在完全遮蔽GNSS卫星信号的地下数百米矿井中,传统全站仪导线测量长期面临"逐点布站、数日方能完工、成果仅为离散坐标"的低效痛点,且测量人员需在昏暗、管线交错甚至矿车往来的巷道中长时间作业,安全风险高,数据也难以支撑智慧矿山所需的三维数字底座。随着《煤矿智能化建设指导意见》推进,矿山企业对测量数据的实时性、完整性与可视化要求骤升,以华测导航"如是RS10"为代表的激光SLAM与高精度RTK深度融合测量系统,正通过将RTK绝对定位信息实时校准SLAM位姿,为井下矿测量带来"免回环、坐标统一、连续扫描即建图"的效率革命。
传统困局:无信号环境下的效率瓶颈与数据孤岛
井下矿测量素有矿山"眼睛"之称,每一次巷道掘进、贯通都依赖精准测设。但现实作业中,地下巷道属典型GNSS拒止环境(完全无卫星信号),测量长期依赖全站仪进行导线延伸与碎部点采集——需多人协作架站、后视定向、逐点测量,一条1~2公里的主运输巷道往往耗费2~3个工作日方可完成。
更深层的问题是数据形态割裂:全站仪产出的是孤立三维坐标点集,无法直观还原巷道断面、顶板沉降、管线走向等空间形态,与后续采掘进度管理、通风设计、安全评估环节严重脱节,形成典型的"数据孤岛",难以满足数字孪生矿山对高精度实景三维模型的需求。
技术破局:RTK+激光SLAM深融,攻克"免回环"与"坐标统一"
华测导航如是RS10测量系统的核心突破,在于将高精度RTK(平面/高程定位精度优于±3cm)与激光SLAM、视觉SLAM进行算法级深度融合解算,利用RTK提供的绝对坐标基准实时校正SLAM累积漂移,从而解决传统手持SLAM在封闭长直巷道中因特征匮乏导致漂移严重、必须走闭合回环路径消差的难题。
该方案带来两项关键革新:
•高精度免回环:井下无需刻意走回头路闭合误差,测量人员可沿巷道单向行走即完成采集,路径规划自由,外业时长大幅压缩,数据存储量显著降低;
•室内外坐标框架统一:室外先用RTK获取CGCS2000或地方独立坐标系下的控制点,进入井下后SLAM成果自动继承同一坐标系,免除传统方法中大量井下控制点布设与繁琐的坐标转换换算。
经后处理软件(CoPre)精化后,点云厚度可小于2cm,相对测量精度小于1cm,绝对点位精度满足矿山测量规范中主要巷道中误差要求。
实地验证:黑龙江深井130米,1.3公里巷道30分钟出模
2025—2026年间,黑龙江某金属矿山(巷道埋深约地下130米,全程卫星信号盲区)引入如是RS10开展井下巷道三维扫描试点。作业流程简明清晰:
1.基准建立:技术人员先在井口附近或井下车场使用RS10对中杆模式采集带有RTK绝对坐标的井下控制点,为后续扫描赋予统一坐标基准;
2.高效采集:操作员手持(或加延长杆)携设备沿巷道匀速行走,除陪检安全员外仅需1人作业,约30分钟完成全长约1.3公里巷道的连续激光点云采集——相较传统全站仪需多人协作、分段导线延伸、耗时数日的模式,效率提升10倍以上。现场可通过平板端SmartGo软件实时浏览点云预览,及时发现漏扫区域避免返工;
3.后处理与建模:内业通过CoPre软件一键精化与着色,生成高精度彩色点云及实景三维模型。经校验,该矿山巷道模型高程中误差约±4cm,平面位置符合矿山测量规程要求,可精准量测巷道宽度、高度、中线偏移及掘进进尺。
应用延展:从"测出来"到"用起来"——数字底座支撑智慧矿山
生成的巷道彩色点云与三维网格模型,不只是存档图纸,更成为矿山精细化管理的动态数字资产:技术人员可在三维模型中核查掘进中线是否偏移设计轴线、精确量取断面尺寸与超欠挖量、实时比对各期扫描判断围岩变形;安全管理人员可直观检视避难硐室、消防管路等设施完好状态;为后期智能通风网络解算、无轨设备无人驾驶路径规划、采掘计划编排提供几何真值输入。
多位受访矿山测量负责人表示:"以前测完是一堆坐标,现在是整条巷道的立体模型,和生产、安全部门能直接对话。安监要求留痕备查时也更有说服力。"
行业展望
当前国内大中型煤矿与非煤矿山正加速推进智能化改造,井下空间数字化是核心前置工序。SLAM-RTK融合测量技术的成熟与成本下行,使"定期巡巷扫描—动态更新三维模型—接入矿山综合管控平台"成为可能,有望逐步替代传统导线+碎部点的作业模式。业内预估,随着《智能化示范煤矿验收管理办法》细化对"地质测量数字化"的考核要求,具备免回环、统一坐标、厘米级点云特征的移动扫描方案将成为新建智能化矿井的标准配置之一。