陳國飛，柏天鈴

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

由于露天礦山的地質(zhì)環(huán)境比較特殊，其生產(chǎn)過程也比較復(fù)雜，這也為其測量工作帶來了一定的難度。隨著科技的發(fā)展，我國礦產(chǎn)的測繪設(shè)備和方法也越來越先進(jìn)，這也為露天礦山的測量工作帶來了機(jī)遇。露天礦山在采挖與采挖后的土石填補(bǔ)的過程中，均需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行測量，以便保證其采挖的安全[1]。但是常規(guī)儀器的測量精度和效率已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段礦山的測繪工作，因此就需要引進(jìn)較為先進(jìn)的三維激光掃描儀，它是一種快速立體的測量設(shè)備，它克服了傳統(tǒng)測量技術(shù)效率低、信息損失大等缺點(diǎn)，能夠?qū)?shí)地環(huán)境信息轉(zhuǎn)換成易于處理的數(shù)據(jù)，信息直觀可視，方便使用，同時(shí)擴(kuò)展性很強(qiáng)，能夠在空間形態(tài)上也能保證其精確性，能夠生產(chǎn)采區(qū)三維數(shù)字模型，進(jìn)而在露天礦山的測量中被廣泛應(yīng)用。

1 三維激光掃描儀的工作原理

三維激光掃描儀主要由電源供應(yīng)系統(tǒng)、控制器和掃描儀等構(gòu)成，通過將CCD與儀器內(nèi)部控制等系統(tǒng)相集成，進(jìn)而發(fā)揮出激光測距與掃描的功能。三維激光掃描儀的操作原理在某種意義上與全站儀器的測量原理基本相同，都是通過搭建空間的三角模型獲取被測量物體的相關(guān)數(shù)據(jù)，如激光測距的間隔距離和水平方向的距離，進(jìn)而通過運(yùn)算計(jì)算出較為精準(zhǔn)的三維坐標(biāo)[2]。在三維激光掃描儀中通過高精度的激光測距儀再加之激光的引導(dǎo)，將一定轉(zhuǎn)速的發(fā)射棱鏡保持其固定，進(jìn)而通過激光測距儀發(fā)射激光，在被測物體表面產(chǎn)生反射，通過對(duì)觀測點(diǎn)和測站點(diǎn)的距離計(jì)算，并結(jié)合水平方向和豎直方向的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，最終得出高精度的三維空間坐標(biāo)。

2 三維激光掃描儀在露天礦山測量中應(yīng)用的意義

三維激光掃描儀具有高效率、高精準(zhǔn)、較為直觀具體等優(yōu)點(diǎn)，因此，其廣泛應(yīng)用與露天礦山測量中。不僅大大節(jié)省了人力和物力，全面提升了開采效率，促進(jìn)礦產(chǎn)企業(yè)的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展[3]。同時(shí)，三維激光掃描儀打破了傳統(tǒng)的掃描方法，是繼GPS定位系統(tǒng)后的又一項(xiàng)革新技術(shù)，通過在被測物體上建立云點(diǎn)模型，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測區(qū)域的全面了解和掌握，對(duì)實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)代化具有重要的意義。

3 三維激光掃描儀在露天礦山測量中的應(yīng)用分析

3.1 建立地面控制網(wǎng)

在露天礦山測量中，首先就需要建立地面控制網(wǎng)，通過將GPS與三維激光掃描儀器進(jìn)行有機(jī)的融合，利用其較高的精準(zhǔn)度對(duì)被測物體實(shí)施碎步測量，完成對(duì)地面控制網(wǎng)的創(chuàng)建。在這個(gè)過程中要特別注意其用到的三維激光掃描儀的精度需要嚴(yán)格按照國家對(duì)礦山測量的要求，符合實(shí)際露天礦山測量的需求。

