引言
针对传统铁矿巷道形变监测方法存在数据采集不全面、数据形式不直观、精度差、不能实现对全巷道形变连续监测等问题，提出了一种基于三维激光扫描的铁矿巷道形变监测方法。首先利用三维激光扫描技术获取铁矿巷道真实的三维点云数据；其次利用深度学习模型VoxelNet对三维激光扫描数据进行检测去噪，将无序的点云数据转换成高维特征数据；再次利用alphashape算法对提取的巷道断面离散点进行拟合，并采用基于差值的方法对数据进行多维差值计算，以得到巷道形变的具体数据，实现矿区巷道形变监测的全覆盖。
1三维激光扫描技术的优点
1.1高效性
三维激光扫描技术的核心是基于数据的三维信息，可以快速获取物体的三维信息，因此具有快速性。此外，该技术可以通过精确的测量计算物体的尺寸和形状。与传统测量方法相比，其可以实现自动化数据采集和分析。在传统的铁矿巷道中，需要多次重复测量，并且需要人力物力和时间进行人工测量，这将导致工程成本和时间成本增加。然而，三维激光扫描技术可以实现自动化数据采集和分析，从而避免了应用大量的人力物力。同时，其速度快、精度高、稳定性强和节省空间等优点也为铁矿巷道提供了更多的便利条件。
1.2准确性
三维激光扫描技术具有很高的精度和准确性，因此能够有效解决传统测量方法中存在的缺陷问题。首先，数据采集时只需要进行1次测量即可获得完整的点云数据。其次，由于三维激光扫描技术可以获得精确的点云数据，因此能够实现对物体三维形状和尺寸的精确测量和分析。例如，在测量过程中，如果选择使用传统测量方法进行测量，由于仪器误差、环境等因素存在一定的影响，会导致数据误差较大。此外，三维激光扫描技术在使用过程中可以避免人为操作误差的影响。
1.3灵活性和可操作性
对于铁矿巷道工作来说，测绘范围通常在几十米到几千米之间，因此需要在工作范围内进行多次测量和重复作业。因此，传统方法具有一定的局限性。此外，对于铁矿巷道工作来说，其复杂性很大程度上限制了发展和应用。例如：铁矿巷道工作中所用的仪器设备相对较大，昂贵且操作难度较大。此外，在铁矿巷道工作中通常需要进行多次重复测量和内业数据处理工作等。
2基于三维激光扫描的铁矿巷道形变监测方法
2.1点云数据的采集
在对铁矿巷道进行点云数据采集时，可以将铁矿巷道划分为多个区域，每个区域中的不同铁矿巷道可以单独采集。通过这种方式，可以快速地完成点云数据的采集工作，提高了工作效率。为提高点云数据采集的质量，应加强对三维激光扫描设备的控制，确保扫描设备的有效运行。在对铁矿巷道进行点云数据采集时，应选择合理的采样间隔。在进行铁矿巷道点云数据采集时，应注意以下几点：①在对铁矿巷道进行点云数据采集时，应充分考虑到铁矿巷道的结构特征和使用功能，确保铁矿巷道数据能够满足实际需要；②在进行数据采集之前，首先要对采集点的分布情况进行分析，然后根据分析结果确定扫描参数的设置。在数据采集过程中要尽量保证点云的完整性；③在进行扫描前要对控制点进行适当的控制，主要是为了避免点云数据的偏移或丢失。在进行控制点设置时，要根据实际情况选择合适的点位，然后根据点位在控制点上的位置设置相应的基准站，并对基准站进行精确测量。
为保证数据采集结果更加精确，可以将地面控制点布设在目标物附近，并根据点云数据和地面控制点进行坐标转换。为保证点云数据采集质量，应选择合适的坐标系和坐标转换方法。根据铁矿巷道结构和铁矿材料等特点确定测量对象，然后根据点云数据选择合适的坐标系和坐标转换方法。在扫描时，要结合实际情况确定激光照射角度和照射时间。当扫描距离较长时，应采取适当措施避免激光照射到其他物体上。此外，为保证测量精度，还应严格控制激光束和目标物体之间的距离。
