三維激光掃描技術在礦山測量中的應用

何中偉

（西藏華泰龍礦業開發有限公司，西藏 拉薩 850212）

礦山是國土資源的基本構成，保障礦山開采工作能有序進行，能提升礦山資源的利用率。將三維激光掃描技術合理利用，是現代礦山開采的核心技術構成。將地面測量以及井下測量工作有效落實，將礦山測量任務有效推進，能夠更好地滿足產業發展需要。針對三維激光掃描技術在礦山測量階段的具體應用，探索新的適合礦山開采的技術方案，是本文重點研究的內容。

1 三維激光掃描技術運行原理

該技術在測繪期間，主要依靠技術人員操作，在掃描儀內部發射激光束，完成目標對象的掃描與處理，后續配合應用其他設備，確定相關的時間差，測量掃描設備與被測對象之間的距離，利用激光掃描的方式，能夠對被測目標進行持續性、全面性的測量，能保障相關人員及時獲得被測目標空間信息條件，獲得基礎數據之后，被測對象相關的三維虛擬模型由此構建[1]。

現如今三維激光掃描術，將傳統測量工作之中單點測量的模式改善。并且利用該技術發射激光，完成被測物的掃描與管理，獲得物體表面的三維坐標，該技術應用的優勢是，能夠大面積提升分辨率，快速掃描被測物體。掃描的過程中無需使用反射棱鏡，仍然能獲得高精準度的測量結果。確定掃描點之后，應用云數據構建三維模型，并做好虛擬重現，這一技術是實景復制技術，是現如今掃描技術之中，富有優勢的技術類型，具備高精度、高效率的技術應用特質，能夠給礦井測量提供新的思路以及新的技術應用方案。

2 三維激光掃描技術應用于礦山測繪的優勢

2.1 技術特征

（1）動態化、實時性。現代科技產業對信息處理效率有一定要求，在現代社會背景之下，計算機技術與網絡信息技術手段融合應用，能夠給產業發展奠定良好的基礎。將三維掃描技術應用，技術人員不僅能優化測量過程，而且還能將手機以及手機終端設備聯合應用，在技術對接以及整合的過程中，能夠將測繪過程管控有效推進。從實踐來看礦山采樣的技術要求諸多，將三維掃描技術配合應用，能夠將動態化、實時性地管控策略應用，能夠給產業發展奠定良好基礎。

（2）數字化管理。使用三維激光技術，在礦山測量階段，能快速完成電位的應用，在測量的過程中，應用這一技術手段，能避免與測量對象直接進行接觸，但仍然能快速獲得數據信息。將三維激光掃描技術合理利用，能夠將高度數字化測量的技術管理模式應用，且該技術與礦山測量工作融合，能夠體現技術應用的兼容性、多元化，能快速推進相關工作。

（3）自動化管理。在現代礦山掃描測繪階段，將三維激光掃描技術合理應用，能夠將高效便捷的建站管理工作有效落實，以此為基礎，將自動化掃描測繪工作落實，這一技術手段相對于傳統的測繪技術，有自身的優勢特點。利用三維掃描技術，能夠更好地完成長距離測量，避免與物品直接接觸，但仍然能快速獲得可靠的數據信息，利用這一技術方案，能夠將礦山測繪工作效率進一步提升。

2.2 優勢特點

（1）高效測繪。在礦山測量相關工作階段，利用三維激光掃描技術，能保障測繪的有效性、可靠性。在測量過程中，能高效獲取被測對象的相應信息，而且獲取信息的速度相對較快。在應用三維掃描技術的過程中，技術本身對周圍環境的要求較低，將測量準備工作有效落實，技術應用的便捷性提升。確定被測對象信息之后，只需幾秒鐘的時間，測量準備工作需要完成的任務也較為簡便。在測量過程中，可以使用自動化測量的技術形式，能夠將高效性、高品質的測量工作有效落實。

（2）保障精準度。確定目標對象之后，利用三維激光掃描技術，能夠將數據采集過程的精確性提升。在應用掃描技術的過程中，掃描儀與被測位置有一定的距離，但是利用技術處理的方式，能有效控制誤差問題。將三維掃描技術合理利用，相關的技術人員，無須將測量信息反復地進行核對，能夠將信息質量提升，保障技術應用的精準度，后續構建三維模型，能夠獲得有效數據信息的支持。

