井下工程测绘技术的创新与应用研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：徐辰飞（1994），男,汉族,山东招远人,本科，助理工程师,研究方向为矿山工程测绘。-65-井下工程测绘技术的创新与应用研究 徐辰飞 路 洋 山东黄金矿业（玲珑）有限公司，山东 烟台 265400 摘要：摘要：本文研究聚焦于井下工程测绘技术的创新与应用，探讨了测绘技术在井下工程中的重要性，重点关注井下工程测绘技术的创新，研究提出了井下工程测绘技术创新应用策略，包括实际数据采集和处理策略、无人机在井下工程实时监测的应用、传感器融合技术的效果评估，以及高精度激光扫描在井下结构建模中的具体应用，为井下工程领域提供全面而实用的技术创新方案，以推动该领域的发展与应用。关键词：关键词：井下工程；测绘技术；创新与应用 中图分类号：中图分类号：TD17 0 引言 随着城市化进程和基础设施建设的不断推进，井下工程的复杂性和重要性逐渐凸显，井下工程测绘技术作为支撑地下空间规划和建设的核心工具，面对传统方法的局限性并寻求创新解决方案。本文研究致力于探讨测绘技术在井下工程中的关键作用，着眼于四项创新技术，深入研究其创新技术的应用策略，为井下工程测绘技术的发展提供新的思路和实用方法，以满足日益复杂和多样化的工程需求。1 测绘技术在井下工程中的重要性 测绘技术在井下工程中的重要性不可忽视，其作用远远超出了表面所见，测绘技术为井下工程提供了精确的空间数据，为地下结构的规划和设计提供基础，高精度的地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS），工程师能够准确测定井下结构的位置、形状和相互关系，为工程规划提供可靠依据。测绘技术在井下工程的施工和监测阶段发挥着关键作用，实时监测和数据采集，工程团队可以及时了解地下结构的变化和工程进展，从而采取相应措施以确保工程的顺利进行，不仅提高施工效率，还能有效减少工程风险和事故发生的可能性。井下工程涉及到地下管道、隧道、矿井等复杂结构，而测绘技术通过三维重建、激光扫描等手段，使得工程人员能够全面了解其结构的形态和特征，为工程设计的合理性和施工的精准性提供了有力支持。在环境保护和资源开发方面，测绘技术同样具有不可替代的作用，对地下资源的测量和监测，科学家们能够更好地理解地下水流、矿产分布等信息，为可持续资源开发和合理利用提供科学依据。2 井下工程测绘技术的创新 2.1 井下结构智能与三维重建技术 井下结构智能与三维重建技术代表了井下工程测绘领域的创新巅峰，其融合智能算法和先进传感器技术的核心目标在于提高地下结构的高效识别和三维建模水平，此项技术的首要优势在于能够为工程团队提供更为真实和准确的井下结构信息，从而增强工程决策的科学性。井下结构智能技术倚靠深度学习算法，实现了对地质层、管道、隧道等复杂井下结构的自动识别，在地下设备搭载先进传感器，实时收集多元数据，包括地层密度、物质成分等，深度学习算法的智能分析，实现对井下结构的自动、准确识别，不仅提高了工作效率，还减少了人为识别误差。三维重建技术通过激光扫描等先进手段，将井下结构的几何形状、空间位置等信息以高精度还原，激光扫描产生的点云数据能够在三维空间中精确还原井下结构，形成直观、真实的三维模型，为工程规划提供了直观可视化的工具，使得工程团队能够更好地理解井下环境，为后续工程决策提供了科学依据。井下结构智能与三维重建技术的应用不仅提高了测绘精度，还加强了对井下结构的全面了解，使得工程团队能够更加自信地制定工程计划，减少不必要的风险和成本。该技术还为城市规划、地下管道管理等领域提供了全新的数据支持，推动了井下工程测绘技术的创新与发展，随着智能与三维技术的不断进步，井下结构的识别和建模将更为中国科技期刊数据库 工业 A-66-准确，为地下空间的合理规划和利用提供更强大的技术支持1。2.2 无人机在井下工程测绘中的实时监测和数据采集 无人机技术在井下工程测绘中的应用代表着一项革命性的创新，搭载先进传感器和相机，实现了对井下环境的高效、灵活实时监测和数据采集，这一技术的应用不仅大幅提升了工程团队的实时感知水平，也为井下工程的安全和效率提供了全新的解决方案。无人机的实时监测具有覆盖广泛区域的优势，能够快速获取井下工程全局信息，搭载各类传感器的无人机能够监测温度、湿度、气体浓度等多种环境指标，实时将数据反馈至控制中心。