矿山测绘中三维激光扫描技术的应用

矿山测绘中三维激光扫描技术的应用

常文智

巴州新矿测绘中心新疆库尔勒841000

摘要：矿山测绘技术历史悠久，经过数十年的发展，矿山测绘及时已经具有一定的机械化水平，但矿山传统测绘技术无法满足目前测绘技术的需求，越来越多的新型测绘技术成为矿山测绘技术发展的前提，三位激光扫描技术成为众多测绘技术中非常重要的一种；数字化矿山建设是实现企业高效高产和安全开采的有效途径，三位激光扫描技术不仅可以建立完成的三维立体模型，还可以真实立体的展现矿山地质地形，是一种全新的技术手段，有利于推进矿山的发展。本文分析了矿山测绘中三维激光扫描技术的应用。

关键词：矿山测绘；三维激光扫描技术；应用；

矿山测绘在我国2000多年前就有记载，可谓历史悠久，但传统的矿山测绘方式还存在诸多缺陷，在矿山测绘过程中越来越多的新型测绘技术逐渐生成，而三维激光扫描技术就是其中之一，三维激光扫描技术的应用在一定程度上带动了国内矿山测绘工作的发展，不仅对过去测绘作业流程进行改善，还有效的提升工作效率

1三维激光扫描技术

三维激光扫描系统由三维激光扫描仪和配套软件、电源以及附属设备构成。三维激光扫描仪的构造主要包括：一台高速精确的激光测距仪，一组可以引导激光并以平均角速度扫描的反射棱镜，内置的数码相机，可以直接获得目标物的影像。通过转动装置的扫描运动，完成对物体的全方位扫描，然后进行数据整理，通过一系列处理获取目标表面的点云数据。三维激光扫描仪的工作原理是通过激光发射器发射出一个窄波脉冲，它被分为两部分，一部分发送到接收机并启动时间测量器件，另外一部分发送到目标物体。当激光束到达被扫描目标物体的表面时发生后向反射，并且部分激光束返回到探测器。脉冲的辐射强度转化成了电流，然后在接收机放大并发送到时间辨别器中，时间辨别器进行定时（记录返回脉冲的时刻）并停止时间测量器件。三维激光扫描仪的原始观测数据包括：一是根据两个连续转动的用来反射脉冲激光的镜子的角度值得到激光束的水平方向角和竖直方向角。二是根据激光传播的时间计算得到仪器到扫描点的距离，再配合激光束的水平方向角和竖直方向角，可以得到每一扫描点相对于仪器的空间相对标。三是扫描点的反射强度等。根据前两种数据计算扫描点的三维坐标，扫描点的反射强度则用来给反射点匹配颜色。三维激光扫描仪按照载体的不同主要分为以下几类：机载激光扫描系统、车载激光扫描系统、地面激光扫描系统。

2矿山测绘的分析

三维激光扫描技术的三维数据通过扫描物体获得物体，三维激光扫描技术三维重建对象；通过与实测目标标准的接触，三维空间信息数据可以是动态的、实时的快速目标采集自动化，比传统的测绘技术在精度和高分辨率上有很大的提高；三维激光扫描技术主要是通过获取测量信息，将坐标组合成三维信息，不需要处理物体表面。数据是可靠的。使用三个激光扫描技术不仅实现了准确的管理，员工也可以实时的信息我通过网络查询，尤其是对三个模型的挖掘实时数据查询，在不同时期的数据模型分析中，结构变化和移动情况发展目标为指导，煤矿安全。矿山测量工作进行了初步前控制测量，精确控制精度的测绘技术和设置，三维激光扫描技术作为GPS技术，是目前矿山测绘技术与高精度的新的映射技术，矿山测量在测量控制还包括控制测量我的手机，从整个测量当地的需求和网络分类原理、测控点利用水准测量和三角水准测量的方法，使用全球定位系统的导线测量方法。建立我的完美的信息系统是一种重要的测绘技术工作开展矿山信息系统是根据地理信息系统建立的计算机信息技术、存储、维护、统计和管理，传统的测绘技术为信息技术并不完美，技术方法的使用，增加测量时间和工作量是非常具有挑战性的。因此，有必要建立完善的数据库，供矿山企业使用和参考。

