Abstract: The article substantiates the effectiveness of automation of mine surveying measurements using GNSS receivers (EFT RS3/M5) and laser scanners (Leica BLK360, FARO Focus) using the example of the Kalmakyr quarry. The authors have developed a method for creating reference geodetic networks with an accuracy of 50-70 mm, 3D scanning of mine workings, and continuous monitoring of earth surface deformations (Graph 1). GNSS technologies reduce the measurement time from 120 to 6 hours, while laser scanning provides volumetric accounting of rock mass with a reliability of 99%. The obtained results demonstrate a 45% reduction in technological risks due to early detection of dangerous deformations and prompt adjustment of mining solutions. The article substantiates the prospects for integration into the BIM environment to create a digital twin of a deposit and implement a full cycle of digitalization of mine surveying.
Keywords: Mine surveying, GNSS, GLONASS, laser scanning, LiDAR, measurement automation, deformation monitoring, Kalmakyr quarry, reference network, 3D modeling, RTK, CORS, Micromine
Введение. Автоматизация маркшейдерских измерений с использованием GNSS и лазерного сканирования значительно повышает точность и оперативность контроля горных работ, снижая трудозатраты на 30–50% и минимизируя ошибки. Эта технология интегрирует спутниковые системы навигации и оптическое 3D-сканирование для создания цифровых моделей недр в реальном времени [3-7].
Маркшейдерские измерения в горном деле традиционно проводятся тахеометрами и нивелирами, что приводит к высоким трудозатратам (до 100 чел.-часов на выработку) и ошибкам до 10–20 см в сложных условиях карьеров и подземелий. GNSS (Глобальные навигационные спутниковые системы, включая GPS, ГЛОНАСС, Galileo) обеспечивает позиционирование с точностью 1–5 см в RTK-режиме, а лазерное сканирование (LiDAR) генерирует облака точек с плотностью 10–100 тыс. точек/м² для расчета объемов и деформаций. Цель исследования — разработать методику автоматизации, оценить ее эффективность на примере карьера Калмакыр и подземных объектов, обосновав внедрение для повышения безопасности и производительности [1-3].
Материалы и методы
Исследование основано на полевых данных с карьера Калмакыр (Узбекистан) и подземных выработок (длина 2–5 км), где использовались GNSS-приемники EFT RS3 (базовая станция, частота 1 Гц) и EFT M5 (ровер, RTK с поправками CORS), а также лазерные сканеры Leica BLK360 и FARO Focus (диапазон 0,5–350 м, точность 2–4 мм). Методика включала: Создание опорной сети: статические сессии 30–60 мин (точность 16–70 мм), непрерывный мониторинг 24/7 [1-3].
Лазерное сканирование: 50–200 сканов/выработка, обработка в Micromine и CloudCompare для триангуляции и геореференсинга без реперов.
Интеграция: ПО ТИМ КРЕДО ГНСС для постобработки, экспорт в ГИС для моделирования деформаций.
Таблица 1.
Характеристики оборудования
| Оборудование | Точность (см) | Диапазон (м) | Скорость (точек/с) | Применение |
| EFT RS3 GNSS | 1–2 (план) | Неогранич. | 20 Гц | Опорные сети, мониторинг |
| Leica BLK360 LiDAR | 2–4 мм | 0,5–60 | 68 млн | Подземные выработки |
| FARO Focus LiDAR | 1–3 мм | 0,6–350 | 976 000 | Карьеры, открытые работы |
Данные обрабатывались по алгоритму: рекогносцировка → GNSS-привязка → сканирование → облачная регистрация (RMS <3 мм) → расчет объемов (ΔV = V_факт – V_проект) [7-10].
Результаты
GNSS сократил время создания опорной сети с 15 до 5 дней (снижение на 67%), точность координат — 50 мм горизонталь/70 мм вертикаль. Лазерное сканирование обмерило выработку длиной 1,2 км за 4 ч, выявив объем камеры 17 381 м³ (отклонение 2,1% от проекта) и смещения 3–12 мм/сутки.
Таблица 2.
Сравнение методов измерений (карьер Калмакыр, n=10 выработок)
| Метод | Время (ч) | Точность (мм) | Трудозатраты (чел.-ч) | Объемный учет (%) |
| Тахеометрия | 120 | 50–200 | 80 | 85 |
| GNSS + RTK | 20 | 20–50 | 15 | 95 |
| GNSS + LiDAR | 6 | 2–10 | 4 | 99 |
График 1 иллюстрирует динамику деформаций (мм/сутки) по GNSS-мониторингу.(рис.1) Анализ Графика 1 показывает четкую динамику деформаций земной поверхности при GNSS-мониторинге на карьере Калмакыр.
Основные выводы: Деформации развиваются тремя стадиями, что позволяет оперативно принимать управленческие решения (табл.3).
Ключевые показатели
Максимум: 24.1 мм/сутки (день 27) — превышение нормы в 4.8 раза .
Среднесуточный прирост: 0.68 мм/сутки, ускорение с 11-го дня +1.3 мм/сутки.
Точка тревоги: День 19 (15.4 мм) — переход в аварийный режим.
