面向三维激光扫描的矿山地质灾害测绘系统

在矿山地质灾害防治工作中，精准、高效的测绘数据是制定防治方案和应对措施的关键。面向三维激光扫描的矿山地质灾害测绘系统，凭借其独特的技术特性，不仅能够为矿山地质灾害的监测提供数据参考，而且还能够为其后续评估提供强有力支持。

1 三维激光扫描矿山地质灾害测绘系统组成

该系统主要由三维激光扫描仪、数据传输设备、数据处理软件和终端显示设备相互组合而成，三维激光扫描仪是核心部件，主要通过发射激光束对矿山地质灾害区域进行高密度、高精度的点云数据采集，能够捕捉到毫米级的地形变化和物体细节。数据传输设备负责将扫描仪采集到的海量数据实时或批量传输至数据处理中心，强调数据的及时性和完整性[1]。数据处理软件则对原始点云数据进行去噪、拼接、建模等处理，生成三维立体模型、数字高程模型等成果，为后续的分析评估提供基础。最后终端显示设备主要是展示处理后的三维模型和相关数据，方便工作人员直观地了解灾害区域的情况。

2 三维激光扫描矿山地质灾害测绘系统核心功能

2.1 高精度数据采集

无论是矿山的滑坡体、崩塌区，还是地表裂缝等地质灾害，三维激光扫描仪都能快速、准确获取其形态、尺寸、位置等信息，为灾害的识别和界定提供精确的数据依据。

2.2 三维建模与可视化功能

通过数据处理软件将点云数据转化为三维立体模型，工作人员从不同角度、不同方位对灾害区域进行观察和分析，清晰识别出灾害的分布范围、发育特征以及与周边环境的关系，这种可视化的方式能够提高对灾害的认知程度，为制定防治方案提供更直观的参考。

2.3 变化监测与分析

对同一区域不同时期的扫描数据进行对比分析，系统能够精确计算出地表的沉降量、位移量等变化参数，及时发现地质灾害的发展趋势。基于这些变化数据，工作人员可以评估灾害的稳定性，预测可能发生的危险，以便为灾害的预警和防治提供支持。

3 三维激光扫描矿山地质灾害测绘系统的应用措施

3.1 三维激光扫描矿山地质灾害测绘系统在应急测绘中的应用

滑坡、崩塌等矿山突发地质灾害发生后，灾害现场多数情况下存在二次坍塌、有毒气体泄漏等风险，人工进入现场测绘不仅效率低下，而且还会危及测绘人员生命安全，而三维激光扫描系统能够实现远距离非接触式数据采集，操作人员在安全区域即可操控设备对灾害区域进行全方位扫描。紧接着，将采集到的海量点云数据通过系统的数据处理软件，快速进行去噪、拼接和建模，生成高精度的三维立体模型，这种模型能够真实还原灾害现场的地形地貌、坍塌范围、堆积物分布等细节，精度能够达到毫米级[2]。应急指挥人员通过三维模型，能直观、全面地了解灾害的破坏程度和空间分布情况，其比传统的文字描述或者二维图纸更具说服力，方便指挥人员快速掌握灾情全貌。

基于生成的三维模型，应急团队进行多维度分析，录用测量模型中关键点位的坐标、高度等信息来准确计算出被困人员可能的位置范围，为救援队伍确定搜救路线和救援点提供精准指引。同时，利用模型模拟灾害后续可能的发展趋势，制定出更安全、高效的救援方案，避免救援人员进入危险区域。在应急救援工作完成后，三维激光扫描系统获取的数据和构建的模型能够为灾后评估提供重要依据。对比灾害发生前后的三维模型，从中精确计算出灾害造成的土方量变化、建筑物损毁程度等，为灾情统计、损失评估提供客观数据，这些数据还能为灾后重建规划提供参考，促使矿山得到尽快的恢复。

3.2 三维激光扫描矿山地质灾害测绘系统在日常监测中的应用

在日常监测中，系统按照预设的周期对矿山的重点区域进行规律性扫描，这种高频次的数据采集能够形成连续的监测序列，完整记录地质体的微小变化过程，同时系统的自动化程度较高，通过预设程序实现自主扫描和数据存储，不仅能够减少人工干预，而且还能够保证监测工作的稳定性和连续性。基于长期积累的三维点云数据，系统通过专业软件进行多期数据对比分析，精确计算出监测区域的位移量、变形速率、沉降幅度等参数，结合这些变化数据，技术人员建立地质灾害演化模型，预测灾害的发展趋势。比如某区域的变形速率逐渐加快，超出安全阈值，系统能够及时发出预警，提示相关部门采取加固、卸载等防治措施，以此来实现对各类灾害的有效规避。

矿山地质灾害隐患点分布零散，同时环境具有较为明显的复杂性特种，如采空区上方的地表塌陷隐患、废弃矿坑周边的滑坡风险等，而三维激光扫描系统并不会受到地形限制，所以能够对这些复杂区域进行全方位扫描，实现监测覆盖无死角。对人工难以到达的陡峭边坡、深沟等，系统通过架设扫描站或搭载在移动平台上的方式完成数据采集，促使所有重点风险区域都纳入监测范围。比如在监测某废弃矿坑的边坡时，系统能够从坑底、坑壁顶部等多个位置进行扫描，拼接后形成完整的三维模型，以此来全面反映边坡的整体稳定性状况 [3]。在此基础上，以日常监测获取的详细数据为依据，有利于为优化监测方案和工程治理提供参考，监测时发现某区域的变形主要集中在特定岩层层面时直接调整监测点的布置，增加对该层面的监测频率，或者在制定边坡加固方案时，根据三维模型来精确计算需要加固的范围和工程量，以此来提高治理的针对性和经济性。

4 结语

面向三维激光扫描的矿山地质灾害测绘系统在矿山地质灾害的监测、评估和防治中具有独特的优势，其整体应用范围也在不断扩大。特别是新时期背景下，随着技术的不断发展和完善，该系统在矿山安全生产和地质灾害防治工作中的作用更加明显，能够为各项工作的顺利实施提供技术支持。

参考文献：

[1] 鲍海恩 . 基于三维激光扫描技术的矿山地质测绘精度评估系统研究[J]. 世界有色金属 ,2023,(05):4-6.

[2] 殷齐鲁 . 三维激光扫描测量在露天矿山地质环境治理中的应用 [J]. 世界有色金属 ,2019,(14):297-298.

[3] 马玉德 . 基于矿山地质测绘的三维激光扫描技术研究 [J]. 世界有色金属 ,2018,(20): 36+38 .

作者简介：苏永亮（1989.3-），男，汉族，本科，陕西渭南，工程师，主要从事测绘工程专业工作