对基于矿山地质测绘的三维激光扫描技术的探讨

贾玉安，卢安毅

（安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，安徽 蚌埠 233000）

矿山开采活动日益频繁，现代采矿业的发展需要更精准、更快速的测绘技术，传统的矿山测绘方法已经不能满足工作的需要。科技的发展，推动了矿山测绘技术的发展，各种测绘技术层出不穷，在矿山测绘领域发挥着重要的作用，三维激光扫描技术是基于GPS定位系统的新型技术，通过扫描的方式可以测量矿山地质并获得三维点云数据。基于此，提出基于三维激光扫描技术的矿山地质测绘方法设计，以提高测绘精准度，通过实验对比证明，此方法打破了传统矿山测绘技术存在的弊端和不足，提高了矿山数据信息的可靠程度，通过此扫描技术能够直观的反应地质地形地貌，并且在扫描时速度快、精度高，且能实现全方位扫描，实现了矿山数据信息的直观展现，并且提高了矿山测绘的速度，是提高企业生产效益和保证矿区开采安全的有效方式。

1 基于矿山地质测绘的三维激光扫描技术设计

1.1 原始点云数据采样

设置扫描参数对原始点云数据采样，采用后视定向的方式获取坐标位置，将发射体发出的激光脉冲依次扫过被扫描区域，测量每个激光脉冲[1]发出又返回的所经过的时间，来计算距离，并编码激光脉冲的角度，得到矿山的三维坐标。通过三维激光扫描仪将激光传播的时间进行换算得到仪器与扫描点的距离，利用这些数据进行绘制地形图，利用GPS[2]快速获取现场布置的中心点相对坐标，实现激光扫描数据坐标的任意转换。在获得三维坐标的基础上进行数据采集，为精确得到矿山数据，提出最小二乘法，对每个分块激光数据使用最小二乘法进行拟合，以得到精确的矿山数据，拟合公式为。

公式中，f∂为三维坐标函数，Mu为激光扫描点距离参数，为拟合函数，此次计算不做定向分析。

在激光数据拟合后，实现原始点云数据采样，计算公式为：

公式中，P2代表矿山地面点数据，Bi代表矿山原点云的数据处理参数，代表实际地形相对坐标，此次计算不做定向分析。

在最小二乘法拟合的基础上，实现对原始点云数据采样，为建立矿山地质三维模型，以提高三维激光扫描技术可靠程度。

1.2 建立矿山地质三维模型

基于三维激光扫描数据量大的特点，建立矿山地质三维模型，使工作人员更准确的掌握矿山地质的范围和构造，勘查出矿山的种类和储量，提高矿山开发的利用率。矿山数据库主要根据计算机信息技术设立的信息系统，能够实现数据存储、维护、统计、检索、管理和分析，能够有效管理矿山数据[3]。通过采集到的大量地质资源信息数据和矿山周围环境信息，建立矿山地质三维模型，将矿山的地质信息进行三维数据化、视觉化、多元化，利用计算机和绘图技术将采集到的矿山地质信息显示在电脑屏幕上，矿山数据库中包括地质基本图像、卫星拍摄图像、摄像图像等，工作人员可以实时选取和存储矿山信息资料。并利用此数据库对矿山数据进行管理，帮助测绘人员实时了解和分析地质信息数据，并掌握矿山在开采活动中的地质信息变化。

通过建立矿山地质三维模型，能够提高工作人员的工作速度以及对矿山信息的了解程度，并且在矿山信息数据资料的分析过程中，能够审核出矿山地质开发的效益，以及图像资料自身的性质，以此提高数据的可靠程度，通过建立矿山地质三维模型，实现了矿山数据的直观展现，减少了测量周期，提高了三维激光扫描的精准度。

1.3 实现基于矿山地质测绘的三维激光扫描

在对原始点云数据采样和建立矿山地质三维模型基础上，将扫描的数据进行实质性处理，对测绘到的数据进行再次处理工作，由于扫描数据量大，首先对扫描到的数据进行二维分析[4]，计算公式为。

其中，Gi代表三维坐标，be代表矿山地质点云数据参数，此次计算不做定向分析。

2 实例论证

为证明本文设计的三维激光扫描方法的有效性，将本文方法和传统方法对某地区矿区进行扫描，下面是某矿区采用两种方法得出的数据。

表1 结果对比

安全评估 不安全 安全是否生成三维影像 否 是

通过表1可以看出，传统方法在进行矿山地质扫描时，采集点数较低，并且采样间隔不均匀，精度也不满足要求，还不能生成三维影像，而本文方法不仅可以提高矿山地质测绘的精度，获得严密、真实的数据，同时还可以节省人力和时间，能够生成三维影像，给工作人员提供更加准确的矿山信息，因此，此次设计三维激光扫描技术具有实际应用意义。

3 结语

随着现代科技水平的发展，矿山测绘技术也得到了很好的发展，传统的扫描技术，时间耗费长，无法满足矿山测绘的需求，因此设计了基于矿山地质测绘的三维激光扫描方法，通过此方法扩大了矿山地质测绘范围，实现了对地质信息的监测和管理，进一步提高了矿山地质扫描技术的精度，提高了矿山地质扫描的工作效率和矿山地质信息的准确性。