方进行测量、评估土方的体积数量，以安排转移的方法和时间。土方的体积大数量多且非常的重，同样可以运用三维家光扫描技术对土方的大小和重量进行测量。具体的测量方法是用地面的反射信号做基础，同时仪器可以得到脉冲信号，将两种信号结合后得到三维点云数据，同样的对这些点云数据进行分析处理，建立三维立体模型，从而确定实际的土方数量。在得到准确的数据之后，施工方可以根据数据计算需要多少车辆运输、运输的时间有多长，这些土方需要运输到什么地方。这样有效地节省了运输时间和成本，提高了测量的效率。同时，如果某些地区需要土方，可以按需求运输到相应的地点，实现资源的可持续利用，避免资源被浪费。

5、以数字矿山为基础开展数字化测量工作。数字矿山是以智能化、信息化带动当前矿产企业进行更新与创造的现代化发展理念，已得到了广泛的推广和应用，有助于当前矿产企业进行绿色开发和可持续发展，实现新型的矿产企业路线。利用数字矿山信息化进行矿山测量有助于加强当前扩展企业管理人员和工作人员的数字化认识，有助于当前矿产企业决策层对数字化测量技术应用的认识，有助于增强矿产企业的自身实力和竞争力，有助于矿产企业实现数字化测量技术和设备仪器的引进，当前的矿产企业应根据相关政策和技术支持，重新明确企业的发展方向，新一步实现现代化矿山测量的发展。

综上所述，随着时代的发展，我国综合实力与社会经济水平的提高，带动着我国测绘工作的快速发展，而随着我国科技水平的提高，三维激光扫描技术在很大程度上影响着工程测量测绘工作的水平，为此，相关人员需要在日常的工作中采取有关措施，消除三维激光扫描技术应用过程中的不足，提高工程测量测绘工作的质量，进而推动我国工程测绘施工领域的进一步发展。

参考文献：

[1]周瑾钰 , 王海顺 . 基于三维激光扫描技术的矿山地质工程精度检测应用研究[J]. 世界有色金属 , 2019(11).

[2]常立强 , 冯建辉 . 基于三维激光扫描技术的金属矿山采空区测量精度研究[J]. 世界有色金属 , 2019(8).

[3]石晓雨 , 庞长保 , 崔凯 , 三维激光扫描技术在矿山主溜井测量中的应用[J]. 有色金属 (矿山部分 ), 2018(4).

[4]邓丽 .三维激光扫描技术在地质测量和工程测量中的综合应用探讨 [J].世界有色金属 ,2021(08):159-160.

[5]梁智勇 .三维激光扫描技术在异构建筑规划面积核实测量中的应用 [J].工程测量 ,2021,49(03):59-62+72.