三维激光扫描技术在矿山测绘中的应用

摘 要：随着现代科技水平的发展，矿山测绘技术工作内容越来越广泛，传统测绘技术无法满足目前测绘工作的需求，目前三维激光扫描是一种新型的以GPS技术为基础的测绘技术，有方便、快捷、准确和高精度等优点，而且就有信息分辨率高、采样率高等优势，在矿山行业中被广泛采用，本文主要是从三维激光扫描技术角度分析在矿山数字化建设中的作用，利用云数据反应矿山的全景，在对数据进行处理后建立三维模型，为矿井下作业人员提供更加直观的矿井图，有利于对矿井进行在线监测。

关键词：三维激光扫描技术；数字矿山；矿山测绘

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.083

0 引言

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。

1 三维激光扫描技术的原理

三维激光扫描仪主要是地面性的扫描仪，通过激光脉冲发射周期驱动，由接收透镜目标接收后向反射信号产生接收信号，最后通过电脑软件按照计算方法进行原始数据处理，从计算中对物体进行全方位扫描后进行整理。该仪器包括软件和硬件，软件主要是数据处理系统，硬件主要分为三维激光扫描仪、电源和支架，整个工程系统流程是方案的拟定和选择后通过行业数据处理再进行成果输出。

2 矿山测绘的分析

三维激光扫描技术通过扫描实物获取该物体的三维空间数据，在重建该物体的三维模型后成为三维激光扫描技术；该技术通过无接触被测目标标准，可以快速动态、实时自动化的获取目标的三维空间信息数据，比传统测绘技术在精准度和高分辨率方面有很大的提升；三维激光扫描技术主要通过获取测点信息，将散点的坐标组合成三维信息，不需要对实物表面进行处理，得到的数据真实可靠。三位激光扫描技术的使用不仅实现了矿山的精准化管理，工作人员还可以通过网络对矿山的实时信息进行查询，特别是对矿山三位模型进行实时的数据查询，对不同时段的数据模型进行分析，及时发展目标的结构变化和位置移动等情况，为矿山安全有指导作用。

矿山测量工作开展前期需要进行前期控制测量，准确控制测绘技术的精度和设置，三维激光扫描技术作为GPS技术的一种，是目前矿山测绘技术中高精度的新型测绘技术，矿山测量在控制测量中还包括矿山手机控制测量，要求在测量中从整体到局部、分级进行布网的原则，测量控制点采用水准测量和三角高程测量的方法，使用导线测量方法进行全球定位系统定位。建立完善的矿山信息系统是测绘技术开展的重要工作之一，矿山信息系统是根据计算机信息技术设立地理信息系统的存储、维护、统计和管理，在传统测绘技术中因为信息技术不完善，使用技术方法，对测量周期和工作量的增加有很大的挑战。因此需要建立完善的数据库，有助于矿山企业日后的参考使用。

3 矿山测绘中三维激光扫描技术的应用

三位激光扫描仪技术在使用中快捷方便、动态、数字化，测量数据有高精度的优点，一起可以通过架设三脚架采集数据，行业数据处理可以快速进行数据传输，并可以快速获取物体的三维数据，减少外部设站需要的时间，建立立体模型；与传统测量手段相比，三维激光扫描技术完善了测绘信息的表现形式，真实反映现实环境，对提高工作效率和降低劳动力强度有很大的帮助，因此被企业广泛应用。

在矿区测量中，建立矿区地表的三维模型可以全面扫描整个矿区的地形地貌，并将扫描得到的三维点云数据通过软件处理后方可得到该区域的三维实时立体模型，在对建立后的三维模型数据进行信息编辑后，实现矿山的数字化管理；三维激光扫描技术获取的云点信息较为完整，包括对巷道内详细信息内容的描述，矿山地理信息及其他附属设置的描述，通过软件处理后详细的反应出巷道内部的三维立体场景，方便井下作业人员了解巷道具体情况，了解人员活动轨迹。

在进行扫描前对巷道周边环境进行勘探，根据巷道特点确定三维激光测量仪一起的架设位置，并安放在合理的位置；在扫描过程中针对不同扫描目标要求，合理选择扫描的密度参数，三维激光扫描仪获取的数据可以与软件兼容，进行开采场地体积、断面等信息数据的采集和检核。在建立三维巷道模型的整个矿井下，可以配合井下人员的定位系统，实时掌握井下人员分布，对灾难应急救援有一定的帮助。三维激光扫描技术作为高速测量全站仪系统，具有稷山小和受周边环境营销较小的特点，主要采用主动式激光扫描原理完成测量，没完成驿站扫描仪速度非常快，每个点云数据的处理方式不同，三维激光扫描系统可以自动识别实物，在矿山测量中发挥重要的作用。

4 结束语

矿山空间三维信息的获得与传统测量技术相比有较强的实用性，由于三维激光技术采用非接触即可测量技术，特别是在地形复杂的山区可以全天候作业，更加实用于井下作业；三维激光测绘技术获取的是三维信息，可以直观立体的表现矿山的真是形态，用该技术测量的三维云点数据丰富全面，为数字矿山提供优质的数据基础。矿山测绘技术中采用三维激光测绘技术可以充分发挥该技术的优势，随着三维激光技术的发展，成为测绘领域普遍使用的新型测绘技术，有很广阔的未来发展空间。

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