三维扫描技术在矿山储量动态监测中的应用探讨

熊 飞

（中国建筑材料工业地质勘查中心四川总队，四川 成都 610052）

有效运用三维扫描技术，能够提高矿山储量动态监测的工作效率和精细程度。结合矿山地质的实际测绘情况，在GPS技术或全站仪的支持下，有效测量导线控制点，并在导线架上安装仪器进行扫描或在矿区任意位置架设仪器，对整个公共标靶或其他公共点进行扫描，实现各个站点之间的拼接配准，以此达到整体联测的目的，既有效降低了人工测量的失误率，还能突破传统测量目标点位信息不足的局限性。

1 三维扫描技术的原理

目前，三维扫描技术主要通过以下两种核心技术构建测量目标的三维模型：第一，激光测距。相比于人工测距，激光测距的准确性更高，在连续激光器或脉冲激光器的作用下，借助反激光反射进行测量。连续发射的激光扫描射程最高可达40km，而整个测量过程的平均误差不超过2mm。同时，利用激光测距原理还可以获取大量目标点位信息，从而进行精准的决策和测量。通过激光扫描获得的地质模型，与实际模型完全吻合，甚至具有更高的分辨率。第二，网络信息技术与数字化建模技术。利用三维激光扫描设备将大量点位信息输入网络，采取集中处理的方式将点位信息录入数字建模软件，能够有效整合收集到的激光测距信息，提高矿山地质监测效率。最重要的是，在数字化建模技术的支持下，还能将相关数码照片立体呈现，有助于技术人员更深层次地掌握矿藏位置和矿藏深度等信息，为未来矿场采集工作的顺利开展提供坚实保障。

2 三维扫描技术在矿山储量动态监测中的重要性

传统矿山储量的动态监测，主要依赖于人工测绘的方式完成相关工作，既无法保障地质测绘数据的精准度，又容易受到各种人为因素的影响，导致测绘工作效率无法得到基本保障，造成资源大量损耗，还无法帮助相关技术人员做出正确决策。但有效应用三维扫描技术不但能解决以上问题，还能高效完成数据采集、数据整理、数据模型构建等工作，在一定程度上提高了矿山储量动态监测的效率和数据信息处理的准确度，在理论研究方面为相关工作人员提供了良好的矿山地质测绘数据处理指导，促使工作人员制定出具有针对性的地质信息测绘方案，整体提高了生产技术水平。另一方面，三维扫描技术还能帮助工作人员及时调整与更改设计方案，及时查找出方案中存在的问题和不足，在减轻相关人员工作负担的同时还能降低时间成本与财力资源损耗。此外，有效运用三维扫描技术还有助于实时共享与传输地质测绘信息，将已经过采集与处理后的数据信息存储至云平台后，还有助于工作人员实时更新与管理相关数据信息，为其日常管理工作带来了极大的便利。

3 三维扫描技术在矿山储量动态监测中的应用策略

实际上三维扫描技术覆盖了GPS技术和全站仪等较为先进的技术模块，依托于数据库系统技术，充分利用系统搜索和筛选功能，还能将待处理的数据信息进行有效整合，快速解决了三维扫描技术在使用过程中存在的各种问题。在先进的辅助技术支持下，还有助于快速采集与分析矿山储量动态监测信息，并通过计算机网络信息系统处理与整合已采集的数据信息，真正意义上实现数据信息的实时共享与传输目标。

（1）在矿山地质测绘中应用三维扫描技术。可以充分利用GPS技术的定位功能和数据信息处理功能，在追踪信息系统技术支持下全方位监督与监测矿山地质的具体位置和周边情况，并以图文、动态视频等直观立体的方式向技术人员完整呈现出采集到的数据信息，将相关数据信息进行管理与存储后，还能为相关工作人员创造更系统的信息访问平台。另一方面，将三维扫描技术与地质检测报告进行有机结合，建立系统的二维或三维动态模型，还能为技术人员带来全新的视觉体验，促使其更直观清晰地感受到矿山地质变化情况，为相关工作人员提供具有价值的参考依据。因此，在矿山地质测绘工作中有效应用三维扫描技术具有重要现实意义，利用信息系统中的测绘模块还能有效优化地质测绘步骤，最大限度地提高了矿山地质测绘工作的效率。例如，在开展矿山地质测绘工作时，可充分利用地理信息系统中提供的矿山地质构造体系、矿山地质信息、矿山测绘资料等。与此同时，相关工作人员还可以借助三维扫描技术高校整理矿山地质数据信息，为矿产资源开发工作等顺利开展奠定良好基础。

（2）在矿山地质数据管理中应用三维扫描技术。实际上三维扫描技术具有良好的数据信息采集和图形绘制功能，相关技术人员不但能高效处理矿山地质测绘数据信息，还能实时监测矿山储量和地质变化情况。目前在矿山地质数据管理中应用三维扫描技术时，主要集中在数据信息采集、建造立体的三维地质动态模型等方面，旨在充分利用系统的归类和整合功能，将处理后的数据信息进行存储归档。在矿山地质测绘工作实际开展过程中，还可以借助三维扫描技术完成矿山开采工作，基于地理信息系统动态分析与处理整个矿山地质数据信息，整体推动矿山地理信息模型趋于规范化和标准化，通过信息集成化角度完善矿山地质信息系统，为相关工作人员提供矿山地质信息处理方面的指导依据，促使其在实际工作过程中熟练掌握相关注意事项，最大限度地提高矿山开采工作的效率。另外，相比于传统矿山地质测绘模式，新时代背景下各项先进的信息系统可以批量存储矿山地质信息，有效解决了传统人为操作负担过重或人工处理数据时存在偏差等问题，真正意义上为矿山地质测绘信息的科学性和可靠性提供了良好保障。

