三維掃描技術在礦山儲量動態監測中的應用探討

熊 飛

（中國建筑材料工業地質勘查中心四川總隊，四川 成都 610052）

有效運用三維掃描技術，能夠提高礦山儲量動態監測的工作效率和精細程度。結合礦山地質的實際測繪情況，在GPS技術或全站儀的支持下，有效測量導線控制點，并在導線架上安裝儀器進行掃描或在礦區任意位置架設儀器，對整個公共標靶或其他公共點進行掃描，實現各個站點之間的拼接配準，以此達到整體聯測的目的，既有效降低了人工測量的失誤率，還能突破傳統測量目標點位信息不足的局限性。

1 三維掃描技術的原理

目前，三維掃描技術主要通過以下兩種核心技術構建測量目標的三維模型：第一，激光測距。相比于人工測距，激光測距的準確性更高，在連續激光器或脈沖激光器的作用下，借助反激光反射進行測量。連續發射的激光掃描射程最高可達40km，而整個測量過程的平均誤差不超過2mm。同時，利用激光測距原理還可以獲取大量目標點位信息，從而進行精準的決策和測量。通過激光掃描獲得的地質模型，與實際模型完全吻合，甚至具有更高的分辨率。第二，網絡信息技術與數字化建模技術。利用三維激光掃描設備將大量點位信息輸入網絡，采取集中處理的方式將點位信息錄入數字建模軟件，能夠有效整合收集到的激光測距信息，提高礦山地質監測效率。最重要的是，在數字化建模技術的支持下，還能將相關數碼照片立體呈現，有助于技術人員更深層次地掌握礦藏位置和礦藏深度等信息，為未來礦場采集工作的順利開展提供堅實保障。

2 三維掃描技術在礦山儲量動態監測中的重要性

傳統礦山儲量的動態監測，主要依賴于人工測繪的方式完成相關工作，既無法保障地質測繪數據的精準度，又容易受到各種人為因素的影響，導致測繪工作效率無法得到基本保障，造成資源大量損耗，還無法幫助相關技術人員做出正確決策。但有效應用三維掃描技術不但能解決以上問題，還能高效完成數據采集、數據整理、數據模型構建等工作，在一定程度上提高了礦山儲量動態監測的效率和數據信息處理的準確度，在理論研究方面為相關工作人員提供了良好的礦山地質測繪數據處理指導，促使工作人員制定出具有針對性的地質信息測繪方案，整體提高了生產技術水平。另一方面，三維掃描技術還能幫助工作人員及時調整與更改設計方案，及時查找出方案中存在的問題和不足，在減輕相關人員工作負擔的同時還能降低時間成本與財力資源損耗。此外，有效運用三維掃描技術還有助于實時共享與傳輸地質測繪信息，將已經過采集與處理后的數據信息存儲至云平臺后，還有助于工作人員實時更新與管理相關數據信息，為其日常管理工作帶來了極大的便利。

3 三維掃描技術在礦山儲量動態監測中的應用策略

實際上三維掃描技術覆蓋了GPS技術和全站儀等較為先進的技術模塊，依托于數據庫系統技術，充分利用系統搜索和篩選功能，還能將待處理的數據信息進行有效整合，快速解決了三維掃描技術在使用過程中存在的各種問題。在先進的輔助技術支持下，還有助于快速采集與分析礦山儲量動態監測信息，并通過計算機網絡信息系統處理與整合已采集的數據信息，真正意義上實現數據信息的實時共享與傳輸目標。

（1）在礦山地質測繪中應用三維掃描技術。可以充分利用GPS技術的定位功能和數據信息處理功能，在追蹤信息系統技術支持下全方位監督與監測礦山地質的具體位置和周邊情況，并以圖文、動態視頻等直觀立體的方式向技術人員完整呈現出采集到的數據信息，將相關數據信息進行管理與存儲后，還能為相關工作人員創造更系統的信息訪問平臺。另一方面，將三維掃描技術與地質檢測報告進行有機結合，建立系統的二維或三維動態模型，還能為技術人員帶來全新的視覺體驗，促使其更直觀清晰地感受到礦山地質變化情況，為相關工作人員提供具有價值的參考依據。因此，在礦山地質測繪工作中有效應用三維掃描技術具有重要現實意義，利用信息系統中的測繪模塊還能有效優化地質測繪步驟，最大限度地提高了礦山地質測繪工作的效率。例如，在開展礦山地質測繪工作時，可充分利用地理信息系統中提供的礦山地質構造體系、礦山地質信息、礦山測繪資料等。與此同時，相關工作人員還可以借助三維掃描技術高校整理礦山地質數據信息，為礦產資源開發工作等順利開展奠定良好基礎。

（2）在礦山地質數據管理中應用三維掃描技術。實際上三維掃描技術具有良好的數據信息采集和圖形繪制功能，相關技術人員不但能高效處理礦山地質測繪數據信息，還能實時監測礦山儲量和地質變化情況。目前在礦山地質數據管理中應用三維掃描技術時，主要集中在數據信息采集、建造立體的三維地質動態模型等方面，旨在充分利用系統的歸類和整合功能，將處理后的數據信息進行存儲歸檔。在礦山地質測繪工作實際開展過程中，還可以借助三維掃描技術完成礦山開采工作，基于地理信息系統動態分析與處理整個礦山地質數據信息，整體推動礦山地理信息模型趨于規范化和標準化，通過信息集成化角度完善礦山地質信息系統，為相關工作人員提供礦山地質信息處理方面的指導依據，促使其在實際工作過程中熟練掌握相關注意事項，最大限度地提高礦山開采工作的效率。另外，相比于傳統礦山地質測繪模式，新時代背景下各項先進的信息系統可以批量存儲礦山地質信息，有效解決了傳統人為操作負擔過重或人工處理數據時存在偏差等問題，真正意義上為礦山地質測繪信息的科學性和可靠性提供了良好保障。

