三维激光扫描仪矿山测量解决方案.doc

三维激光扫描仪矿山测量解决方案1. 矿山测量矿山测量，在矿山建设和采矿过程中，为矿山的规划设计、勘探建设、生产和运营管理以及矿山报废等进行的测绘工作。其主要的工作任务就是： 建立矿区地而控制网和测绘1: 500 1: 5000的地形图和矿图; 进行矿区地面与井下各种工程的施工测量和竣工验收测量; 进行岩层与地表移动的变形监测，为保护矿柱和安全开采提供资料主要的工作内容就是：主要包括：建立矿区地面控制网、矿区地形图的测绘、矿山施工测量、地表移动沉降观测和矿体几何图绘制等。其中，矿山施工测量是矿山建设和开采过程中为各种工程的施工所进行的测量工作，即地面上的土建工程测量、井下控制测量和施工测量、竖井定向测量和竖井导人高程测量、竖井贯通测量。在施工建造过程中和运营管理阶段，还需定期进行岩层与地表移动沉降观测、巷道及井身各部位及其相关建筑物及辅助建筑物的沉降观测和位移观测，以及为矿区的复耕进行测量服务等。2. 三维激光扫描仪应用于矿山测量采用激光扫描仪进行地形和矿山测量是目前世界上比较先进的测量技术。由于激光扫描仪不但可以采用非常高的分辨率进行数据采集，而且能获得三维数据，因此很容易生成较其它常规测量方法更为准确的数字高程模型。它比传统的GPS+全站仪的测量作业方式，作业效率更高，优势非常明显，外业人员的作业强度也大大降低。2.1 矿山测量解决方案为了提高矿山的建设和开采的效率，实现精细化生产，需要基于精确的数字表面模型来进行设计和施工。三维激光扫描仪提供了这样一种手段，可以极其准确的对于开采地区进行地形地势的数据获取。基于高质量的激光数据，可以制作出高精度的地面模型数据，从而指导煤矿的开采和建设工作。除此之外，这项技术还可以应用于矿山的开发运营监测（如矿区塌陷区监测）和前期环境评价工作。2.1.1地面控制网的建立地面控制网的建立，可以通过GPS与三维激光扫描结合的方式进行，通过GPS静态观测完成一级控制网的建立，然后利用三维激光扫描仪进行高精度的碎步测量，完成矿区的控制网的建立。三维激光扫描仪的精度完全满足国家矿山流程中的限差，满足测量要求。2.1.2矿山模型的建立在三维激光扫描仪进行碎步测量的过程中，获取碎步点的坐标，同时还可以对矿山进行激光扫描，获取矿山的点云数据，通过后期数据处理，可以获取矿区的DEM数据，数字点云模型，实现矿山直观的地形记录，为日后的安全生产决策提供数据。优势：实现露天矿开采模型及空间数据的获取，数据源形象直观，数据精度高。 露天矿开采模型（网摘）2.1.3矿山采挖测量和矿量计算通过点云数据生成的DEM和DTM数据，可以进行矿山的采挖测量，在矿山开采前，通过获取的DEM和DTM数据实现植被占用面积和土石方量的计算，最方便的是能实现直观的矿量计算，在矿山开采过程中，能够精确的获取采空区的空间信息，同时为安全生产通过技术依据。优势：露天矿量的计算简单化、精确化。植被土地占用面积的计算2.1.4数字线划图获取通过建立的矿山开采模型，1m分辨率的数字地面模型能够生成高精度的等高线划图，高密度、高精度的点云模型通过拼接建模生成的数字线划图，将为矿山提供从1:500-1:5000的地形线划图，实现矿山测量基础数据的获取。优势：1. 对于矿山的基础设施（控制点、办公楼、绞车房、井架、仓库、水塔、井口、管线、垣栅、消防设施、电缆沟、扇风机机道等）的空间数据，一次性扫描获取多个设施的空间位置，且数据形象直观，方便建立模型，矢量化后作为地形要素加入到矿山地形图中。2. 露天矿山测量快速测量，等高线画图分辨率高，数据质量高，如下图网摘2.1.4矿区及矿井设施沉降监测矿山井下工程设施的沉降监测是衡量矿井安全的主要因素，是矿山测量中重要的一环。其中井口设施的沉降监测尤为重要，关系井筒及井下人员安全，通过三维激光扫描仪，可以实现井口设施空间数据的整体、精确的获取，通过数据的长期积累，能够及时发现沉降变化。优势：三为激光扫描仪获取的井口数据，相对水准测量，点位信息丰富、数据获取全面，模型形象直观。2.1.5沉陷区测量地下矿山开采，使得地面发生沉陷（如下图显示），通过三维激光扫描仪的数据实现沉陷区域的建模，在点云模型中，能够量算沉降区域面积大小，沉陷情况。实现还耕的技术评估。网摘2.1.5巷道测量利用激光扫描仪在井下进行扫描作业，完成整个井下的巷道模型的建立，能够实现井下开采的管理，以及巷道变形监测、井下定向测量、井下控制测量、主巷道的定向与测量，掘进时中、腰线的给定，井下巷道贯通、井下场地开拓超欠挖测量、矿量计算等。2.1.6横断面测量实现井下矿山测量的同时，通过井下的点云模型，后处理生成巷道的横断面线划图，将作为重要数据提供给煤矿安全生产部门，实现巷道的变形监测，巷道应力分析。2.2数据成果提供1. 1:500-1:5000的矿山地形线划图和矿图；2. 露天煤矿开采数字高程模型和数字地面模型；3. 矿区及其基础设施的变形监测；4. 测绘和编制各种采掘工程图及矿体几何图；5. 巷道横断面线划图；6. 沉陷区的沉降监测及面积，位置等空间数据的测定；7. 地下巷道的点云空间模型；8. 井下开采超欠挖测量