（3）信息獲取更為便捷。在礦山測量的過程中，各個環節的工作，都需要將信息數據有效記錄并應用。在現代測繪行業之中，將三維激光掃描設備應用，能夠快速完成信息傳播的相關工作，利用掃描技術，技術人員能夠通過數據網絡獲取相應的信息，能降低在人工操作以及信息收集階段的問題，有效獲得被測對象的相關信息，此時測繪工作效率提升，應用技術手段進行質量管理，能夠將信息處理效率提升。

3 礦山測繪階段三維激光掃描技術的具體應用

3.1 確定測量的主要任務

利用三維激光掃描技術，在礦山測量階段，圍繞塌陷區治理相關工作的技術要求，能夠將測量任務優化，而且利用數字化的技術手段，將比例尺地形圖測繪管理工作有效落實，對礦山測繪有關鍵影響。根據塌陷區域的礦山實際情況，構建數字化模型，后續在采空區治理階段，塌陷問題也能第一時間處理。

3.2 野外數據搜集以及內業務數據管理

對礦山測量要點工作進行分析，三維掃描技術應用的過程中，通常是需要建立數字模型的，將參照點建立之后，詳細有效地將采空數據獲取，將礦山庫尾部的技術應用方案確立，構建相關模型之后，能夠獲得有效的數據支持條件，確定礦區測量對象的空間特征之后，幾何位置相關的數據信息能夠第一時間獲取，而且將點云發射密度值的控制，也能按照技術要求進行。

在確立參照點之后，會發現參照點的反射作用較強。需要將站點拼接工作做好，并將點云數據的精確性提升。在不同站點進行測量管理，高強度反射點布設管理工作有效落實，獲得相關數據信息之后，能盡快完成數據信息處理，并建立數據模型[2]。在相關項目實踐或數據處理的過程中，各項技術應用存在一定的差異性，做好各種形式的數據輸出與管理，并生成特定的地形圖，技術應用效率提升，空間數據分析有序開展，各項工作都能獲得有利的數據支持條件。

3.3 合理利用移動式三維激光掃描儀器

在移動式三維激光掃描儀應用的過程中，要突出技術應用的優勢，分析在位置環境或地點影響之下，有關的空間環境之中，有不確定的因素，如果處于一種運動狀態，重復觀測之后獲得的地圖特征。利用掃描技術進行定位，并確定物體的形態，隨后再增值量式的結構圖，將定位以及三維模型協同建設的目標。利用三維激光掃描儀器，需要技術人員手持探頭，將信息采集器合理利用，做好測量范圍以及距離的有效管控。

在設備之外進行操作，能保障技術應用效果。確定測量任務之后，并繪制測量路線，將初始化操作做好。技術人員在測量過程中，通過正常步行的方式，完成往返行走，在行走的過程中，便能將點云數據信息采集管理工作有效落實。在掃描的過程中，全程沒有任何控制點。在內業要使用專用的解壓軟件進行解壓處理，獲得高密度的井巷工程點運輸之后，將這部分數據導入到數據處理軟件之中，完成點云數據查詢、剪切、抽稀等技術處理，技術人員在實踐過程中，還需要配合應用手動拼接的技術方案，隨后礦山整體的數據信息，能第一時間獲取。后續將點云數據導入工作做好，構建建模軟件并將點云數據降噪處理工作落實，做好簡化管理以及網絡修復等工作，實現逆向建模的目標，最終購進實體模型。

3.4 全站式三維激光掃描儀器應用

全站式掃描儀的精密度較高，且測量角度控制能按照標準進行，而且能實現高速激光掃描管理工作，將全景掃描與內置廣角相機合理利用，完成三維激光掃描測量。該技術的應用優勢，就是能通過直接定位的方式，快速完成物體的掃描與測量，掃描過程中無須使用反射棱鏡，能直接獲得被測井巷工程高精度的掃描云點數據，獲得數據信息之后，還能利用點云快速完成數據拼接處理，在過程中使用配套基建，將信息處理的過程優化，后續將三維可視化模型有效應用。

