礦山測繪中GPS三維激光掃描技術的應用

田賓

摘 要：礦山測量工作開展前期需要進行前期控制測量，準確控制測繪技術的精度和設置，三維激光掃描技術作為GPS技術的一種，有方便、快捷、準確和高精度等優點，而且就有信息分辨率高、采樣率高等優勢，是目前礦山測繪技術中高精度的新型測繪技術，本文主要是從三維激光掃描技術角度分析在礦山數字化建設中的作用，在對數據進行處理后建立三維模型，為礦井下作業人員提供更加直觀的礦井圖，有利于對礦井進行在線監測。

關鍵詞：三維激光掃描技術；數字礦山；礦山測量

礦山空間三維信息的獲得與傳統測量技術相比有較強的實用性，由于三維激光技術采用非接觸即可測量技術，特別是在地形復雜的山區可以全天候作業，更加實用于井下作業；三維激光測繪技術獲取的是三維信息，可以直觀立體的表現礦山的真是形態，用該技術測量的三維云點數據豐富全面，為數字礦山提供優質的數據基礎。礦山測繪技術中采用三維激光測繪技術可以充分發揮該技術的優勢，隨著三維激光技術的發展，成為測繪領域普遍使用的新型測繪技術，有很廣闊的未來發展空間。

1三維激光掃描技術的原理

三維激光掃描技術已在測繪領域的應用中發展了近十年，隨著社會科技的發展，它已憑借著成本低、快速性、應用范圍廣、便于操作、主動性、高密度、全天候、以及非接觸性等優勢，解決了傳統測繪技術的缺陷，它給測繪領域帶來的變化也是極大的，它很好地改善了外業測繪的工作環境，提高了其工作效率。三維激光掃描儀主要是地面性的掃描儀，通過激光脈沖發射周期驅動，由接收透鏡目標接收后向反射信號產生接收信號，最后通過電腦軟件按照計算方法進行原始數據處理，從計算中對物體進行全方位掃描后進行整理。該儀器包括軟件和硬件，軟件主要是數據處理系統，硬件主要分為三維激光掃描儀、電源和支架，整個工程系統流程是方案的擬定和選擇后通過行業數據處理再進行成果輸出。

2礦山測繪的分析

三維激光掃描技術通過掃描實物獲取該物體的三維空間數據，在重建該物體的三維模型后成為三維激光掃描技術；該技術通過無接觸被測目標標準，可以快速動態、實時自動化的獲取目標的三維空間信息數據，比傳統測繪技術在精準度和高分辨率方面有很大的提升；三維激光掃描技術主要通過獲取測點信息，將散點的坐標組合成三維信息，不需要對實物表面進行處理，得到的數據真實可靠。三位激光掃描技術的使用不僅實現了礦山的精準化管理，工作人員還可以通過網絡對礦山的實時信息進行查詢，特別是對礦山三位模型進行實時的數據查詢，對不同時段的數據模型進行分析，及時發展目標的結構變化和位置移動等情況，為礦山安全有指導作用。礦山測量在控制測量中還包括礦山手機控制測量，要求在測量中從整體到局部、分級進行布網的原則，測量控制點采用水準測量和三角高程測量的方法，使用導線測量方法進行全球定位系統定位。建立完善的礦山信息系統是測繪技術開展的重要工作之一，礦山信息系統是根據計算機信息技術設立地理信息系統的存儲、維護、統計和管理，在傳統測繪技術中因為信息技術不完善，使用技術方法，對測量周期和工作量的增加有很大的挑戰。

3礦山測繪中三維激光掃描技術的應用

三位激光掃描儀技術在使用中快捷方便、動態、數字化，測量數據有高精度的優點，一起可以通過架設三腳架采集數據，行業數據處理可以快速進行數據傳輸，并可以快速獲取物體的三維數據，減少外部設站需要的時間，建立立體模型；與傳統測量手段相比，三維激光掃描技術完善了測繪信息的表現形式，真實反映現實環境，對提高工作效率和降低勞動力強度有很大的幫助，因此被企業廣泛應用。

在礦區測量中，建立礦區地表的三維模型可以全面掃描整個礦區的地形地貌，并將掃描得到的三維點云數據通過軟件處理后方可得到該區域的三維實時立體模型，在對建立后的三維模型數據進行信息編輯后，實現礦山的數字化管理；三維激光掃描技術獲取的云點信息較為完整，包括對巷道內詳細信息內容的描述，礦山地理信息及其他附屬設置的描述，通過軟件處理后詳細的反應出巷道內部的三維立體場景，方便井下作業人員了解巷道具體情況，了解人員活動軌跡。

在進行掃描前對巷道周邊環境進行勘探，根據巷道特點確定三維激光測量儀一起的架設位置，并安放在合理的位置；在掃描過程中針對不同掃描目標要求，合理選擇掃描的密度參數，三維激光掃描儀獲取的數據可以與軟件兼容，進行開采場地體積、斷面等信息數據的采集和檢核。在建立三維巷道模型的整個礦井下，可以配合井下人員的定位系統，實時掌握井下人員分布，對災難應急救援有一定的幫助。三維激光掃描技術作為高速測量全站儀系統，具有稷山小和受周邊環境營銷較小的特點，主要采用主動式激光掃描原理完成測量，沒完成驛站掃描儀速度非常快，每個點云數據的處理方式不同，三維激光掃描系統可以自動識別實物，在礦山測量中發揮重要的作用。

結束語

礦山測繪技術歷史悠久，經過數十年的發展，礦山測繪及時已經具有一定的機械化水平，但礦山傳統測繪技術無法滿足目前測繪技術的需求，越來越多的新型測繪技術成為礦山測繪技術發展的前提，三位激光掃描技術成為眾多測繪技術中非常重要的一種；數字化礦山建設是實現企業高效高產和安全開采的有效途徑，三位激光掃描技術不僅可以建立完成的三維立體模型，還可以真實立體的展現礦山地質地形，是一種全新的技術手段，有利于推進礦山的發展。

參考文獻

[1]周文婷.淺談二維激光掃描技術在地籍側繪中的應用科技[J].科技創新與應用，2015（06）.

[2]齊坤.淺談三維激光掃描技術在礦山測繪中的應用[J].世界有色金屬，2016（07）.

[3]張靖，張愛能，劉國棟等.三維激光掃描儀技術在地形測量中的應用[J].西安科技大學學報，2014（03）：199-203.

[4]崔劍凌.地面三維激光掃描在難及區域地形測量中的應用[J].北京測繪，2014（02）：85-87.

[5]孫茂存，楊文華，夏積德.三維激光掃描技術在數字礦山中的應用[J].新技術新工藝，2015（07）.

[6]白立飛，潘寶玉，張蘭.三維激光掃描技術在數字礦山領域的應用[J].測繪科學，2013（09）.

（作者單位：河北省地礦局第四地質大隊）