三维激光扫描仪在矿山测量中的应用

三维激光扫描仪在矿山测量中的应用

发表时间：2020-04-13T15:21:35.083Z 来源：《基层建设》2019年第31期作者：普庆红[导读] 摘要：所谓三维激光扫描仪，是一种无需接触式的主动测量仪器，可以借助机关发射来进行被测物体表面三维坐标和反射光强度的扫描与获取。

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摘要：所谓三维激光扫描仪，是一种无需接触式的主动测量仪器，可以借助机关发射来进行被测物体表面三维坐标和反射光强度的扫描与获取。本文重点针对三维激光扫描仪在矿山测量中的应用进行了详细的分析，以供参考。

关键词：三维激光扫描仪，矿山测量，应用

一般情况下，人们将三维激光扫描仪生动的称为实景复制技术，代表着测绘领域中革命性的技术进步。与传统的单点测绘方法相比，三维激光扫描技术的测绘效率极高，测绘精度也非常有保障。且通过目标物体表面的三维点云数据，还可以将具有一定分辨率和精度的数字地形以及巷道模型呈现出来，为矿山生产工作的顺利进行奠定了基础。

一、矿山测量分析

所谓矿山测量，指的是在实际的矿山生产建设中，专门围绕矿山而开展的一系列测绘工作，主要涉及以下几方面：第一矿山的勘查探矿、第二矿山的规划设计、第三矿山的建设生产、第四矿山的安全监测、第五矿山的生产运营管理。

而矿山测量的工作内容主要包含以下几方面：第一，进行矿区控制网的构建，并机型矿区地形图及矿界的测绘；第二，在地上或者地下进行相关工程的施工建设，竣工之后进行相关采掘工程图以及各种矿山专用图的测量以及绘制；第三，对井巷工程以及采掘工程进行测量，并进行质量检查与验收；第四，对地表岩石移动、沉降以及变形等情况进行监测；第五，对矿山采掘工程对地表环境的影响进行评价，并将与矿山安全生产有关的各种数据信息进行整理，为相关工作人员的工作提供数据支持；第六，在矿山开发建设的各个阶段，例如资源储量管理、地质勘探等阶段，负责进行测绘工作[1]。

所以，矿山测量发挥着十分重要的作用。矿山测量工作主要涉及地面作业面和地下作业面两方面，不仅可以为矿山的开发建设提供相应的服务，还可以根据相关数据信息对矿山生产工作的安全管理进行优化。在实际的矿山测量中，任何失误都有可能对矿山生产建设产生影响，引发不堪设想的事故。所以，必须要意识到矿山测量的重要性，并严格按照相关要求细心、耐心、用心的开展矿山测量工作。

二、三维激光扫描仪的应用优势

在矿山测量中，三维激光扫描仪可以直接通过非接触式的测量方法对数据进行采集，进而将目标物体表面的采样点三维坐标进行准确而迅速的获取，然后还可以直接使用CAD、CAM等三维动画软件进行点云的格式。所以，与传统的测绘点测量方法相比，三维激光扫描仪的应用具有以下几方面的优势。

第一，非接触性优势，即三维激光扫描仪可以不接触目标表面、不使用反射镜而进行目标表面三维坐标数据的获取。这样，即便是深入到危险区域，或者遇到柔性目标，也可以精准的获取目标的三维坐标信息，并保证数据的完整性、可靠性与真实性。

第二，可以快速获取数据，即三维激光扫描仪可以以每秒数十万点的才几点速度进行数据的获取，既可以对大面积目标的空间信息进行测绘，还可以以最快的速度进行相关数据的采集与获取。

第三，具有一定的实时性、主动性以及动态性，即在不借助外部光源的情况下就可以进行相关信号的主动发射，如果探测到发射激光的回波信号，就可以对目标信息有一个大致的了解。所以三维激光扫描仪可以实现一天24小时的高效测量，随时获取目标物体表面的三维信息，不受时间和空间的限制，可以在自动化监控领域得到广泛的应用[2]。

第四，具有较高的穿透性，即三维激光扫描仪具有采样间距小、采样密度大的特点，即便是遇到植被阻碍，只要植被不是过分浓密，可以穿透植被进行目标表面的扫描。也就是说，相关点云数据可以将目标表面的各种层面几何信息全都包含在内。

第五，精度和密度都非常高，即三维激光扫描仪可以通过点阵与格网的数据采集模式进行相关数据的采集。同时，激光束全自动距离自适应聚焦功能，还可以为点云数据的均匀度与精度提供保证。

第六，与GPS系统以及外置数码相机结合，就可以对三维激光扫描仪的使用范围进行拓展，提升地面信息获取的准确性与完整性。尤其是外置数码相机，还可以进行目标表面彩色信息的采集，将目标更加真实、全面的反映出来。而GPS定位技术测可以对三维激光扫描仪的应用范围进行进一步的扩大，为测量数据的准确性提供保证。

三、三维激光扫描仪在矿山测量中的具体应用

（一）建立地面控制网

将三维激光扫描仪与GPS进行有机的结合，就可以建立地面控制网。首先，通过GPS静态观测进行矿区三等控制网的直接建立。其次，以此为基础，再使用三维激光扫描仪实现高精度的碎步测量，就实现了矿区控制网的直接构建。而三维激光扫描仪的精度也完全符合《矿山测量》中的相关要求[3]。

（二）建立矿山模型

在碎步测量的过程中，三维激光扫描仪不仅可以进行相关碎步点坐标的获取，还可以直接对矿山进行机关扫描，对矿山的点云数据进行采集。然后再同归哦一系列的数据处理技术进行矿区DEM数据的获取，以及数字点云模型的构建。这样，就可以对矿山的地形进行直观的记录，为后期的矿山安全生产决策的制定打好基础。

（三）获取数字线划图

对矿山开采模型进行分析，可以发现分辨率为1m的数字地面模型就可以直接生成等高线划图，并保证一定的精度。而点云模型也引起密度以及精度较高的特点，通过拼接建模的方式形成数字线划图。这样，就可以成功提供1：500或者1：5000的地形线划图，直接获取矿山测量的相关基础数据。

（四）监测矿区及矿井设施沉降情况

要想对矿井作业的安全性进行评价，必须要在矿山测量中对矿山井下工程设施的沉降情况予以高度的重视。尤其是井口设施的沉降情况，对于整个井筒以及井下人员的生命安全有着直接的影响。而三维激光扫描仪的应用就可以对井口设施的一系列空间数据进行有效的采集、获取，然后经过一段时间的数据积累，就可以精准的了解到井口设施的沉降量。