Đánh giá độ chính xác đo chiều dài bằng thiết bị laser TS-02 trong mỏ hầm lò

 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 58, Kỳ 4 (2017) 51-55 51 
Đánh giá độ chính xác đo chiều dài bằng thiết bị laser TS-02 
trong mỏ hầm lò 
Võ Ngọc Dũng 1,*, Nguyễn Viết Nghĩa 1, Lê Đức Tình 1, Đinh Công Hòa 1 
1Khoa Trắc địa - Bản đồ và Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam 
THÔNG TIN BÀI BÁO 
TÓM TẮT 
Quá trình: 
Nhận bài 15/3/2017 
Chấp nhận 21/6/2017 
Đăng online 31/8/2017 
 Trong hầu hết các nội dung đo vẽ trong hầm lò, bao gồm: thành lập lưới 
khống chế hầm lò, đo chi tiết hầm lò, đo cập nhật khối lượng khai thác, đo vẽ 
buồng khai thác, đo cao lượng giác v.v... Công tác đo chiều dài là nhiệm vụ 
chủ yếu và quan trọng, chiếm nhiều thời gian và công sức. Trong những năm 
gần đây, công nghệ đo chiều dài bằng laser đã và đang được áp dụng trong 
các mỏ hầm lò. Bài báo giới thiệu kết quả đánh giá độ chính xác đo chiều dài 
bằng máy toàn đạc điện tử TS-02 sử dụng bằng chương trình đo không 
gương tới các vật liệu khác nhau trong mỏ hầm lò. 
© 2017 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. 
Từ khóa: 
Mỏ hầm lò 
Độ chính xác đo chiều dài 
Thiết bị laser 
Mỏ Khe Chàm 
1. Mở đầu 
Trắc địa mỏ hầm lò thực hiện trong điều kiện 
khó khăn, phức tạp, thiếu ánh sáng, nhiều vị trí 
không thể tiếp cận được. Nội dung đo chiều dài 
trong trắc địa mỏ hầm lò chiếm khối lượng lớn, 
nhiều phép đo đòi hỏi độ chính xác cao (Võ Chí Mỹ, 
2016; Võ Chí Mỹ, Mieczyslaw Jozwik, 2014). 
Trong hầm lò, đo chiều dài được ứng dụng trong 
các nội dung: Thành lập lưới khống chế hầm lò, đo 
chi tiết hầm lò, đo cập nhật khối lượng khai thác, 
đo vẽ buồng khai thác, đo cao lượng giác v.v... Gần 
đây, phương pháp đo chiều dài bằng laser đã và 
đang bắt đầu được ứng dụng trong hầm lò 
(Nguyễn Bá Dũng, 2001; Võ Chí Mỹ, 2016). Nhờ 
vào ưu điểm của chùm tia laser có công suất lớn, 
khả năng đo không gương của thiết bị laser đã 
nâng cao năng suất, giảm thời gian và công sức đặc 
biệt là nâng cao an toàn lao động khi mà có thể đo 
chiều dài đến các điểm khó hoặc không tiếp cận 
được (Võ Ngọc Dũng, 2010; Bùi Thanh Lan và nnk, 
2005). Tuy vậy, điều kiện và môi trường trong 
hầm lò như độ ẩm, nhiệt độ, bụi mỏ và đặc biệt, các 
đối tượng phản xạ trong mỏ hầm lò lại khác nhau 
cũng sẽ cho độ chính xác kết quả đo chiều dài khác 
nhau (Bùi Thanh Lan và nnk, 2005). Việc nghiên 
cứu các thiết bị laser để hoàn thiện các phương 
pháp đo chiều dài trong hầm lò là hết sức cần thiết. 
Trên thế giới, các thiết bị laser đã được ứng 
dụng nhiều trong công tác trắc địa mỏ hầm lò 
(Paleček. V., Kubíček. P., 2016; Gordon, S., Lichti, 
D., Franke, J. and Stewart, M., 2004; Pfeifer, N., 
Gorte, B. and Winterhalder, D., 2004; Paulo C.L. 
