基于三維激光掃描的金屬礦山儲備量測量分析

謝遠錦

（江銅集團銀山礦業有限責任公司，江西 德興 334201）

礦產資源極廣泛的應用在生活中，作為生活中不可或缺的資源，人們對金屬礦山測量日益關注，要求逐漸增多。為確保我國經濟健康可持續發展，保證我國資源可持續的安全供應最實際的辦法是對金屬礦山儲備量進行測量分析，建立一套保證我國可持續需發展的有關方案應用于礦產開發中勢在必行。礦山測量內容日益增多，普通的測量方法無法精準獲取銅礦和鉛鋅在金屬礦山儲備量信息，其測量獲得的數據因不精準精確而不能很好的滿足人們需求，而以空間坐標為原理的三維激光掃描技術可以通過紅外線獲得精準數據，有著良好發展前景和應用前景[1]。

1 三維激光掃描技術

1.1 三維激光掃描技術測量原理

三維激光掃描儀是對于空間坐標進行測量的一種高級系統，其非接觸式測量減少大量的人工勞動力和許多安全問題。掃描儀向所測物體發射紅外線，紅外線接觸到物體之后立即反射回來，掃描儀根據反射回來的光束分析物體的具體信息，整理出具體數據[2]。

掃描物體分析反射回來的光束可得到表面的測量點Mj，對物體全方位掃描再分析整理可得到物體的三維坐標（Xm，Ym，Zm）。假設一個點云移Mj（Xm，Ym，Zm）作為掃描結果，其中：

式中，X0、Y0、Z0代表激光掃描點的空間位置，進而可以依據需求進行相關設置。

1.2 三維激光掃描技術特點

傳統測量方法獲得的數據往往較為粗糙、不嚴謹。三維激光技術則在此方面有所改進，可以得到更加精確全面的數據。三維激光掃描技術能更好的服務于當今社會的需求，優點如下：①數據處理迅速，其可以在極短時間內將紅外線反射回來的外界信息轉化成數據信息，從而進行處理。②非接觸測量，運用遠程紅外線技術對物體進行非接觸測量，免去人工勞力，并且保證了所得數據的精確精準以及密度極高，少有誤差。③數字化采樣，使兼容性更好，極大的擴展了適用范圍，其輸出格式可與CDA，外置數碼相機，GPS系統進行對接配合使用。使用范圍的擴大保證了獲得的信息的全面以及準確。④設備結實，適用于野外等惡劣環境，設備小巧，重量輕便于攜帶，內部結構緊湊，外殼防護力極強，有效的起到了防撞防水等特點，并且對使用者水平要求不高，便于使用。

2 金屬礦山儲備量測量具體方案

針對金屬礦山儲備量中的銅礦和鉛鋅的測量，是通過三維激光掃描獲得的極坐標進而得出測量物體的空間坐標。具體測量流程如下所示：①通過對金屬礦山儲備量中的銅礦和鉛鋅的表面進行掃描，獲得具有陳列特點幾何圖形三維數據；②三維激光掃描設備將目標激光設備和角度測量系統進行結合，從而獲得全面有效的數據。并且能夠快速的測量出金屬礦山中銅礦和鋅礦的含量。三維激光掃描儀還可以與反射回來的激光點產生聯系，從而獲得銅礦和鋅礦水平方向，斜距，反射強度等相關的具體數據。③三維激光掃描可在距離物體一千多米外進行激光測量，反射得到的云數據點可由其自行儲存計算及輸出。同時其可以達到每秒幾十萬次掃描的高速率。④所得數據通過TCP/IP方式將點云數據傳送至計算機，并由USB數據線將場景圖像傳入至計算機中，結合傳送到計算機內的數據及場景圖像處理云數據點，再通過CDA建立所測物體的三維模型。⑤結合三維激光掃描儀進行實地勘測，考察實際地形結合實際情況挑選合適的控制點，要求其能長期存在且不被碰壞，通過控制點布置掃描站。⑥控制點放置掃描儀器，對所測地方采集數據，依照工作要求獲得實地點云數據并進行相關處理。⑦處理點云數據，首先將點云數據進行統一，之后具體做處理。⑧建立實物模型，依照空間坐標構造出三維模型。依照得到的三維模型獲得所需數據。⑨匹配三維模型和真實影像，對真實紋理型礦山進行還原。⑩結合點云數據，空間坐標和三維模型，通過測繪技術對礦區地形圖和地質圖進行大比例尺調整；根據銅礦和鉛鋅分布特點、作業難度和技術手段繪制金屬礦山適宜開采區域，作為之后數據基礎，計算金屬礦山儲備量測量。

3 應用實例

結合實例直觀的對比分析兩種方法的區別，下圖為兩種方法對同一金屬礦山儲備量進行測量，測量分為四個小組，選取兩個金屬礦山每個分別安排兩個小組，兩個小組分別采用兩種方法進行測量，記錄實際數據，得出以下數據，分析如圖。

由圖1可看出：采用三維激光掃描技術在測量時間為5min時，測量精準度達到0.78，而普通測量方法測量精準度為0.21；采用三維激光掃描技術在測量時間為15min時，測量精準度達到0.9，而普通測量方法測量精準度為0.18。由分析可知，與傳統方法相比，三維激光技術能更精準大量的獲得物體的空間數據，這些數據通過計算得到點云數據。根據上述內容，可得出結論：

圖1 所數據精準度對比分析

（1）通過三維激光掃描獲得的精度能保證在0.75以上，所得數據達到相關規范的精度要求。

（2）創新礦山儲備量測量的工藝流程，減少了人力物力和資源的浪費，既提高了工作效率，還能夠達到基本預期效果。

4 結語

采用三維激光掃描技術對測量精準度有了很大提升，極大滿足精準測量銅礦和鉛鋅區智能化效果。由研究表明，三維是一種能夠改變形態有效措施，以獲得更加精準的具體數據，對進一步測量和合理開采做出積極的貢獻。