三維激光掃描技術在礦山測繪中的應用與分析

司大剛，王艷娟，柴生亮，李玉霞

（蘭州資源環境職業技術學院，甘肅 蘭州 730021）

數十年之間，礦山測繪技術穩步發展，其機械化水平隨之提升。不過，對于現如今礦山測繪工作的需求，傳統測繪技術無法充分滿足，逐步研究出多種現代化測繪技術，而三維激光掃描技術便是其中一種。與此同時，在礦山企業安全開采與高效生產方面，數字化礦山建設發揮著不可替代的作用，三維激光掃描技術一方面能夠構建三維立體模型，另一方面能夠將礦山實際地貌地質更為立體的呈現出來，進而促進礦山發展。

1 三維激光掃描技術工作原理

近年來，我國科學技術迅猛發展，隨之影響礦山測繪技術，不斷豐富其工作內容，并且測繪工作在測繪技術方面提出更高要求，傳統測繪技術無法達到，此時三維激光掃描技術應運而生。三維激光掃描儀主要是地面性的掃描儀，通過激光脈沖發生周期驅動，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，硬件主要氛圍三維激光掃描儀、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[1]。

2 三維激光掃描技術在礦山測繪中的應用

2.1 礦區Web點云的瀏覽和量算

在礦山中，在獲取點云信息時，都能夠將三維激光掃描技術作為重要基礎，進而實現該目標，通過該技術的應用，完成照相設備的搭載工作，這一設備可以發揮出重要作用，有利于礦山紋理采集，并且應用專業軟件設備，做好數據處理工作，促使Web點云形成，反映礦山實際情況。除此之外，量算工作也可由此進行，并且得出精確結果。

2.2 礦區管理的三維立體化

2.2.1 建立礦區地表三維模型

在礦區地表三維模型構建過程中，三維激光掃描技術供給大量數據信息，在完成礦區中建設設施的掃描工作之后，從中獲取相關點云信息，并且確保其精準性，完成三維模型的構建。科學合理應用專門軟件，確定多種模型屬性，供給充足準確信息，有利于礦山管理工作開展。除此之外，在建立模型時，還可以將索引目錄應用其中，便于人們查看，只需點擊索引目錄便可在較短時間中進入所需要查詢的界面，進一步提高礦山數字化程度[2]。

2.2.2 對于礦區地下巷道實況，可以直觀呈現

針對礦區巷道，通過三維激光掃描技術的應用收集其中所有數據，同時精確掃描微小變化。從中得到實際點云數據，以此為依據構建三維模型，直觀呈現巷道實際情況。對于巷道內部具體狀況，能夠實時了解。同時，應用三維激光掃描技術掃描配備于巷道中的設備，完成模型構建，明確實際狀況。在巷道模型基礎上，能夠處于立體層面上精確定位人員位置，詳細了解他們的狀況。在所構建的模型中，確定所需監測設備，方便在問題出現時進行報警提示，加強監測立體化及可視化。此外，應用該模式，開展人員培訓工作，豐富他們的安全知識，提升培訓水平。

2.3 精準統計礦區開挖體積

合理應用三維激光掃描技術，更為全面的了解露天礦開挖實際狀況，針對目標區域，定時進行掃描，以所獲取的數據信息為依據，通過模型直觀呈現各個時期的數據。再將其疊加開展研究工作，能夠從中發現某個階段的變化特征，對開挖體積進行精確計算，有利于礦山開采作業。

2.4 采空區數字化治理

在開展礦山開采活動過程中，會不斷造成破壞，導致眾多采空區出現，安全隱患極其嚴重，無法保證工作人員人身安全以及生產作業的順利進行。更為精確、詳細地掌握眾多采空區的實際狀況，在此基礎上制定有效解決對策。這項技術的應用一方面不用接觸測量目標，另一方面可以確保測量精度，規避普通測量技術弊端，使安全風險大大降低[3]。除此之外，將這一技術作為重要依據，更為深入的掌握具體變化情況，實現可視化監測的目的。

3 礦山測繪分析

三維激光掃描技術以實物為對象，對其進行精確掃描，由此獲得三維空間數據，然后通過這一物體三維模型的構建，促使三維激光掃描技術形成。這一技術無需同被測目標接觸，能夠在該標準基礎上以較快速度自動獲取三維空間信息數據，相較于傳統測繪技術，在很大程度上提高精準度以及分辨率。與此同時，針對散點坐標，該技術首先獲得測點信息，對其進行有效組合，使其成為三維信息，不必處理實物表面，可以保證所獲取數據的可靠性與真實性。一方面，在礦山中，通過三維激光掃描技術的應用開展精準管理工作。另一方面，相關人員科學應用網絡，實時查詢礦山信息，重點查詢三維模型數據，分析各個時段數據模型，在第一時間掌握目標結構變化等情況，加強礦山安全。

在開展礦山測量工作之前，應該進行前期控制測量，提高測繪技術精確度，而GPS是三維激光掃描技術的重要基礎，并且該技術是眾多礦山測繪技術中精確度最高的一種。在控制測量方面，礦山手機控制測量也是非常重要的一項內容，對測量提出相關要求，必須嚴格遵守由整體到局部以及分級布網的原則，將水準測量以及三角高程測量兩種測量方法應用于測量控制點，通過導線測量方法的應用做好定位。在開展測繪工作過程中，構建與健全礦山信息系統至關重要，該系統以計算機信息技術為依據，對地理信息系統統計與維護等進行精確設置。由于傳統測繪技術存在較大弊端，其中的信息技術十分欠缺，導致周期測量等工作面對較為嚴峻的局面。所以，實現數據庫的構建與健全極為必要，進一步促進礦山發展。

4 結語

綜上所述，當前現代科學技術飛速發展，使得礦山測繪取得較大進步，傳統測繪技術無法滿足礦山測繪需求，而三維激光掃描技術可以彌補其弊端，該技術基于GPS技術上，有所發展和創新，具有便捷、高效、高精度等鮮明優勢，在部分高危地區應用優勢更大，能夠實現不間斷作業。