Krelling, Higinio González-Jorge, Joaquín 
Martínez-Sanchez, Pedro Arias., 2012), các kết 
quả nghiên cứu trên đã khẳng định những lợi ích 
cũng như hiệu quả và độ chính xác khi sử dụng 
_____________________ 
*Tác giả liên hệ 
E-mail: vongocdungmdc@gmail.com 
52 Võ Ngọc Dũng và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 51-55 
thiết bị laser (J. W. van der Merwe, D. C. Andersen., 
2012). 
Trong nội dung nghiên cứu này, tác giả tập 
trung đánh giá độ chính xác của kết quả đo chiều 
dài trong mỏ hầm lò Việt Nam trong đó lưu ý tới 
các đối tượng phản xạ khác nhau. 
2. Đánh giá độ chính xác đo chiều dài laser 
trong mỏ hầm lò 
Thông thường, trong các mỏ hầm lò Việt Nam, 
các chiều dài cần phải đo nằm trong khoảng 50m 
(cạnh lưới khống chế) cho đến ngắn nhất là 3-5m 
(đo cập nhật hình lò). Vì vậy, cần phải khảo 
nghiệm khả năng và độ chính xác của máy đối với 
các khoảng cách trên. Để kiểm tra độ chính xác đo 
chiều dài laser của máy TS-02, bố trí 11 đoạn kiểm 
định như (Hình 1). Khoảng cách từ điểm chuẩn 
đến các điểm được đo bằng thước thép 3 lần. Giá trị 
trung bình được thể hiện trong (Bảng 1). 
Máy toàn đạc TS-02 có thể đo chiều dài bằng 
chương trình dùng gương (hồng ngoại) và chương 
trình đo không dùng gương (laser), máy TS-02 có 
khả năng tính chuyển từ chiều dài nghiêng sang 
chiều dài bằng, rất thuận tiện cho việc đo chiều dài 
cạnh trong hầm lò. Chương trình nghiên cứu đã 
tiến hành thử nghiệm cho khoảng cách đến 50 m 
là khoảng cách tối đa thường gặp trong mỏ hầm lò 
Việt Nam. Máy TS-02 được đặt tại điểm C lần lượt 
đo đến các điểm kiểm định sử dụng bảng ngắm 
gắn trên đế máy định tâm quang học tại các điểm 
kiểm tra (Hình 3). Mỗi chiều dài được tiến hành 
đo 10 lần (Kết quả thể hiện Bảng 2). 
Độ chính xác trị đo chiều dài đo nhiều lần một 
trị đo được tính theo công thức (1) Becxen (Hoàng 
Ngọc Hà & Trương Quang Hiếu, 2003): 
 
1 
n
vv
Om 
mo - Sai số trung phương đo chiều dài; v - Số 
hiệu chỉnh chiều dài; n - Số lần đo (quá trình thực 
nghiệm đã lấy n = 10). 
Trong trường hợp này đo thực nghiệm chiều 
dài bằng thước thép là chiều dài chuẩn là 55,456, 
(m) để đánh giá độ chính xác với với chiều dài đo 
laser, chiều dài đo hồng ngoại ta sử dụng công 
thức sai số trung phương theo sai số thực, được 
tính bằng công thức: (1, 2) (Hoàng Ngọc Hà & 
Trương Quang Hiếu, 2003): 
 
nLS
M 
Trong đó: 
MHN - Sai số trung phương đo chiều dài bằng 
hồng ngoại, MLS - Sai số trung phương đo chiều dài 
bằng laser; ∆ - Sai số thực chiều dài chuẩn và chiều 
dài laser. ∆ Sai số thực chiều dài chuẩn và chiều 
dài hồng ngoại. 
