基于三维激光扫描技术的金属矿山采空区测量精度研究

常立强，冯建辉

(新巴尔虎右旗荣达矿业有限责任公司，内蒙古 呼伦贝尔 021300)

1 三维激光扫描技术的原理

该技术使用快速度的激光进行扫描，对测量目标的持续性和广延性做出坐标进行侦测，运用三维激光扫描技术可以有效获得测量目标空间范围的信息。确保在进行测量时速度快连续性强，进而获得的目标坐标数据信息含量正准备确保测量的准确性可以运用GPS技术，进行大量准确的坐标定位信息，达到三维模型的精准构建。

对两类核心技术的使用为了完成测量目标的三维建模主要运用于三维激光扫描技术：使用激光测量距离的原理，与传统人工测定距离相比激光进行测距其准确程度更高，通过使用连续激光以及脉冲激光器产生激光，对反激光反射进行有效测量，最高持续发射的激光扫描可以达到四十千米而且误差不超过两毫米，现在使用这种技术获得的侧面目标点位的信息量是比较多的，想要测量目标模型点位信息能够变得更加有效准确，先要消除因为人工测量产生的误差现象，这样也能进一步提升单点测量信息量不完善的阻碍情况。

2 三维激光扫描技术的特点及其在矿山测绘中的应用优势

与传统测绘的扫描技术相比三维激光扫描技术有三个比较明显的特点，分别是：①效率高。运用三维激光扫描技术对单位点信息进行获取其速度十分快，耗时较少，该技术对实施的环境要求低，能测量距离长的信息以及准备工作简单易于操作，其工作耗时较少，在后面进行测量时能够达到无人进行值守的自动化测量的效果。②获取信息比较方便。当前社会上使用的三维激光扫描设备很多都具有自动化数据传输输入功能，针对此功能能进行无线和有限网络运行并能向目标实施终端进行数据的传输，在减少人工整合和收集数据工作内容的同时，工作效率有了明显提高。③采集的目标点位数据准确程度高，与传统扫描技术相比这项技术在扫描距离上测量距离更佳更远，在具体测量时存在的误差也会比较少，所以在使用这项技术时能够不对测量目标进行适度处理，对测量完善后的数据不需要进行检查是否存在失误、复检问题，将取得的数据进行有效录入建立系统，进而降低人工所产生的事物情况。

3 技术系统组成

（1）主机开发。技术系统在使用中重要的零部件这就是扫描主机，其可以借助径向轴的扫描点击对采空区的三维整体形态做出统计计算出相应的变形量。

（2）伸缩机构。采矿区域如果想要实现全智能化监控，就要对全自动伸缩设备进行自主研发。在工作过程中的扫描仪，可以让主机发挥相关带动作用向采空区有效范围进行移动这是借助伸缩机构才进行的。

（3）远距离智能化控制。将优线、无线进行系统结合形成综合的网井下的通讯系统，借助地面设备对其进行井下设备进行智能化操控，最终获取准确程度较高的检测采空区的变形数据。

4 技术实际应用

（1）动态管理采空区边界。在管理采空区、设计道路上准确把握边界附近信息发挥了有效作用，可以发生直接联系的是采空区的实际体积，顶板的实际范围等等。为安全性提供有效数据。对采空区实际巷道面积进行推拿演算主要使用的是三维激光扫描技术，将其发件模型，呈现出关于采矿体的工程，确保设计能够高效运行。

①对扫描数据进行计算。搭建三维模型需要对采空区的体积和顶层面积进行有效计算，对矿柱的边界进行划分，运用探测所获得数据加以利用，为接下来进行控制设计采矿区施工做出科学有效指导，进而对采空区的稳定性做出有效掌握，以此发挥安全管理工作的重要作用。②对扫描数据进行有效分析。及时掌握采空区的相关数据信息，为采矿区的安全性做出设计，在设计时要控制相应损失在有效范围内，并结合软件模型对其准确计算获得最终数据。③垮塌在邻近采场附近也存在这种现象，会造成产生很大的采空区，对后面施工安全和监管产生安全隐患，进而对生产建设的相关进度产生影响。

（2）数字化管理。发展数字化矿石在进行地下开采大范围开采过程中容易造成安全隐患，会影响人员和施工安全以及社会的长治久安，甚至会影响经营工作的正常有序发展。现在亟待解决的安全生产问题是对采空区形态发小和边界准确把握，得出合理的施工方案，对可能产生的安全隐患做出掌握。三维激光扫描的技术可以借助其特性提升探测的效率，对区域进行有效划分，建立贯通联系，借助三维数据构建的数据模型进行处理，划分实际边界和采空区范围，做到区域可视化计算的目标，这样才能为矿石数字化建设工作做出贡献。

（3）激光扫描仪。使用二极管让激光脉冲发送实施信号，借助探测仪器的旋转棱镜，将信号传输给目标从而对脉冲信号就行接收，在进行实际记录后，运用软件进行转换，识别出有效数据，以便输出实体建筑模型这就是激光扫描仪的主要工作原理。在实体系统扫描时，将水平和垂直方向进行装置设计，对其测定特殊的实体部分，这就是地面三维激光扫描技术。在具体操作时，随意站点都能可到相应多种点云数据，利用极坐标对任意点的具体信息作出描述。实体信息想要全面的实现很难通过一副扫描来完成，因此需要在不同位置进行多次扫描，进而产生不同扫描结果，利用其技术可以将每一站的实际扫描数据进行获取信息。进行重新构建不同测站类型的扫描数据在相对坐标系时，可以借助点云拼接工作完成。扫描位置不一样时，对数码相机使用内外置的方法对实体扫描的实际数据进行收集，并提供给点云整合的边缘和彩色纹理数据。目标综合结构以及形态特点实际情况进行描述过程时可以运用此项技术，利用这种技术进行逆向搭建，完善三维模型目标。有外界因素施加影响时，系统则出现减少数据采集准确程度情况，数据质量低。包含误差现象，在使用扫描仪时表现特点为发散性，激光束在对实体反射过程中脉冲波分辨率差，进而对操作水平产生影响。

5 结语

三维扫描智能化监测系统在对采矿区使用时，很大程度提升了勘查的准确度，满足了监测采空区智能化的效果。研究表明，三维改变形态的有效实施，可以降低传统监测无法获得精准数据的情况，进而对测量的准确程度和有效金属矿山的开采做出了积极贡献。