华测三维扫描与激光雷达应用于矿山测量

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CHC
技术优势二：高效率 AS300激光雷达系统一个架次可飞0.3平方公里地形/10公里道路，作为车载扫描 系统每天可采集100公里以上带状数据。
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技术优势三：多平台 AS300激光雷达系统可搭载到无人机、汽车、电动车、背包、轮船等多种载体，实 现一机多用，不受空域禁飞影响。
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技术优势四：多功能 AS300激光雷达系统可同时实现1:500无人机免相控航测、倾斜摄影测量、长距离 三维激光扫描、移动测量车的功能。 ▶ 通过高精度POS解算可得到满足1:500测绘要求的免相控航测影像数据； ▶ 通过高精度DEM和影像数据可实现三维建模，并可实现单体化；
原理
技术原理
三维激光扫描仪
不同测距原理技术对比
原理 参数 脉冲法 飞行时间 相位差法
激光发射装置 固体激光器（红宝石、YAG） 连续光源激发器（He-Ne） 测量距离 测量精度 扫描速度 远 低 慢 近 高 快
技术原理
三维激光扫描仪
扫描仪工作原理
红外线激光束射 到旋转光学镜的中心。 该光学镜将使激光在 围绕扫描环境垂直旋 转的方向上产生偏差； 之后，将周围对象的 该点处的数据并对该 点进行定位。散射光 反射回扫描仪。
矿山方量计算
无人机激光雷达系统对土石 方进行数据采集，生成高精度 DEM，方便计算填挖量，也可以 两期数据做对比。
DOM/DEM/DSM成果
DOM DEM
DSM 等高线渲染图
填挖方计算结果
海美斯
精度
计算面积（平方米）
总填方（立方米）
总挖方（立方米）
净值（立方米）
一段 二段 三段 四段 斜坡
长距离三维激光扫描仪用于矿山测量
目 录
多平台激光雷达用于矿山测量
无GPS的SLAM移动测量系统用于矿山测量 CMS洞穴式扫描系统用于巷道测量
OPTECH CMS V500 洞穴扫描仪
500m 脉冲式激光 多模式应用 内置摄像头远程
精确
采空区
3D模型
地下矿区采集
固定横杆式
架站式
竖井测量
CMS V500 BOOM横杆式测量窄巷道
A Typical Mine Plan
封装模型
数据导出
3D分析
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技术原理
三维激光扫描仪
三维激光扫描仪
通过发射激光来扫描获取被测物体表面三维坐标和反射光强度的仪器。
三维激光扫描技术
三维激光扫描技术，是通过三维激光扫描仪获取目标物体的表面三维数据；对获 取的数据进行处理、计算、分析；进而利用处理后的数据从事后续工作的综合技术。
技术原理
三维激光扫描仪
三维激光扫描技术的特点
测区高差：8层平台约90m
成果要求：地形图、矿储量计算
3个人
通视困难 危险区域 低温风大
工作量大 效率低
传统全站仪测量场景
场景一：矿山测量
场景一：矿山测量
传统RTK测量场景
单人操作
危险区域
低温风大
800点
180点/小时 4小时 10公里
工作量大
效率低
பைடு நூலகம்
OPTECH POLARIS 三维激光扫描仪 脉冲式非接触 内置双相机 内置GPS/罗盘 智能操作屏 双电池热插拔 测距2000米 120°超广视场 多次回波穿透植被
技术原理
三维激光扫描仪
长距脉冲式扫描仪工作原理
>>一般脉冲式激光扫描仪采用旋转棱镜式，固定视场角扫描
>>Polaris创新地采用检流扫描，可调节视场角
宽视场角采集大区域
扫描效率: 100%
技术原理
三维激光扫描仪
三维激光扫描仪应用
从用途上分（用来干什么？使用的目的？） 三维重建——重建目标三维模型，即建模 数值计算——距离测量、面积计算、体积计算、容积计算 形变分析——前后测量数据对比，分析表面形变 测绘测图——测绘地形图，DEM（高程模型），DSM（表面模型）， 等高线 从应用领域上分 采矿业、测绘工程、结构测量、逆向工程、数字城市、数字工厂、文物
快速、高密度扫描 常规测量：每次测量1个点，每次测量耗时2-5秒； 三维激光扫描仪：每秒可测量数万到数百万个点，使快速获取复杂 物体表面成为可能。
多学科融合
三维激光扫描技术涉及现代电子、光学、机械、控制工程、图像处 理、计算机视觉、计算机图形学、软件工程等技术，是多种先进技术 的集成。
技术原理
保护、虚拟现实、医学、娱乐业、土木工程等
长距离三维激光扫描仪用于矿山测量
目 录
多平台激光雷达用于矿山测量
无GPS的SLAM移动测量系统用于矿山测量 CMS洞穴式扫描系统用于巷道测量
地点：内蒙古某煤矿 时间：2017年12月 测区大小：600m*800m 作业环境：扬尘、超低温（-25℃）
场景一：矿山测量
可视化，大数据平台管理
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技术对比
AS-300
AS-300
重量 3.9kg 测程 250m
多平台激光雷达系统
复杂地形测绘、高精度公路勘测、植被茂密地区测量
内置相机 4800万像素 绝对精度 5cm 多次回波 穿透植被
多平台 机载、车载、船载、背包