使用全站式掃描儀，主要是通過導線測量的方式推進相關工作。將架站完成之后，確定測站點以及后視點，將三維坐標建立，利用點云掃描的方式，能快速獲取該測站的井巷工程點云數據測量，使用全站儀設備，能夠精準獲得下一個控制點的三維坐標，通過類推的方式，將井巷工程點云數據獲取，在測量過程中，會設置至少兩個已知的控制點。內業做好掃描信息采集之后，加強點云數據導入，合理利用數據軟件處理的方式，能實現數據信息的優化管理，最終實現逆向建模的目標，井下工程實體模型創建管理工作有效落實，全站式掃描儀獲取點云信息，能夠將數據信息的可靠性進一步提升。

3.5 點云數據融合

按照不同測量設備的應用要求，獲得井巷工程點云數據之后，需要將這一技術應用的優勢以及缺點及時進行管控。將井巷工程三維可視化模型構建之后，能夠將測量設備采集的點云數據，及時進行融合與管理，設備采集點云數據使用統一的格式，經過識別之后，三維激光掃描儀采集的點云數據，還能及時進行裁切或移動處理。尤其是將儀器設備配合應用，能夠將點云數據稀少的位置及時進行數據補充，最終實現高密度數據信息的處理。

4 三維激光技術應用礦山測繪還需完善的方面

現代測繪實踐階段，使用三維激光掃描技術，是一種較為先進的技術類型，相對于傳統的測繪技術，該技術有自身的優勢。測量自動化水平高、測量精準度強、測量面積大等等，都是該技術的應用優勢。合理利用三維掃描測繪技術，能夠提升礦山測繪工作效率，保障工作質量，因此在諸多項目之中，都會使用三維掃描技術[3]。但目前三維掃描技術應用范圍擴大化，在技術實踐階段，一些缺陷性問題也由此產生，常見的情況是三維激光掃描技術是核心，其銷售價格相對較高，部分工程測繪單位沒有足夠的資金條件，支持該技術的應用。還有就是，即便測繪精準度較強，但是在測量階段，未能有效落實精確度的校準，且使用的校準方式較為單一。三維掃描技術在測量距離、精度、掃描等相關工作期間，技術分類有所不同，可能會引發矛盾問題，這些因素都會影響工程測繪的發展。

5 三維激光掃描技術創新發展趨勢

5.1 穿透性

三維激光掃描技術的穿透性較強，在進行礦山測量的過程中，如果當地的植被沒有非常茂盛，利用穿透測量的方式，在植物實體表面建立測量點，實現多點數據信息的有效獲取，物體表面的幾何信息能直觀地反應處理，最終構建實體模型，保障技術應用效果。

5.2 工作效率高

三維激光掃描技術應用于實踐階段，不僅能保障工作效率，而且能使用周期性的管理模式，技術應用的時效性較強，在進行測量管理的過程中，優化應用技術手段，能有效控制勞動力的投入，對于企業單位來講是控制成本的有效途徑，因此技術應用價值較高，且能夠給產業發展奠定良好基礎。

5.3 密度較大

三維激光掃描技術應用階段，不僅能實現高精度地測量，而且測量數據信息的密度較大，有較高的精確度。根據目標要求，將大面積的空間測量工作做好，采用直接掃描的形式，確定技術應用特征之后，將點云數據作用展現，獲得目標的數據信息，完成三維立體模型的構建，能更好地反映出地表形態。

6 結語

分析我國礦山測繪產業發展實力，在現代社會背景之下，我國經濟實力不斷提升，測繪產業迅猛發展，對現代科技的應用要求逐漸增多。將三維激光掃描技術合理利用，能有效提升礦山工程測繪質量。因此，相關的技術人員，要不斷提升自身專業性，明確市場發展需要調整技術方案，保持足夠的專業態度，積極應對在礦山測量階段的問題，探索改革創新發展的有效途徑，保障工程測繪的質量，為我國工程測繪事業發展奠定良好基礎。