（3）在矿山地质绘图中应用三维扫描技术。在矿山地质测绘工作实际开展过程中，相关工作人员还可以借助三维扫描技术的图形测绘功能，有效缩短矿山开采周期。利用三维扫描技术绘图时，应预先分析与整合矿山地质测绘的基本信息和相关资料，从矿山地形图色彩、规模以及变化规律等方面着手不断优化与完善测绘图纸，并利用先进的三维扫描技术将绘制后的矿山地质图上传至指定的计算机软件，或将其制作为小型电子地图，帮助相关工作人员更直观地检测到矿山测绘区域的地质信息。最重要的是，三维扫描技术还能将收集到的数据信息编制为统计图，并通过计算机屏幕完整呈现出来，有助于工作人员及时了解与掌握相关地理信息。最后，相关工作人员还可以将三维扫描技术和多媒体技术进行深度融合，从传统二维模型过渡转变为三维模型，最大限度地提高矿山地质测绘的可视化效果。实际上三维扫描技术中的三维地质模型还具有良好的地质信息评价功能，可根据实际测绘需求将多种类型的比例尺进行有针对地调整与改进，充分发挥地质信息管理效能的最大化作用。

4 三维扫描技术在矿山储量动态监测中的应用流程和领域

在开展矿山地质测绘工作时，相关工作人员应熟练掌握三维扫描技术的使用方法和技巧，深入探究三维扫描技术的应用功能模块及层次划分方法，具体可包括业务应用、基础构件以及基础数据三个层次，其综合涵盖矿山储量动态信息的分析处理、风险评估以及文件归档等功能。在矿山地质测绘中的前期考察阶段、风险评估阶段以及后期监测阶段，三维扫描技术均起到至关重要的作用，这就要求相关工作人员必须充分认识到三维扫描技术的重要意义，采用正确规范的三维扫描技术操作方法落实矿山储量动态监测工作。最重要的是，相关技术人员还应严格遵守矿山储量动态监测中的三维扫描技术应用流程，按照相应的技术规范和监测要求有针对性地开展相关工作，在保证三维扫描技术操作规范的同时有效防控各种可能发生的安全风险。

（1）三维扫描技术在矿山储量动态监测中的应用流程。在矿山储量动态监测中应用三维激光扫描技术时，具体可遵循以下三个步骤：第一，运用三维激光扫描仪实时监测矿山测量面、点位信息、地质信息。首先相关技术人员可大致判断矿山地质的周边环境，科学调整扫描仪的测位参数，重点关注探头、Q9线、待采矿藏参数以及具体测绘范围，确保监测到的测绘信息可直接反映矿山的具体位置，其次借助激光扫描获取矿山待侧面的三维点位信息。第二，建立三维立体模型。将监测到的点位地质信息和三维信息进行有效整合后，即可在GPS系统的支持下进行精准定位，从而呈现出矿山待测表面的立体图像和三维模型，促使矿山开采设计人员、作业监测人员以及开采人员实时了解矿山地质的地质条件、作业环境，在一定程度上有效提高矿山的开采效率和矿山的安全管理水平。第三，基于三维立体模型构建系统的矿山信息系统，在三维激光扫描技术的支持下实现动态监测系统的建造。将监测到的数据信息与矿山初始数据进行对比分析后，即可计算矿山开采量、监测开采位置、监控采空区域，通过数字化管理方式对矿山储量进行动态监测。

（2）三维扫描技术在矿山储量动态监测中的应用领域。三维扫描技术在矿山储量动态监测中的应用领域具体包括以下几方面：第一，构建待采或开采矿山的三维模型。待采矿山三维模型的构建普遍较为简单，借助矿山地表点位信息即可构建出相应的三维模型。对于开采矿区的模型构建，还需要在矿区内部进行扫描，并在扫描过程中将三维测绘设备安装在矿区巷道内，从而构建出巷道模型。相比于外部三维模型的构建，巷道模型构建的效率相对较低，究其根本原因在于外部测绘条件会对巷道模型的构建造成不同程度的影响，但其相比于传统巷道测绘技术的安全性和效率则有着显著优势。第二，计算矿区开挖体积。在露天开采作业环境下，露天开采矿区的位置和非开采矿区的位置各不相同，利用三维激光扫描技术不但能科学区分不同区域的具体特征，还能帮助相关人员大体确定开挖体积。

5 结语

尽管三维激光扫描技术在三维数据信息的动态监测和建模方面具有明显优势，但其在实际应用过程中仍存在各种问题，在一定程度上限制了矿山测绘工作的顺利开展。与此同时，利用三维激光扫描仪完成数据采集、数据编辑、体积计算等工作，还能有效优化矿产资源的动态监测形式，拓展三维激光扫描技术的应用范围。随着新时代科技手段的日益完善，三维激光扫描技术也会逐渐趋于成熟，在矿山储量动态监测中发挥出更高效的作用。