Зачем нужен лазерный сканер в маркшейдерии?

Лазерный сканер в маркшейдерии является одним из тех нововведений, которые кардинальным образом перевернули представление о выполнении маркшейдерских работ в целом. У лазерного сканирования много определений, но наверное самым точным и верным будет: это технология создания 3D моделей местности и объектов с помощью специальных приборов - лидаров. Во время работы лазерного сканера все объекты представляются как набор/облако точек с известными пространственными координатами. Все измерения, расчеты и т.д. производятся уже по этим данным, в связи с чем отпадает необходимость в камеральных работах. Скорость сканирования невероятно высока - до 1 миллиона точек в секунду.

По принципу своей работы все лидары делятся на три вида:

• Импульсные измеряют время прохождения лазерного луча и обратно, и уже по этим данным высчитывают расстояние до точки
• Фазовые используют разность фаз отправленного и полученного луча для вычисления расстояния до точки
• Триангуляционные решают задачу лидар-точка-приемник для получения расстояния

Основными характеристиками лазерного сканера являются радиус действия, точность определения координат каждой точки,  скорость сканирования и угловой охват точек. Лазерный сканер в маркшейдерии имеет дальность сканирования до километра, точность до дециметров. Подробнее об устройстве лазерного сканера можно прочитать здесь.

Применение лазерного сканирования в маркшейдерии 

Где возможно применение технологии лазерного сканирования в маркшейдерском деле? Прежде всего это создание трехмерных планов и цифровых моделей при сканирование карьеров. Если раньше, при работе с тахеометрами, даже в безотражательном режиме на данную работу (возьмем средний карьер площадью 300 квадратных километров) уходило несколько месяцев, то с применением лидаров сканирование карьеров, только с много большей точностью и подробностью, выполняется за одну-две недели.

Многократно облегчается работа по редактированию модели карьера при проведении буровзрывных работ и работ по выемке пустой породы и руды - достаточно просто совместить модели до и после взрыва или выемки, чтобы вычислить объем породы или взорванного блока. При вычислении объемов полезного ископаемого на складах и хранилищах, также сегодня невозможно обойтись без применение лазерных сканеров - из-за того что эти объекты труднодоступны или имеет сложную форму, если выполнять традиционные измерения тахеометрами, то возникают погрешности измерения, достигающие 3-4%. При работе с лидаром погрешность будет находиться в пределах 1%.

Применение лазерных сканеров возможно при определении и съемки береговой линии хвостохранилищ.  Результатом данной работы является модель пляжа, на которой четко выделена береговая линия. Данные объекты являются местом повышенной опасности, туда запрещен вход человека, но им просто необходим постоянный контроль, поэтому лазерное сканирование это идеальный вариант для контроля состояния потенциально опасных объектов

Комплексы из стационарных лидаров применяются при наблюдениями за деформациями сооружения горной промышленности, земной поверхности при проведении горных работ, при контроле отвалов и обрушений. В отличии от роботизированных тахеометров, которые применялись ранее, измеряющих величину и направление деформаций по контрольным точкам и их смещению, лазерные сканеры осуществляют измерения в режиме сплошных наблюдений, накладывая модели объекта друг на друга.

Применение лазерного сканирования при подземной маркшейдерской съемке

При съемке выработок, пустот и других подземных объектов лазерное сканирование - идеальный выбор. Подземные сооружения зачастую имеют длину в несколько километров со сложной конфигурацией, включающей в себя множество потенциальных объектов съемки,при съемке тахеометрами или горными теодолитами, на выполнение данной работы может уйти не один месяц, лидар же справляется за несколько дней (дальность сканирования лазерных сканеров, созданных для работы под землей составляет до 350 метров, максимальная скорость сканирования в горизонтальной плоскости 21 градус, в вертикальной 14 градусов, с максимальной погрешностью определения координат точки 2 сантиметра).

Все координаты точек автоматически переводятся заданную пользователем систему координат. Отличительной особенностью и вкупе плюсом технологии лазерного сканирования является то, что работа может выполняться в полной темноте (например при сканирование туннелей метро). Можно просто поставить аппарат, оставить его на несколько часов на выполнение работы, и по истечении необходимого времени просто переставить.

Сканирование шахтных стволов также постепенно входит в маркшейдерские обязанности. Раньше составлялись чертежи и разрезы, и уже в сравнении с ними контролировали правильность установки крепи, сдвижение грунтов и другие параметры. Сегодня же, с развитием лазерного сканирования, данная работа выполняется за несколько часов. Под днищем клети устанавливается сканер, и за несколько спусков-подъемов клети производится сканирование шахтных стволов, получая в итоге подробнейшую трехмерную модель ствола.