Ký 
hiệu 
D1(m) D2(m) D3(m) Dtb(m) 
0 5,456 5,456 5,456 5,456 
1 10.455 10.455 10.455 10.455 
2 15,454 15,453 15,455 15,454 
3 20,455 20,454 20,456 20,455 
4 25,455 25,455 25,456 25,455 
5 30,455 30,454 30,457 30,455 
6 35,759 35,759 35,759 35,759 
7 40,940 40,942 40,940 40,941 
8 45,118 45,116 45,117 45,117 
9 50,296 50,294 50,295 50,295 
10 55,457 55,456 55,455 55,456 
Số 
lần 
đo 
DChuẩn 
(m) 
Phương pháp đo Phương pháp đo 
Trị đo 
(m) 
Sai số 
thực đo 
laser 
(mm) 
Trị đo 
(m) 
Sai số 
thực đo 
hồng 
ngoại 
(mm) 
1 55,456 55,453 3 55,453 3 
2 55,456 55,453 3 55,453 3 
3 55,456 55,453 3 55,453 3 
4 55,456 55,452 4 55,453 3 
5 55,456 55,452 4 55,453 3 
6 55,456 55,452 4 55,452 4 
7 55,456 55,452 4 55,452 4 
8 55,456 55,452 4 55,452 4 
9 55,456 55,452 4 55,452 4 
10 55,456 55,451 5 55,452 4 
(2) 
(1) 
Hình 1. Sơ đồ bố trí các điểm chuẩn kiểm định. 
C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 
Bảng 2. Kết quả đo và sai thực theo phương 
pháp đo chiều dài không gương (laser), hồng 
ngoại bằng máy toàn đạc điện tử TS-02 
Bảng 1. Kết quả đo chiều dài mẫu phục vụ kiểm 
định chương trình của máy. 
 Võ Ngọc Dũng và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 51-55 53 
Giá trị sai số trung phương chiều dài đo bằng 
laser tính theo công thức 3: (Hoàng Ngọc Hà & 
Trương Quang Hiếu, 2003): 
 
nLS
M
 = 3,965 (mm) 
Trong đó: 
MLS - Sai số trung phương đo chiều dài bằng 
laser; ∆ - Sai số thực chiều dài chuẩn và chiều dài 
laser. 
Giá trị sai số trung phương chiều dài bằng hồng 
ngoại tính theo công thức 4: (Hoàng Ngọc Hà & 
Trương Quang Hiếu, 2003): 
 
nHN
M
 = 3,754 (mm) 
Trong đó: 
MHN - Sai số trung phương đo chiều dài bằng 
hồng ngoại, 
 ∆ Sai số thực chiều dài chuẩn và chiều dài hồng 
ngoại. 
3. Ảnh hưởng của đối tượng phản xạ đến độ 
chính xác chiều dài laser trong mỏ hầm lò. 
Do tính chất đặc thù trong mỏ hầm lò, chiều dài 
có thể được đo đến nhiều vật thể khác nhau như: 
than, đất đá, gỗ, gạch, sắt v.v... Bề mặt các chất liệu 
không đồng nhất sẽ ảnh hưởng đến độ phản xạ khi 
đo chiều dài không dùng gương. 
Chương trình nghiên cứu đã tiến hành đo thực 
nghiệm chiều dài đến các chất liệu khác nhau với 
độ nhẵn, ráp của bề mặt khác nhau, nhằm kiểm 
định độ chính xác đo chiều dài không gương đến 
các vật thể thường gặp trong điều kiện hầm lò Việt 
Nam vật liệu đo được đặt trong bẳng ngắm 
(Hình 3). 
Mặt khác, kết quả khảo sát tại các mỏ hầm lò 
thuộc bể than Quảng Ninh nói chung và trong mỏ 
Khe Chàm nói riêng cho thấy rằng: Hầu hết các 
đường lò đều ngập nước, bùn lầy. Lượng nước 
chảy từ nóc lò khá lớn gây ra hiện tượng ẩm ướt 
thường xuyên. Vì vậy, bên cạnh các mục tiêu khô, 
đã tiến hành đo thực nghiệm khảo sát khả năng đo 
đến các vật thể ẩm ướt. Ba khoảng cách đã được 
chọn để đo: 10,45m, 35,60m, 55,46m mỗi khoảng 
cách được đo hai lần và được thể hiện ở (Bảng 3). 
Khi đo thực nghiệm, chương trình đo không 
gương bằng máy toàn đạc điện tử TS-02 được đặt 
ở điểm C (Hình 1). Các vật liệu thí nghiệm đặt tại 
các điểm 1, 6, 10, các vật liệu được đặt sao cho bề 
mặt của chúng trung với trục đứng đi qua tâm 
điểm, hoặc đặt các bề mặt vật liệu trùng với mặt 
ngoài của đế máy, biết khoảng cách từ cạnh đế 
máy đến tâm của nó, có thể tính được chiều dài 
cạnh đo. Bằng phương pháp nhích dần vật liệu cho 
đến khi máy không thực hiện phép đo, ta xác định 
được chiều dài tối đa máy toàn đạc điện tử TS02 
có thể đo được bằng chương trình đo không 
gương trong hầm lò (Kết quả thể hiện Bảng 4). 