（3）在礦山地質繪圖中應用三維掃描技術。在礦山地質測繪工作實際開展過程中，相關工作人員還可以借助三維掃描技術的圖形測繪功能，有效縮短礦山開采周期。利用三維掃描技術繪圖時，應預先分析與整合礦山地質測繪的基本信息和相關資料，從礦山地形圖色彩、規模以及變化規律等方面著手不斷優化與完善測繪圖紙，并利用先進的三維掃描技術將繪制后的礦山地質圖上傳至指定的計算機軟件，或將其制作為小型電子地圖，幫助相關工作人員更直觀地檢測到礦山測繪區域的地質信息。最重要的是，三維掃描技術還能將收集到的數據信息編制為統計圖，并通過計算機屏幕完整呈現出來，有助于工作人員及時了解與掌握相關地理信息。最后，相關工作人員還可以將三維掃描技術和多媒體技術進行深度融合，從傳統二維模型過渡轉變為三維模型，最大限度地提高礦山地質測繪的可視化效果。實際上三維掃描技術中的三維地質模型還具有良好的地質信息評價功能，可根據實際測繪需求將多種類型的比例尺進行有針對地調整與改進，充分發揮地質信息管理效能的最大化作用。

4 三維掃描技術在礦山儲量動態監測中的應用流程和領域

在開展礦山地質測繪工作時，相關工作人員應熟練掌握三維掃描技術的使用方法和技巧，深入探究三維掃描技術的應用功能模塊及層次劃分方法，具體可包括業務應用、基礎構件以及基礎數據三個層次，其綜合涵蓋礦山儲量動態信息的分析處理、風險評估以及文件歸檔等功能。在礦山地質測繪中的前期考察階段、風險評估階段以及后期監測階段，三維掃描技術均起到至關重要的作用，這就要求相關工作人員必須充分認識到三維掃描技術的重要意義，采用正確規范的三維掃描技術操作方法落實礦山儲量動態監測工作。最重要的是，相關技術人員還應嚴格遵守礦山儲量動態監測中的三維掃描技術應用流程，按照相應的技術規范和監測要求有針對性地開展相關工作，在保證三維掃描技術操作規范的同時有效防控各種可能發生的安全風險。

（1）三維掃描技術在礦山儲量動態監測中的應用流程。在礦山儲量動態監測中應用三維激光掃描技術時，具體可遵循以下三個步驟：第一，運用三維激光掃描儀實時監測礦山測量面、點位信息、地質信息。首先相關技術人員可大致判斷礦山地質的周邊環境，科學調整掃描儀的測位參數，重點關注探頭、Q9線、待采礦藏參數以及具體測繪范圍，確保監測到的測繪信息可直接反映礦山的具體位置，其次借助激光掃描獲取礦山待側面的三維點位信息。第二，建立三維立體模型。將監測到的點位地質信息和三維信息進行有效整合后，即可在GPS系統的支持下進行精準定位，從而呈現出礦山待測表面的立體圖像和三維模型，促使礦山開采設計人員、作業監測人員以及開采人員實時了解礦山地質的地質條件、作業環境，在一定程度上有效提高礦山的開采效率和礦山的安全管理水平。第三，基于三維立體模型構建系統的礦山信息系統，在三維激光掃描技術的支持下實現動態監測系統的建造。將監測到的數據信息與礦山初始數據進行對比分析后，即可計算礦山開采量、監測開采位置、監控采空區域，通過數字化管理方式對礦山儲量進行動態監測。

（2）三維掃描技術在礦山儲量動態監測中的應用領域。三維掃描技術在礦山儲量動態監測中的應用領域具體包括以下幾方面：第一，構建待采或開采礦山的三維模型。待采礦山三維模型的構建普遍較為簡單，借助礦山地表點位信息即可構建出相應的三維模型。對于開采礦區的模型構建，還需要在礦區內部進行掃描，并在掃描過程中將三維測繪設備安裝在礦區巷道內，從而構建出巷道模型。相比于外部三維模型的構建，巷道模型構建的效率相對較低，究其根本原因在于外部測繪條件會對巷道模型的構建造成不同程度的影響，但其相比于傳統巷道測繪技術的安全性和效率則有著顯著優勢。第二，計算礦區開挖體積。在露天開采作業環境下，露天開采礦區的位置和非開采礦區的位置各不相同，利用三維激光掃描技術不但能科學區分不同區域的具體特征，還能幫助相關人員大體確定開挖體積。

5 結語

盡管三維激光掃描技術在三維數據信息的動態監測和建模方面具有明顯優勢，但其在實際應用過程中仍存在各種問題，在一定程度上限制了礦山測繪工作的順利開展。與此同時，利用三維激光掃描儀完成數據采集、數據編輯、體積計算等工作，還能有效優化礦產資源的動態監測形式，拓展三維激光掃描技術的應用范圍。隨著新時代科技手段的日益完善，三維激光掃描技術也會逐漸趨于成熟，在礦山儲量動態監測中發揮出更高效的作用。