2.2系统监控综合化
目前，在科技的推动下铁矿监测监控技术越来越可以满足采掘的需求，给铁矿企业带来很大的便利。监测监控系统的相关功能有了很大的突破和改善，无论是系统的软件，还是系统的硬件设施，其运行能力及操作性能都有了很明显的提升。将监测监控技术与自动化、智能化技术进行有效结合，可以很大程度提高铁矿生产效率和质量，还可以保障作业人员的生命安全。将监测监控技术应用于铁矿生产中，可以实现地面系统与井下系统的结合，从而使铁矿整个监测系统更加综合化，相关人员可以获得准确的数据，对井下的作业环境进行实时监测和控制。为了进一步保障监测监控系统运行的稳定性，还会用到防火墙、网络隔离屏蔽等信息化技术。
2.3铁矿内部监测监控子系统
1)安全监控系统。在铁矿实际采掘的过程中引入先进的技术和低成本的分站监控系统可以很大程度提高铁矿的管理质量，为铁矿的生产打好坚实的基础。安全监控系统可以有效发挥实时监测功能，便于人员动态了解各种机电设备的工作情况，同时可以实时监测作业环境参数，高效监测铁矿供电系统及避难硐室的情况，有利于相关人员准确掌握铁矿的生产状况，及时预测可能发生的故障，从而降低事故的发生率，确保作业人员开采环境的安全性。2)矿压监测系统。铁矿在采掘中会受到各方面的制约和影响，其中围岩变形是影响铁矿生产的重要因素之一，监测监控技术可以实时监测铁矿矿压情况，有利于减少或控制片帮、冒顶事故的发生。矿压监测系统由多个部分组成，其中最重要的是上位机、通信主站、压力传感器接收主机及数据分析软件等。3)束管监测系统。利用束管监测系统可以监测铁矿关键控制范围，并且可以做到实时、动态、不间断地进行。在铁矿开采中会出现有毒有害气体、采空区等，这会严重影响铁矿的生产效率和经济效益，同时还存在潜在危险。因此，充分且有效地利用束管监测系统，不仅可以实现高水平监测和控制，还可以减少瓦斯爆炸等事故的发生。
2.4三维激光扫描技术
三维激光扫描技术是一种先进的全自动、高精度立体扫描技术，具有操作简单、速度快、灵活性高、精度高等特点，数字化、自动化、实时性强，解决了目前空间信息技术发展的瓶颈。三维激光扫描技术借助水平方位偏转控制器及对应的高度角偏转控制器科学控制反射棱镜的实际转动，使激光测距系统发射的激光能够顺着不同的坐标轴实时移动并扫描测量。
结束语
在铁矿巷道过程中，使用三维激光扫描技术不仅可以提高测绘工作的效率和质量，还可以有效避免传统测量方式所存在的问题。因此，在实际铁矿巷道过程中，需要将三维激光扫描技术与传统测量技术有效结合，提高测量结果的准确性和可靠性。另外，还需要加强对三维激光扫描技术的研究和探索，不断优化和完善三维激光扫描技术，为铁矿巷道工作提供有效的技术支持。同时，需要加强对该技术的宣传和推广，让更多的人了解该技术，为其应用创造良好条件。
参考文献
[1]杜江丽，岳军红，陈建平，等.基于三维激光扫描仪的矿区边坡变形监测数据的分析处理[J].矿业安全与环保，2021，48（1）：75-79.
[2]刘科伟.露天开采隐患空区激光三维探测、可视化研究及其稳定性分析[D].中南大学，2012.
[3]肖立锋.综合物探方法在采空区探测中的应用[J].工程地球物理学报，2019，16（5）：658-664.