3.2 建立礦山模型

在露天礦山測量過程中，應(yīng)用三維激光掃描與進(jìn)行的碎步測量，并收集碎步點(diǎn)的坐標(biāo)，并對(duì)礦山進(jìn)行激光掃描，進(jìn)而獲取礦山的云數(shù)據(jù)，并對(duì)所得的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行研究計(jì)算，得出礦區(qū)的DEM數(shù)據(jù)，數(shù)字點(diǎn)云模型，進(jìn)而建立礦山模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山地質(zhì)地貌的整體規(guī)劃，直觀記錄礦山的地形，為礦山的安全挖采提供了有效的數(shù)據(jù)資料。

3.3 數(shù)字線劃圖的獲取

通過三維激光掃描儀對(duì)露天礦山搭建了相關(guān)的開采模型后，針對(duì)分辨率為1m的數(shù)字地面模型，就需要對(duì)其實(shí)現(xiàn)線劃圖。在這個(gè)過程中，相關(guān)的操作人員就需要利用三維激光掃描儀的高精準(zhǔn)度的優(yōu)勢，利用操作將一些拼接模型生成數(shù)字線劃圖，進(jìn)而為露天礦山的測量工作提供相關(guān)的數(shù)據(jù)參考[4]。同時(shí)，三維激光掃描儀是的應(yīng)用，還能夠有效監(jiān)測礦山各種各樣基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)，如控制點(diǎn)、辦公樓、井架、水塔等。可見，在礦山測繪中應(yīng)用三維激光掃描儀具有效率高、精度高等優(yōu)點(diǎn)。

3.4 檢測礦區(qū)及礦井設(shè)施沉降

在露天礦山的檢測中，對(duì)露天工程設(shè)施的監(jiān)測是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是衡量礦山是否安全的關(guān)鍵因素[5]。對(duì)礦山進(jìn)行沉降監(jiān)測具有重要的意義，是保證邊坡和工作人員安全的重要手段，應(yīng)用三維激光掃描儀，收集礦山的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過對(duì)收集數(shù)據(jù)的長期積累和分析，能夠有效掌握整個(gè)礦區(qū)沉降情況，進(jìn)而為保證整個(gè)礦山開采的安全提供依據(jù)。

3.5 沉陷區(qū)測量

在露天礦山的開采過程中，某些會(huì)存在以前坑道開采后遺留下的采空區(qū)域，很容易使地面發(fā)生沉陷，應(yīng)用三維激光掃描儀收集大量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而在沉陷區(qū)域內(nèi)搭建空間點(diǎn)云模型，在點(diǎn)云模型中測算出沉陷的面積大小，掌握實(shí)際沉陷情況，采取合理有效的策略解決礦山的沉陷問題。

3.6 巷道檢測

在礦井下面作業(yè)時(shí)，一般利用三維激光掃描儀對(duì)其進(jìn)行掃描，在整個(gè)礦井下面的巷道內(nèi)建立模型，對(duì)井下實(shí)行開采管理、巷道變形監(jiān)測、井下的定向測量、井下的控制測量、主巷道的定向與測量，進(jìn)而保證整個(gè)井下巷道的質(zhì)量安全。

3.7 橫斷面測量

利用三維激光掃描儀對(duì)井下礦山的進(jìn)行測量的同時(shí)，也在井下建立了點(diǎn)云模型，進(jìn)而收集相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后生成巷道的橫斷面線劃圖，這將作為重要的參考數(shù)據(jù)供煤礦開采的相關(guān)安全部門進(jìn)行保管和利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道變形監(jiān)測及其應(yīng)力進(jìn)行分析。

4 總結(jié)

綜上所述，隨著我國科技和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)礦山的開采工作也引起了足夠的重視。將三維激光掃描儀應(yīng)用與礦山的測量中具有十分重要的意義，能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲取較為精準(zhǔn)、客觀、全面的掃描數(shù)據(jù)，大大節(jié)省了人力和物力，提高了開采效率。因此，在后期的礦山開采過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點(diǎn)要素的控制，進(jìn)而提出科學(xué)合理的措施提高三維激光掃描儀在礦山測量中的應(yīng)用。