3矿山测绘中三维激光扫描技术的应用

3.1矿区管理的三维立体化

一是建立了矿区地表的三维模型。通过该技术，我们可以为矿区地表三维模型的建立提供充分的数据信息，并扫描该地区相关的建筑设施，得到准确的点云信息，实现三维模型的建立。不同模型的相关属性由专用软件决定，为矿山管理提供准确信息，促进工作的发展。同时，索引目录也可以应用于已建立的模型，为需要查看的人提供了良好的方便，点击目录索引可以快速进入相关界面，从而提高了矿山的数字化程度。二是直观地显示矿区地下隧道条件。利用该技术，可以采集巷道的所有数据，对小变化进行精确扫描。然后通过建立三维模型，了解具体的点云数据，给出了响应巷道的具体情况。同时，巷道的实际工作可以实时掌握，从而实现矿区地下隧道情况的直观展示。通过该技术，对井下巷道的相关设施和设备进行了扫描，建立了相关的模型来了解井下巷道的具体情况。通信设备可以与此连接，及时了解其具体信息。在隧道模型的基础上，人员的具体位置可以在三维层面上，实际情况可以是掌握。并在此模型中确定了相关的监测装置。如果存在问题，我们可以提出相关的报警提示，实现立体可视化监控。通过这种模式，我们可以对员工进行相关的培训，这样我们就能更好的了解安全知识，达到更好的培训水平。采用这种技术矿山管理更加准确。

3.2矿区Web点云的浏览和量算

矿山点云信息的获取都可以基于三维激光扫描技术得以实现，运用该项技术搭载的照相设备，能够很好的采集矿山的纹理，通过专门的软件设备，对这些数据进行处理，形成Web点云，反应矿山的实际情况。同时在网络技术的基础上通过三维形式对矿山的具体情况进行直观展现。Web点云不但能以三维数据形式将矿山情况进行展现，而且还兼有具体的实景颜色。通过相关设备即可对矿山的具体情况进行了解。同时其还有很好的量算作用，得出的结果非常适用。为矿山的精准化管理提供了很好的数据价值。

3.3精确统计矿区开挖体积

通过该项技术的应用，能够很好的掌握露天矿的开挖情况，需要定时的对目标区域开展扫描工作，在有关数据的支撑下，使不同时期的数据在模型上能够直观的进行展现。然后叠加在一起进行研究，可以发现某一阶段的变化特征，精确的计算开挖体积，为矿山开采作业提供有利参考。由于矿山开采活动的不断破坏，产生了非常多的采空区，存在相当大的安全隐患。给工作人员的生产作业造成很大威胁。通过三维激光扫描技术，就可以全面精准的了解这些采空区的具体情况，为有效地治理措施的制定提供准确的数据支持。采用该项技术，不仅无需与测量目标进行接触，而且能够实现很好的测量，避免了常规测量手段进行接触测量的弊端，降低了安全风险。在实践工作测量过程中有效的结合三维激光扫描技术与SSW车载移动测量系统可提升矿山测绘工作效率。同时依照该项技术，可以对这些区域进行模型建立，这样对其具体情况会有更加深入的了解，掌握其实际变化情况，达到可视化监测，对矿山数字治理具有非常重要的作用。

结语：综上，在矿山测绘领域中广泛应用，可以充分发挥三维激光扫描技术的优势。三维激光扫描技术作为迅速取得三维空间信息的重要技术，随着三维激光技术的发展和成熟，以及不断增加三维控制信息需求量，在传统测量技术中直接引入三维空间技术，即将发展成测绘领域中普遍使用的新型技术，具有广阔的发展空间。

参考文献：

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[3]白立飞，潘宝玉，张兰.三维激光扫描技术在数字矿山领域的应用[J].测绘科学，2015（09）.