4. Kết luận 
Trong hầm lò, đo chiều dài được ứng dụng 
trong các nội dung: thành lập lưới khống chế hầm 
lò, đo chi tiết hầm lò, đo cập nhật khối lượng khai 
thác, đo vẽ buồng khai thác, đo cao lượng giác,... 
việc nghiên cứu và hoàn thiện khả năng ứng dụng 
các thiết bị laser để tiến hành đo không gương 
trong hầm lò là cần thiết. Tuy vậy, điều kiện và môi 
trường đo trong hầm lò rất khó khăn, tác động 
trực tiếp hoặc gián tiếp đến độ chính xác kết quả 
đo chiều dài không gương. 
(3) 
Hình 3. Bảng ngắm được thiết kế dùng cho đo 
laser với các vật liệu khác nhau trong hầm lò. 
Hình 2: Biểu đồ so sánh kết quả đo khoảng cách 
các chế độ đo khác nhau trong đường lò ở mỏ. 
(4) 
54 Võ Ngọc Dũng và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 51-55 
Bảng 3. Khảo sát khả năng đo chiều dài của máy TS-02 với các vật liệu đất đá mỏ hầm lò. 
Loại vật liệu Khô Ướt 
 Khoảng cách lớn nhất Dmax [m] Khoảng cách lớn nhất Dmax [m] 
Than đá 243,952 243,403 
Đá mỏ bề mặt nhẵn 243,978 243,780 
Đá mỏ bề mặt sần sùi 243,976 243,731 
Gạch 244,200 243,941 
Bề mặt vật liệu đất đá mỏ ảnh hưởng không 
đáng kể đến độ chính xác và khoảng cách đo. Độ 
ẩm vật liệu và hơi nước làm giảm đáng kể chiều 
dài tối đa. Vật liệu than đá có tầm khoảng cách 
ngắn nhất. Điều này có thể giải thích là màu than 
đen và bề mặt phủ bụi đã hấp thụ một phần năng 
lượng của laser. Các vật liệu xây dựng bằng gạch 
trong mỏ có bề mặt nhẵn cho khả năng phản xạ tốt 
nhất trong các vật liệu thường gặp trong mỏ, cho 
khoảng cách đo lớn nhất. 
Tài liệu tham khảo 
Nguyễn Bá Dũng, 2001. Đánh giá khả năng ứng 
dụng kỹ thuật laser trong công tác trắc địa 
mỏ. Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Mỏ-Địa 
chất. 
Võ Ngọc Dũng, 2010, Ứng dụng phương pháp đo 
khoảng cách không gương bằng thiết bị laser 
trong công tác trắc địa mỏ hầm lò, Luận văn 
thạc sĩ, Trường Đại học Mỏ-Địa chất. 
Loại vật liệu 
Ký hiệu 
điểm 
 Chiều dài 
DTB [m] 
D1 [m] D2 [m] D3 [m] 
Đá mỏ khô, bề mặt sần 
sùi 
1 10,456 10,455 10,454 10,455 
6 35,759 35,761 35,760 35,760 
10 55,458 55,456 55,457 55,457 
Đá mỏ ướt, bề mặt sần 
sùi 
1 10,456 10,455 10,454 10,455 
6 35,759 35,761 35,760 35,760 
10 55,458 55,456 55,457 55,457 
Đá mỏ khô, bề mặt nhẵn 
1 10,455 10,455 10,456 10,455 
6 35,760 35,760 35,761 35,760 
10 55,457 55,457 55,458 55,457 
Đá mỏ ướt, bề mặt nhẵn 
1 10,456 10,455 10,454 10,455 
6 35,759 35,761 35,760 35,760 
10 55,458 55,456 55,457 55,457 
Than đá khô 
1 10,455 10,455 10,454 10,455 
6 35,760 35,760 35,759 35,760 
10 55,457 55,457 55,458 55,457 
Than đá ướt 
1 10,456 10,455 10,455 10,455 
6 35,759 35,761 35,761 35,760 
10 55,458 55,456 55,457 55,457 
Gạch khô 
1 10,455 10,455 10,454 10,455 
6 35,760 35,760 35,761 35,760 
10 55,457 55,457 55,457 55,457 
Gạch ướt 
1 10,456 10,455 10,454 10,455 
6 35,759 35,761 35,760 35,760 
10 55,458 55,456 55,457 55,457 
Bảng 4. Khoảng cách tối đa đối với đất đá mỏ khác nhau khi đo máy toàn đạc điện tử bằng chương trình 
đo laser không gương (đơn vị đo trong hệ SI). 