其使得工程团队能够在第一时间了解井下环境的变化，及时作出决策，保障工程的安全进行。无人机的快速响应和全面监测为工程安全提供了强有力的支持。无人机的数据采集能够在井下结构的细节层面提供丰富的信息，高分辨率相机和激光雷达等设备使得无人机能够捕捉到地下结构的微观特征，为后续的数据处理和分析提供了高精度的基础，不仅为工程规划和设计提供了详实的地下结构数据，还为后期的维护和管理提供了有效的支持。无人机技术的应用使得井下工程测绘更具灵活性和高效性，相对于传统手段，无人机无需人员进入井下环境，降低了工程人员的风险，同时提高了工作效率。其技术的应用在城市建设、资源勘探等领域具有广泛的应用前景，为井下工程测绘技术带来了新的发展方向，井下工程监测和数据采集的精度和效率将得到更大程度的提升，为地下空间的科学管理和利用提供更强有力的支持2。2.3 传感技术、通信技术和计算机科学的综合创新 传感技术、通信技术和计算机科学的综合创新标志着井下工程测绘技术进入了一个全新的发展阶段，为工程的全方位感知和实时信息传递提供了更为先进的解决方案。先进的传感技术在井下工程中的应用实现了对环境各项指标的高精度监测，植入地下传感器，工程团队可以实时采集地下水位、地质层厚度等多维度的数据，为工程提供可靠的基础信息。其实时监测不仅提高了数据的准确性，也为工程决策提供了实时的环境反馈，帮助工程团队更好地应对复杂的地下环境。通信技术的创新对于解决井下环境通信困难的问题至关重要，采用低功耗、高效率的通信设备，井下设备能够与地面控制中心之间实现实时、可靠的信息传递，实时通信不仅可以及时掌握井下环境变化，也为工程团队提供了远程监控和操作的能力，进一步提高了工程的灵活性和安全性。计算机科学的综合创新算法优化和数据处理技术，实现了对海量井下数据的高效管理和分析，云计算、大数据等技术的应用为工程团队提供了更为强大的计算和数据处理能力，使得复杂的井下数据得以迅速处理和分析，为工程决策提供了更深入、全面的信息支持，有力推动了井下工程测绘技术的进步，其三个领域的综合创新使得井下工程测绘技术不再是单一技术的简单叠加，而是在多个领域的协同作用下实现了更高水平的集成。2.4 高精度激光扫描技术 高精度激光扫描技术作为井下工程测绘领域的关键技术，以其精确的测量和三维建模能力，为地下结构的深入研究和规划提供了强大的工具，这项技术通过激光束的精确测量，获取井下结构的几何形状和位置信息，为工程设计、规划以及变化监测提供了精准的数据支持。高精度激光扫描技术实现了井下结构的快速而准确的三维建模，激光束在井下结构表面的扫描，技术能够高密度地获取点云数据，将地下结构的形态精确还原。其三维建模不仅提供了直观可视化的工具，也为工程设计和规划提供了真实可靠的基础数据，工程团队可以借助这一精确的地下地貌信息，更好地理解井下环境的特征，为工程决策提供科学依据。激光扫描技术的高精度使其成为检测井下结构微小变化的理想工具，定期的激光扫描，工程团队能够监测井下结构的变化趋势，及时识别可能存在的问题并采取预防措施，及时的变化监测可提前发现井下结构的变化，防范潜在风险，确保工程的安全进行3。3 井下工程测绘技术创新应用策略 3.1 数据采集和处理的实际策略 数据采集和处理是井下工程测绘技术创新中至关重要的一个环节，其实际策略直接影响着测绘结果的准确性和可靠性，数据采集阶段需要选择先进的传感器技术，以确保对井下环境各项指标的高精度监测。包括温度、湿度、地质成分等多维度传感器的选择。合理布局传感器，以保证全面而准确地捕捉井下结构中国科技期刊数据库 工业 A-67-的信息。实时数据传输与存储是确保信息的及时性和可追溯性的关键步骤，采用高效的通信技术，将传感器采集到的数据实时传输至地面控制中心，同时建立稳定的数据存储系统，确保数据的长期保存。智能化数据处理是数据采集后的关键环节，采用计算机科学的先进技术，包括大数据分析和人工智能算法，对采集到的数据进行智能处理，可以提取出有价值的信息，为工程决策提供精准支持，在实地验证与校正方面，与实际情况的对比，确保采集到的数据与实际情况一致，对可能存在的误差进行校正，以提高数据的可靠性和准确性4。3.2 无人机在井下工程施工现场的实时监测 无人机在井下工程施工现场的实时监测是一项颠覆性的技术创新，为工程团队提供了高效而灵活的工具，以全面了解和管理井下环境，选择适用于井下环境的无人机设备至关重要。