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三维激光扫描技术在采空区群探测中的应用
摘要：随着矿井开采的深入，采空区形成和发展越来越成为一个重要的地质工程问题，对于采空区的快速、准确的测量和评价成为一个亟待解决的问题。本文介绍了三维激光扫描技术在采空区群探测中的应用，并探讨了其优势和不足之处。结果表明，三维激光扫描技术可以快速、准确地获取采空区的空间结构，精度高、效率高、安全性高，是研究采空区的一种重要手段。
关键词：三维激光扫描技术；采空区；群探测；应用；优势与不足
一、引言
采煤工作面的逐步向深部延伸致使采空区的形成和发展成为一个重要的地质工程问题，采空区的空间结构及其发展规律，是采掘过程中安全生产和环境保护必须面对的问题。采空区的快速、准确的测量和评价，对于实现煤炭行业的可持续发展以及事故防范和预测具有十分重要的意义。
三维激光扫描技术以其高精度、高效率、高安全性和非接触性等优点，被广泛应用于采空区群的探测，尤其是在精确数字化采空区及其三维模型制作、采空区信息快速采集和数据的自动化处理方面，具有得天独厚的优势。
本文将介绍三维激光扫描技术在采空区群探测中的应用及其优劣分析，以期为采空区的测量提供一种重要的技术手段。
二、三维激光扫描技术
三维激光扫描技术利用三维激光扫描仪与数码相机等设备，并结合全球定位系统装置和惯性导航装置，可以快速、准确地获取目标物体的三维空间结构和形态，具有重新定义传统物体形态的能力。
三维激光扫描的原理主要是通过将激光束发射到目标物体表面，控制扫描仪实现激光束的旋转扫描，将被扫描物体表面的点激光反射回来，收集反射回来的光的时间和空间信息，通过计算处理得到该物体表面上各点的坐标数据信息，从而形成三维模型。三维激光扫描技术可以快速、准确地获取采空区的空间结构，精度高、效率高、安全性高，极大地提高了采空区的测量效率和准确度。
三、三维激光扫描技术在采空区群探测中的应用
1、测量采空区形态、位置和尺寸
三维激光扫描技术可以快速获取采空区的三维模型数据，对于采空区形态、位置、尺寸等方面的测量具有极强的技术优势。将采空区的三维模型导入计算机中进行处理，可以实现对采空区的形态、位置、尺寸等进行多维度、多方向、多尺度的测绘分析，从而为采空区的评价提供了科学依据。
2、监测采空区发展过程
采空区的发展过程是动态的，只有及时监测采空区发展过程，才能做到对采空区进行有效地预测和预警。三维激光扫描技术可以通过对采空区进行多次扫描，获取采空区表面变形的三维坐标数据，利用计算机进行配准、对比和分析，可以实现对采空区变形的实时监测和分析，及时预警采空区存在的安全隐患。
3、设计采空区支护方案
采空区支护方案的制定需要依托于采空区的准确三维模型，通过三维模型的分析，可以进行支护方式的优化，选择合适的支护方案，从而提高采空区支护的效果。三维激光扫描技术可以为地质工程师提供精确的采空区形态数据，从而帮助其优化采空区支护方案，减少资源浪费。
4、数字化采空区及其三维模型制作
传统的采空区测量方法主要依靠测量仪器的手工操作，效率低、精度不高，难以满足大数据量的采集需求。而三维激光扫描技术可以快速、高效地获取大数据量采空区的三维模型，大幅提升了采空区数字化水平，为采空区的数字快速建立和维护提供了必要的技术手段。
四、三维激光扫描技术在采空区群探测中的不足
1、成本高
三维激光扫描技术的成本相对较高，设备需配备先进的技术和设备，并需要专业的技术人员进行操作和维护，因此大规模应用会面临一定的经济负担。
2、操作难度大
三维激光扫描技术需要大量的数据处理和分析，需要使用多种专业软件进行数据的处理和分析，而且对数据分析人员的专业性要求较高。
3、不易于测量深部采空区
三维激光扫描技术只能测量采空区表面的形态和尺寸数据，深部采空区由于存在遮挡等问题，不便于采用三维激光扫描技术进行测量。
五、结论
三维激光扫描技术可以快速、准确地获取采空区的空间结构，为采空区的安全管理、数字建模与仿真提供了有效的技术工具，但也存在一些不足，需要我们在实际应用中充分考虑。因此，应在更广泛的领域中探索其应用，以进一步推动其技术进步和发展，实现对采空区的数字化、信息化和智能化。