近年來，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、5G等技術(shù)的飛速發(fā)展及在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的煤炭行業(yè)迎來了智能化、無人化發(fā)展的巨大機遇并取得了一系列成果。但是，煤礦智能化開采距離真正的智能化、無人化還有很長的路要走，智慧煤礦與智能化開采是一個復(fù)雜的巨系統(tǒng)，精準(zhǔn)地質(zhì)信息探測是當(dāng)前智慧煤礦建設(shè)中的重點研發(fā)方向之一。

巷道承載了礦井運輸、通風(fēng)、排水、供電、逃生路徑等功能，巷道三維模型的快速獲取成為地質(zhì)透明化的重要一環(huán)，是煤礦智能化高效綠色開采的重要組成部分。

傳統(tǒng)巷道建模主要有3種

基于巷道頂?shù)装逯行木€和斷面建模；

基于巷道中心線和頂?shù)装暹吔缇€建模；

基于巷道中心線或者邊界線和高程建模。

一般步驟：

采集巷道測量數(shù)據(jù)(實測數(shù)據(jù)、斷面數(shù)據(jù))、數(shù)據(jù)去重、規(guī)格化、模型構(gòu)建、表面三角化、實體渲染。其中最重要的是采集巷道測量數(shù)據(jù):

一種方法是利用井下巷道的導(dǎo)線點并結(jié)合巷道的地質(zhì)寫實圖獲取數(shù)據(jù)并建模;

另一種方法是組織人力進(jìn)行巷道尺寸、煤層起伏情況等數(shù)據(jù)測量。

第一種方法的缺點是隨著礦井采掘活動的進(jìn)行，巷道會產(chǎn)生一定的形變，導(dǎo)致地質(zhì)寫實、圖紙更新和建模需要定期重復(fù)；第二種方法的缺點是井下地質(zhì)寫實和測量費時費力，效率低下。

三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)可以快速獲取被測物體的表面三維坐標(biāo)，掃描得到的點云數(shù)據(jù)精度高、密度大、包含反射強度等豐富的語義信息。借助點云數(shù)據(jù)可以構(gòu)建復(fù)雜巷道模型。一般通過三維激光掃描系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，該系統(tǒng)集成了全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性測量單元、一顆或多顆激光雷達(dá)、全景相機、里程計等傳感器，安裝在飛機、車輛、移動小車等不同的載體上，可實現(xiàn)不同場景三維點云數(shù)據(jù)的快速獲取。受到衛(wèi)星定位信號及精度的影響，在信號較差的環(huán)境下(如地下停車場、隧道、煤礦井下等)點云數(shù)據(jù)的采集及拼接是業(yè)界的難題。

對比分析傳統(tǒng)巷道建模方法及其優(yōu)缺點，中煤科工西安研究院（集團(tuán)）有限公司透明礦井技術(shù)研究所利用三維激光掃描重建技術(shù)對構(gòu)建高精度透明工作面巷道模型提出了新的思路。在分析煤礦井下工況環(huán)境長距離三維激光掃描面臨的技術(shù)難題的基礎(chǔ)上，研究了三維激光掃描原理和空間點坐標(biāo)計算方法，并提出了透明工作面巷道三維激光掃描重建技術(shù)流程，通過三維激光掃描系統(tǒng)動態(tài)標(biāo)定和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法；點云預(yù)處理技術(shù)中基于統(tǒng)計濾波法的大尺度噪聲濾波方法和基于移動最小二乘的小尺度噪聲濾波算法；點云關(guān)鍵點提取與特征描述技術(shù)中SIFT特征檢測算法和FPFH特征描述算法；點云配準(zhǔn)技術(shù)中基于FPFH特征描述算法的粗配準(zhǔn)技術(shù)和基于迭代最近點算法的精配準(zhǔn)技術(shù)等方法提高了巷道建模精度和速度。同時利用自主研發(fā)的移動式三維激光掃描系統(tǒng)從三維激光掃描施工流程、巷道點云數(shù)據(jù)采集、邊界輪廓線提取、巷道與工作面聯(lián)合建模等方面進(jìn)行實踐應(yīng)用。結(jié)果表明，基于三維激光掃描技術(shù)的工作面巷道三維重建思路能為復(fù)雜巷道的快速三維掃描、重建提供一條可行的技術(shù)路徑。

來源：煤礦智能化綠色開采地質(zhì)保障