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技术优势一：高精度 AS300激光雷达系统无需地面控制点，点云数据绝对精度可达5cm以内，满足 1:500测图需求。
三维激光扫描仪
三维激光扫描仪分类
技术原理
三维激光扫描仪
三维激光扫描技术详解
技术原理
三维激光扫描仪
脉冲式——飞行时间
原理

通过记录调制的激光信号在待测距离上往返传播所花费的时间，可由 飞行时间法直接求得待测距离。
其中C 为光速。
技术原理
三维激光扫描仪
相位式——相位差测距
通过测量调制的激光信号在待测距离上往返传播所形成的相移，间接 测出激光传播时间，再根据激光传播速度，求出待测距离。
70013.19 24076.81 199483.56 115673.22 -1263.80
RTK测量点位三维模型
机载雷达密集点云三维模型
对比总结 机载雷达与GPS-RTK测量矿区测图差异分析： 1）对于地形复杂区域，比如陡坡、斜坡、火区，RTK测量人员难以抵达现场进行测量； 机载雷达可以在短时间内获取此类区域的真实地形，弥补RTK测量在此类区域的数据空缺。 2）对于小区域填挖变化频繁、同区域先挖后填的情况，RTK测量组织起来相对容易，对工程进行中 局部区域的微小变化能够快速测量，但如果存在陡坡或者火区，测量工作同样也会受限。 3）RTK测量需要在整个区域范围内布设大量点位，逐点测量，工作量大，时间长。 机载雷达能够快速获取测区点云和影像数据并进行处理得到成果，作业高效。 4）RTK测量人员不能到达的斜坡边缘，会导致边缘不准确，测量地形与真实地形存在差异。
地勘
勘察测绘
测绘
山区地 形测绘
矿山
矿区测绘 方量计算
水利
大坝监测
场景一：矿山测量解决方案 采集设备：OPTECH POLARIS 测站布设 人员：1个人 外业扫描
站数： 6站
扫描时间：7*6=42分钟
总计时间：60分钟
场景一：矿山测量解决方案 处理软件：ATLAScan 数据转换 测站拼接
全自动拼接时间：18分钟 数据： 6GB 转换时间：20分钟
提高2倍效率，减少人力工作强度
长距离三维激光扫描仪用于矿山测量
目 录
多平台激光雷达用于矿山测量
无GPS的SLAM移动测量系统用于矿山测量 CMS洞穴式扫描系统用于巷道测量
矿山方量计算
案例名称：内蒙古乌海矿山治理项目 案例范围：海美斯矿区南北向约1420米， 东西向约1247米，施工面积约1770740平 方米 测量任务：采用机载雷达技术，获取不同 施工阶段的测区地形地貌，计算不同施工 阶段的工程量 使用仪器：AS-100无人机激光Lidar系统 人员配备：外业2人、内业2人 作业时间：外业3个工作日，内业7个工作 日 成果需求：DOM/DEM/DSM成果、原始地形 与我公司地形套合图、计算对比图、填挖 方计算结果
场景一：矿山测量解决方案 建立DEM 自动等高线
自动创建TIN/DEM 时间：1分钟
自动生成等高线
时间：2分钟
场景一：矿山测量解决方案 矿储量分析 变化量分析
矿储量自动计算，生成报表
时间：1分钟
多期变化方量对比分析 时间：5分钟
场景一：矿山测量解决方案
传统方式 采集方式 外业采集 内业处理 人员投入 人员负担 精度 接触式 5小时 1小时 1-2人 步行8公里 <2cm 三维扫描 远距离非接触 1小时 40分钟 1人 随车搬站 <3cm
▶ 受空域禁飞影响时可快速更换为汽车、背包等载体，保证工作正常开展。
长距离三维激光扫描仪用于矿山测量
目 录
多平台激光雷达用于矿山测量
无GPS的SLAM移动测量系统用于矿山测量 CMS洞穴式扫描系统用于巷道测量
GeoSLAM 手持扫描系统 4kg轻便手持 1.5cm高精度
地矿 建筑 林业
巷道安全 空区分析
提高2倍效率，减轻工作强度，进行大数据存档与分析
传统方式 采集方式 采集效率 内业处理 接触式单点测量 一般 人工绘图，速率较快 三维扫描 非接触扫描 高 自动化处理
人员投入
人员负担 精度
2-3人/组
强度大，风险大 高
单人作业
事半功倍，安全可靠 较高
数据完整性
数据管理管理
低
点线面管理
高，保留所有细节
测程30m
SLAM实时技术
建筑BIM 室内成图 林业巡检 树木统计
36000㎡/小时
HERON 背包式移动SLAM系统 6kg轻便背负 5-10cm绝对精度
测绘
地籍测量 修补测 建筑BIM 室内成图
测程100m
SLAM实时技术 多平台车载步行 10万㎡/小时
建筑
林业 林业巡检
地下
地下空间 普查
地矿测量
精细 精细 精细 精细 精细
290286.8 225964.25 508201.05 271754.74 10002.80
230064.82 122082.06 136637.28 249393.71 6266.0
160051.63 141658.87 336120.84 133720.5 7529.80
▶ 通过高效数据采集，可实现无盲区激光扫描作业，代替长距离激光扫描仪；
▶ 通过车载平台实现便携式移动测量系统，精度有保障。
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CHC
技术优势五：适应性强 AS300激光雷达系统可适应多种作业环境。 ▶ 多云、雾霾、阴天环境正常数据采集； ▶ 沙漠、滩涂、沼泽等地形相似地区（无法通过空三）正常数据采集； ▶ 植被茂密地区具有多重回波功能，直接扫描到地面点；