基于三維激光掃描技術的金屬礦山采空區測量精度研究

常立強，馮建輝

(新巴爾虎右旗榮達礦業有限責任公司，內蒙古 呼倫貝爾 021300)

1 三維激光掃描技術的原理

該技術使用快速度的激光進行掃描，對測量目標的持續性和廣延性做出坐標進行偵測，運用三維激光掃描技術可以有效獲得測量目標空間范圍的信息。確保在進行測量時速度快連續性強，進而獲得的目標坐標數據信息含量正準備確保測量的準確性可以運用GPS技術，進行大量準確的坐標定位信息，達到三維模型的精準構建。

對兩類核心技術的使用為了完成測量目標的三維建模主要運用于三維激光掃描技術：使用激光測量距離的原理，與傳統人工測定距離相比激光進行測距其準確程度更高，通過使用連續激光以及脈沖激光器產生激光，對反激光反射進行有效測量，最高持續發射的激光掃描可以達到四十千米而且誤差不超過兩毫米，現在使用這種技術獲得的側面目標點位的信息量是比較多的，想要測量目標模型點位信息能夠變得更加有效準確，先要消除因為人工測量產生的誤差現象，這樣也能進一步提升單點測量信息量不完善的阻礙情況。

2 三維激光掃描技術的特點及其在礦山測繪中的應用優勢

與傳統測繪的掃描技術相比三維激光掃描技術有三個比較明顯的特點，分別是：①效率高。運用三維激光掃描技術對單位點信息進行獲取其速度十分快，耗時較少，該技術對實施的環境要求低，能測量距離長的信息以及準備工作簡單易于操作，其工作耗時較少，在后面進行測量時能夠達到無人進行值守的自動化測量的效果。②獲取信息比較方便。當前社會上使用的三維激光掃描設備很多都具有自動化數據傳輸輸入功能，針對此功能能進行無線和有限網絡運行并能向目標實施終端進行數據的傳輸，在減少人工整合和收集數據工作內容的同時，工作效率有了明顯提高。③采集的目標點位數據準確程度高，與傳統掃描技術相比這項技術在掃描距離上測量距離更佳更遠，在具體測量時存在的誤差也會比較少，所以在使用這項技術時能夠不對測量目標進行適度處理，對測量完善后的數據不需要進行檢查是否存在失誤、復檢問題，將取得的數據進行有效錄入建立系統，進而降低人工所產生的事物情況。

3 技術系統組成

（1）主機開發。技術系統在使用中重要的零部件這就是掃描主機，其可以借助徑向軸的掃描點擊對采空區的三維整體形態做出統計計算出相應的變形量。

（2）伸縮機構。采礦區域如果想要實現全智能化監控，就要對全自動伸縮設備進行自主研發。在工作過程中的掃描儀，可以讓主機發揮相關帶動作用向采空區有效范圍進行移動這是借助伸縮機構才進行的。

（3）遠距離智能化控制。將優線、無線進行系統結合形成綜合的網井下的通訊系統，借助地面設備對其進行井下設備進行智能化操控，最終獲取準確程度較高的檢測采空區的變形數據。

4 技術實際應用

（1）動態管理采空區邊界。在管理采空區、設計道路上準確把握邊界附近信息發揮了有效作用，可以發生直接聯系的是采空區的實際體積，頂板的實際范圍等等。為安全性提供有效數據。對采空區實際巷道面積進行推拿演算主要使用的是三維激光掃描技術，將其發件模型，呈現出關于采礦體的工程，確保設計能夠高效運行。

①對掃描數據進行計算。搭建三維模型需要對采空區的體積和頂層面積進行有效計算，對礦柱的邊界進行劃分，運用探測所獲得數據加以利用，為接下來進行控制設計采礦區施工做出科學有效指導，進而對采空區的穩定性做出有效掌握，以此發揮安全管理工作的重要作用。②對掃描數據進行有效分析。及時掌握采空區的相關數據信息，為采礦區的安全性做出設計，在設計時要控制相應損失在有效范圍內，并結合軟件模型對其準確計算獲得最終數據。③垮塌在鄰近采場附近也存在這種現象，會造成產生很大的采空區，對后面施工安全和監管產生安全隱患，進而對生產建設的相關進度產生影響。

（2）數字化管理。發展數字化礦石在進行地下開采大范圍開采過程中容易造成安全隱患，會影響人員和施工安全以及社會的長治久安，甚至會影響經營工作的正常有序發展。現在亟待解決的安全生產問題是對采空區形態發小和邊界準確把握，得出合理的施工方案，對可能產生的安全隱患做出掌握。三維激光掃描的技術可以借助其特性提升探測的效率，對區域進行有效劃分，建立貫通聯系，借助三維數據構建的數據模型進行處理，劃分實際邊界和采空區范圍，做到區域可視化計算的目標，這樣才能為礦石數字化建設工作做出貢獻。

（3）激光掃描儀。使用二極管讓激光脈沖發送實施信號，借助探測儀器的旋轉棱鏡，將信號傳輸給目標從而對脈沖信號就行接收，在進行實際記錄后，運用軟件進行轉換，識別出有效數據，以便輸出實體建筑模型這就是激光掃描儀的主要工作原理。在實體系統掃描時，將水平和垂直方向進行裝置設計，對其測定特殊的實體部分，這就是地面三維激光掃描技術。在具體操作時，隨意站點都能可到相應多種點云數據，利用極坐標對任意點的具體信息作出描述。實體信息想要全面的實現很難通過一副掃描來完成，因此需要在不同位置進行多次掃描，進而產生不同掃描結果，利用其技術可以將每一站的實際掃描數據進行獲取信息。進行重新構建不同測站類型的掃描數據在相對坐標系時，可以借助點云拼接工作完成。掃描位置不一樣時，對數碼相機使用內外置的方法對實體掃描的實際數據進行收集，并提供給點云整合的邊緣和彩色紋理數據。目標綜合結構以及形態特點實際情況進行描述過程時可以運用此項技術，利用這種技術進行逆向搭建，完善三維模型目標。有外界因素施加影響時，系統則出現減少數據采集準確程度情況，數據質量低。包含誤差現象，在使用掃描儀時表現特點為發散性，激光束在對實體反射過程中脈沖波分辨率差，進而對操作水平產生影響。

5 結語

三維掃描智能化監測系統在對采礦區使用時，很大程度提升了勘查的準確度，滿足了監測采空區智能化的效果。研究表明，三維改變形態的有效實施，可以降低傳統監測無法獲得精準數據的情況，進而對測量的準確程度和有效金屬礦山的開采做出了積極貢獻。