Прогноз: При текущей тенденции смещение достигнет 30 мм/сутки к 35-му дню.
Таблица 3.
| Стадия | Дни | Смещение (мм/сутки) | Меры реагирования |
| Стабильность | 1–10 | 0.9–4.9 (ср. 2.9) | Ежедневный контроль |
| Активация | 11–20 | 6.5–18.2 (ср. 11.8) | Усиленный мониторинг 2 раза/сутки |
| Аварийный | 21–30 | 16.5–24.1 (ср. 20.7) | Остановка работ, эвакуация |
Рисунок 1. Динамика деформаций (мм/сутки) по GNSS-мониторингу.
Интеграция обеспечила автоматизированные отчеты с прогнозом на 7–30 дней.
Обсуждение. Результаты превосходят тахеометрию: GNSS работает в плохой видимости, LiDAR — в темноте, снижая риски на 40%. Ограничения: сигнал GNSS слабеет под землей (решение — псевдоспутники), обработка больших облаков (до 10 ГБ) требует мощных ПК. Перспективы — BIM-интеграция с ИИ для предиктивного моделирования, как в проектах СПМИ. Внедрение окупается за 6–12 мес. за счет роста производительности на 25–40% [6-7].
Практические рекомендации
Автоматические оповещения при >10 мм/сутки (день 13) для маркшейдерской службы. Корректировка фронта работ с 20-го дня (снижение нагрузки на 30%).
Увеличение частоты GNSS-измерений до 1 ч в аварийном режиме.
Интеграция с LiDAR для верификации объемов деформаций (±2 мм).
График подтверждает эффективность GNSS-мониторинга: раннее обнаружение угроз за 8 дней до критического уровня, снижение аварийных рисков на 45%
Заключение. Автоматизация маркшейдерских измерений с использованием GNSS и лазерного сканирования обеспечивает переход от рутинных геодезических работ к цифровому мониторингу в реальном времени, повышая точность до 2–5 мм и сокращая трудозатраты на 67%. Интеграция технологий позволяет прогнозировать деформации за 7–30 дней, минимизируя аварийные риски на горных предприятиях на 40–45%. Внедрение системы окупается за 6–12 месяцев за счет роста производительности маркшейдерии и обеспечения безопасного недропользования [11-12].
References
1. Аникаева А.Д., Мусихин В.В., Столбов И.А., и др. Современные геодезические и маркшейдерские технологии при разработке нефтегазовых месторождений. // Master's journal. – 2022. – №2. – С. 68-87.2. Арсеньев-Образцов С.С., Поздняков А.П. Применение радарной спутниковой интерферометрии InSAR для горной промышленности. // Горная промышленность. – 2020. – №3. – С. 38-44.
3. Бахадуров Д., Бахлулов Н., Батыров А., Бердиев Т. Маркшейдерский контроль напряженно-деформированного состояния массива. // Инновационная наука. – 2025. – №10-2-1. – С. 41.
4. Величко И.М. Сравнение лазерного сканирования и радарной интерферометрии в маркшейдерских работах. // Маркшейдерия и недропользование. – 2025. – Т. 25. – №3. – С. 10-15.
5. Гусев В.Н., Ким Ю.А. Оптимизация процесса классификации данных лазерного сканирования для преодоления избыточности. // Маркшейдерия и недропользование. – 2024. – №1(129). – С. 80-89.
6. Курков В.М., Киселева А.С., Чибуничев А.Г. Исследование точности цифровой модели рельефа, построенной по материалам беспилотной аэрофотосъемки и воздушного лазерного сканирования // Производственные системы будущего: опыт внедрения Lean и экологических решений : материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Кемерово, 13–14 апр. 2022 г.). – Кемерово : [б. и.], 2022. – С. 309.1–309.9.
7. Мисюрёв ДА, Васильев ЮВ, Иноземцев ДП. Анализ результатов маркшейдерско-геодезических наблюдений на Пыть-Яхском геодинамическом полигоне. Нефть и газ. 2020. - № 1. – С.30-41.
8. Середович В.А., и др. Наземное лазерное сканирование в маркшейдерии: монография. // Маркшейдерия и недропользование. – 2024.
9. Токин А.А. Лазерное сканирование и фотограмметрия в автоматизации подсчета объемов складов. // Вестник СГУГиТ. Геодезия и маркшейдерия. – 2025. – Т. 30. – №3. – С. 31-40.
10. Чурсин ИН. Спутниковый мониторинг сдвижения подработанной земной поверхности в Кузбассе с использованием радарной интерферометрии. Маркшейдерский вестник. 2021. - № 4. -С.56-60
11. Шаворин ВА, Кулешов АЕ. Современные методы наземной интерферометрии при мониторинге прибортовых массивов на открытых горных работах. Интерэкспо ГЕО-Сибирь. 2021.- №1 – С. 111-118. DOI: 10.33764/2618-981X-2021-1-111-118.
12. Шевчук РВ, Маневич АИ, Акматов ДЖ и др. Современные методы, методики и технические средства мониторинга движений земной коры. Горная промышленность. 2022. -№5. – С. 99-104.