三维激光扫描技术在矿山测绘中的应用与分析

2018-01-29司大刚王艳娟柴生亮李玉霞

世界有色金属 2018年19期

司大刚，王艳娟，柴生亮，李玉霞

（兰州资源环境职业技术学院，甘肃兰州 730021）

数十年之间，矿山测绘技术稳步发展，其机械化水平随之提升。不过，对于现如今矿山测绘工作的需求，传统测绘技术无法充分满足，逐步研究出多种现代化测绘技术，而三维激光扫描技术便是其中一种。与此同时，在矿山企业安全开采与高效生产方面，数字化矿山建设发挥着不可替代的作用，三维激光扫描技术一方面能够构建三维立体模型，另一方面能够将矿山实际地貌地质更为立体的呈现出来，进而促进矿山发展。

1 三维激光扫描技术工作原理

近年来，我国科学技术迅猛发展，随之影响矿山测绘技术，不断丰富其工作内容，并且测绘工作在测绘技术方面提出更高要求，传统测绘技术无法达到，此时三维激光扫描技术应运而生。三维激光扫描仪主要是地面性的扫描仪，通过激光脉冲发生周期驱动，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，硬件主要氛围三维激光扫描仪、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[1]。

2 三维激光扫描技术在矿山测绘中的应用

2.1 矿区Web点云的浏览和量算

在矿山中，在获取点云信息时，都能够将三维激光扫描技术作为重要基础，进而实现该目标，通过该技术的应用，完成照相设备的搭载工作，这一设备可以发挥出重要作用，有利于矿山纹理采集，并且应用专业软件设备，做好数据处理工作，促使Web点云形成，反映矿山实际情况。除此之外，量算工作也可由此进行，并且得出精确结果。

2.2 矿区管理的三维立体化

2.2.1 建立矿区地表三维模型

在矿区地表三维模型构建过程中，三维激光扫描技术供给大量数据信息，在完成矿区中建设设施的扫描工作之后，从中获取相关点云信息，并且确保其精准性，完成三维模型的构建。科学合理应用专门软件，确定多种模型属性，供给充足准确信息，有利于矿山管理工作开展。除此之外，在建立模型时，还可以将索引目录应用其中，便于人们查看，只需点击索引目录便可在较短时间中进入所需要查询的界面，进一步提高矿山数字化程度[2]。

2.2.2 对于矿区地下巷道实况，可以直观呈现

针对矿区巷道，通过三维激光扫描技术的应用收集其中所有数据，同时精确扫描微小变化。从中得到实际点云数据，以此为依据构建三维模型，直观呈现巷道实际情况。对于巷道内部具体状况，能够实时了解。同时，应用三维激光扫描技术扫描配备于巷道中的设备，完成模型构建，明确实际状况。在巷道模型基础上，能够处于立体层面上精确定位人员位置，详细了解他们的状况。在所构建的模型中，确定所需监测设备，方便在问题出现时进行报警提示，加强监测立体化及可视化。此外，应用该模式，开展人员培训工作，丰富他们的安全知识，提升培训水平。

2.3 精准统计矿区开挖体积

合理应用三维激光扫描技术，更为全面的了解露天矿开挖实际状况，针对目标区域，定时进行扫描，以所获取的数据信息为依据，通过模型直观呈现各个时期的数据。再将其叠加开展研究工作，能够从中发现某个阶段的变化特征，对开挖体积进行精确计算，有利于矿山开采作业。

2.4 采空区数字化治理

在开展矿山开采活动过程中，会不断造成破坏，导致众多采空区出现，安全隐患极其严重，无法保证工作人员人身安全以及生产作业的顺利进行。更为精确、详细地掌握众多采空区的实际状况，在此基础上制定有效解决对策。这项技术的应用一方面不用接触测量目标，另一方面可以确保测量精度，规避普通测量技术弊端，使安全风险大大降低[3]。除此之外，将这一技术作为重要依据，更为深入的掌握具体变化情况，实现可视化监测的目的。

3 矿山测绘分析

三维激光扫描技术以实物为对象，对其进行精确扫描，由此获得三维空间数据，然后通过这一物体三维模型的构建，促使三维激光扫描技术形成。这一技术无需同被测目标接触，能够在该标准基础上以较快速度自动获取三维空间信息数据，相较于传统测绘技术，在很大程度上提高精准度以及分辨率。与此同时，针对散点坐标，该技术首先获得测点信息，对其进行有效组合，使其成为三维信息，不必处理实物表面，可以保证所获取数据的可靠性与真实性。一方面，在矿山中，通过三维激光扫描技术的应用开展精准管理工作。另一方面，相关人员科学应用网络，实时查询矿山信息，重点查询三维模型数据，分析各个时段数据模型，在第一时间掌握目标结构变化等情况，加强矿山安全。

在开展矿山测量工作之前，应该进行前期控制测量，提高测绘技术精确度，而GPS是三维激光扫描技术的重要基础，并且该技术是众多矿山测绘技术中精确度最高的一种。在控制测量方面，矿山手机控制测量也是非常重要的一项内容，对测量提出相关要求，必须严格遵守由整体到局部以及分级布网的原则，将水准测量以及三角高程测量两种测量方法应用于测量控制点，通过导线测量方法的应用做好定位。在开展测绘工作过程中，构建与健全矿山信息系统至关重要，该系统以计算机信息技术为依据，对地理信息系统统计与维护等进行精确设置。由于传统测绘技术存在较大弊端，其中的信息技术十分欠缺，导致周期测量等工作面对较为严峻的局面。所以，实现数据库的构建与健全极为必要，进一步促进矿山发展。