考虑到可能的狭窄空间和特殊气候条件，应选择具备强大适应性的无人机，可能涉及到轻巧机身设计、防尘防水等特殊要求，以确保无人机能够在复杂的井下施工环境中正常运行。多传感器搭载是实现全面监测的关键步骤，在无人机上搭载多种传感器，如高分辨率相机、激光雷达等，实现对井下结构和施工现场的全面监测，获取丰富的数据信息，包括地质特征、施工进度、安全状况等。实时数据传输与图像处理是保障监测效果的关键环节，采用高效的通信技术，将无人机获取的实时数据传输至地面控制中心，在地面进行图像处理，提取出关键信息，如施工进度、环境变化等，确保了工程团队能够及时获取井下工程现场的实时信息。自主导航与智能避障技术是保障无人机能够灵活移动的重要因素，配备先进的自主导航系统和智能避障技术，确保无人机能够在井下环境中灵活移动，避免碰撞，提高监测效率，其自主性使得无人机能够在狭窄、复杂的施工现场中安全、高效地执行任务5。3.3 传感器融合技术在实际工程中的效果评估 综合传感器性能评估是评估传感器融合技术的第一步，各类传感器的性能包括精度、灵敏度、稳定性等多个指标，对其性能进行全面评估，工程团队能够选择出性能最优越的传感器组合，以满足井下工程的监测需求。传感器布局优化是确保传感器融合技术高效运行的重要环节，优化传感器的布局和部署策略，合理配置传感器的位置，以最大程度地覆盖井下结构，提高监测精度，在实际工程中不断优化传感器的布局，工程团队能够最大程度地发挥传感器融合技术的优势。数据一致性检验是保障融合技术准确性的关键步骤，在不同传感器采集到的数据之间进行比对，检验其一致性，确保不同传感器获取的信息在相同条件下具有高度的一致性，从而提高整个系统的可靠性。实际应用效果评估是对传感器融合技术在井下工程中实际应用的综合评价，包括对实际监测结果的准确性评估，以及对整体监测系统的稳定性、实时性等方面进行评估，在实际工程中的长期应用，工程团队能够更全面地了解传感器融合技术的实际效果。传感器融合技术在实际工程中的效果评估需要结合实际工程场景，对监测结果的实用性进行评价，包括是否满足工程决策的需求、是否提高了工程的效率等方面，综合考量其因素，工程团队能够更好地判断传感器融合技术的实际应用价值。3.4 高精度激光扫描在井下结构建模中的具体应用 高精度激光扫描技术在井下结构建模中的具体应用是井下工程测绘领域的一项关键技术创新，高精度激光扫描技术通过激光束的精确测量，能够实现井下结构的快速而准确的三维建模。激光束在井下结构表面的扫描可以获取高密度的点云数据，将地下结构的形态精确还原，其三维建模不仅提供了直观可视化的工具，也为工程设计和规划提供了真实可靠的基础数据。激光扫描技术的高精度使其成为检测井下结构微小变化的理想工具，定期的激光扫描，工程团队可以监测井下结构的变化趋势，识别可能的问题并采取预防措施，及时的变化监测能提前发现井下结构的变化，防范潜在风险，确保工程的安全进行。高精度激光扫描技术可用于管道和隧道的建模。激光扫描设备搭载于移动平台或无人机上，可以在不同深度和方向上对管道和隧道进行全面扫描，获取详细的地下结构信息，不仅能帮助检测潜在的结构问题，还为管道和隧道的运维提供了实时的、高精度的数据支持。高精度激光扫描技术还可应用于地层的建模，扫描地下地层，获取地质信息，工程团队能够更好地了解地层的密度、厚度和物质成分等关键参数，为工程规划提供了重要的地质学依据，避免地层变化可能带来的工程风险。中国科技期刊数据库 工业 A-68-4 结语 井下工程测绘技术的创新与应用研究为地下空间规划和建设开辟了新的可能性，新兴技术的引入不仅提升了测绘精度和效率，也加强了工程安全性，需不断突破技术瓶颈，推动跨学科合作，以应对未来挑战，实际应用策略的精心设计，可实现井下工程测绘技术的创新发展，为城市建设和资源开发注入更大活力。参考文献 1魏晓强,吴建,田志召.石油工程井下作业修井技术现状及工艺优化的策略探讨J.中国石油和化工标准与质量,2023,43(22):178-180.2董易鑫.煤矿井下采选充采一体化技术及在工程中的应用J.科学技术创新,2023(22):146-149.3贺斌.现代测绘技术在矿上测量中的实践J.矿业装备,2023(05):54-56.4张莉莉.测绘技术用于矿山地质环境的遥感动态监测J.西部资源,2022(04):197-200.5孔璐,石记章,康跃,等.测绘技术在矿山井下测量中的有效应用J.内蒙古煤炭经济,2022(05):111-113.