 Võ Ngọc Dũng và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 51-55 55 
Hoàng Ngọc Hà, & Trương Quang Hiếu, 2003. Cơ 
sở toán học xử lý số liệu trắc địa. Nhà xuất 
bản Giao thông vận tải. 
Bùi Thanh Lan, Võ Chí Mỹ, Chu Đình Thuý 2005. 
Tình hình nghiên cứu và ứng dụng laser định 
hướng định vị trong ngành mỏ. Tạp chí Công 
nghiệp mỏ số 4, Hà Nội. 
Brinker, R. C., & Minnick, R., 1987. The Surveying 
handbook / edited by Russell C. Brinker, Roy 
Minnick. New York: New York : Van Nostrand 
Reinhold. 
Võ Chí Mỹ, 2016. Trắc địa mỏ, Nhà xuất bản 
Khoa học tự nhiên và công nghệ, Hà Nội. 
Võ Chí Mỹ, Mieczyslaw Jozwik, 2014. 
Application of laser technology in 
underground mines, Proceeding of Poland-
Vietnam scientific conference, Cracow. 
Gordon, S., Lichti, D., Franke, J. and Stewart, M., 
2004. Measurement of structura 
deformation using terrestrial laser scanners. 
In: 1st FIG International Symposium on 
Engineering Surveys for Construction Works 
and Structural Engineering, Nottingham, 
United Kingdom. 
Pfeifer, N., Gorte, B. and Winterhalder, D., 2004. 
Automatic reconstruction of single trees 
from terrestrial laser scanner data. In: ISPRS, 
Vol. XXXV , Istanbul, Turkey 
Paleček. V., Kubíček. P., 2016. Multiparameter 
correction intensity of terrestrial laser 
scanning data as an input for rock surface 
modelling. The International Archives of the 
Photogrammetry, Remote Sensing and 
Spatial Information Sciences, Volume XLI-B3, 
2016 XXIII ISPRS Congress, 12–19 July 2016, 
Prague, Czech Republic 
Paulo C.L. Krelling, Higinio González-Jorge, 
Joaquín Martínez-Sanchez, Pedro Arias., 
2012. Accuracy in target center evaluation 
using Riegl LMS Z390i laser scanner and 
Riscan Pro software. Optica Applicata, Vol. 
XLII, No. 4, 2012. DOI: 10.5277/oa120409. 
Van der Merwe. J.W., Andersen. D.C., 2012. 
Applications and benefits of 3d laser 
scanning for the mining industry. The 
Southern African Institute of Mining and 
Metallurgy. Platinum 2012, pp. 501-518 
ABSTRACT 
Accuracy avaluation of distance measured in underground mines by 
laser equipment 
Dung Ngoc Vo 1,*, Nghia Viet Nguyen 1, Tinh Duc Le 1, Hoa Cong Dinh 1 
1Faculty of Geomatics and Land Administration, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam. 
Due to the difficult and dangerous conditions in underground mines where mine surveyors have to 
work in narrow spaces and complete darkness., an urgen task for mine surveying is to encourage every 
possible research allowing the application of new technologies including laser equipments to replace 
conventional, traditional ones. In almost of types of underground surveying, the distance measurement 
is the most important task. The paper deals with method of accuracy evaluation of distance measurement 
with laser total station TS-02 to different materials in underground mines. 
Keywords: Underground mine, distance measurement accuracy, laser equipment, Khe Cham coal mine.