多平臺三維激光掃描儀在礦山的應(yīng)用前景

楊保華 陳忠峰

摘 要：數(shù)字礦山的數(shù)據(jù)采集多種多樣，本文論述了移動測量三維激光掃描儀在井下采集數(shù)據(jù)的特點，論證了移動測量三維激光掃描儀在礦山應(yīng)用的廣大前景。

關(guān)鍵詞：數(shù)字礦山；移動測量三維激光掃描儀；慣性導航

在以往的數(shù)字礦山的三維建模過程中，數(shù)據(jù)采集方式很多，主要有全站儀，相機、以及固定式三維激光掃描儀。但是以前的方法相對于移動式測量三維激光掃描儀來說效率太低。

目前激光雷達系統(tǒng)，集成高精度激光掃描儀與慣性導航系統(tǒng)，由于整體結(jié)構(gòu)小、重量輕，適用于在各種移動平臺上進行數(shù)據(jù)采集，無人機機載、車載、船載、背包，切換不同模式以適應(yīng)各種作業(yè)環(huán)境，不會因為裝備問題造成項目擱置。作為集合了各種高精度傳感器的先進移動測量設(shè)備，多平臺激光雷達系統(tǒng)可以快速實時采集物體三維數(shù)據(jù)，實現(xiàn)專業(yè)、高效的地理信息測繪。系統(tǒng)配置的高性能相機，目前幾大儀器廠商生產(chǎn)的激光掃描系統(tǒng)雖然相機各有不同，但是都屬于高精度相機，完全勝任我們的測量工作。由于它的多平臺性質(zhì)、已經(jīng)高精度它的應(yīng)用前景非常廣泛?？梢詰?yīng)用到工程測量，地籍地形測量、文物保護、城市三維數(shù)字化、室內(nèi)三維測量、礦山測量。本文主要講述的是在礦山測量中的應(yīng)用。

1 礦山地理信息系統(tǒng)

通過對它的工作原理介紹，它相當于井下的“GPS”+三維激光掃描儀。手持設(shè)備在井下進行測量。但為了避免出現(xiàn)錯誤，要提前對井下的一級導線點進行標記。然后由人手持設(shè)備把所有巷道進行掃描。對要掃描的巷道區(qū)域，測量人員只要走過去，極大地降低了工作強度，不需要接觸，提高了工作效率。

該儀器掃描的巷道較為詳細。輪廓、地質(zhì)構(gòu)造、破碎帶都能夠較明顯的看出來。它具有快速，全面，精度高的優(yōu)點。

2 采礦量計算

以往采礦量計算需要技術(shù)人員通過測量采場順路，然后再進入采場里面進行寬度，長度的量測。順路測量目前主要是通過掛羅盤和半圓儀已經(jīng)皮尺量距完成，需要的人員較多，而且順路空間狹窄對測量有影響。在采場里面素描采場，采場輪廓不是全面采集，而是采集特征點以及均距離采場，并不能完全反應(yīng)采場的輪廓。另一方面有時采場巖石比較破碎，傳統(tǒng)測量過于冒險。而手持三維激光掃描儀可以放在伸縮桿上進行掃描，無需人員進入危險區(qū)域。

而手持式激光掃描儀能夠做到全面采集，不間斷高密度采集。在做內(nèi)業(yè)處理時，直接生產(chǎn)三維立體模型，計算的采礦量更真實，更客觀。

3 工程施工

在工程施工過程中，傳統(tǒng)測量主要施工全站儀、水準儀、羅盤、皮尺進行放點和回收已有的工程。尤其在工程施工過程中，要對已經(jīng)施工的巷道進行測量上圖，來對比實際施工情況與設(shè)計的差別。這就需要技術(shù)員做大量的日常測量工作，而且要反復的做，以求達到預期效果。而在生產(chǎn)的實際中，仍存在誤差，甚至粗差。尤其是在施工采準工程，脈外探采工程，要嚴格控制礦體與脈外巷的距離。

用手持式三維激光面掃描儀，在巷道里走上一圈就能夠快速準確的測出巷道的三維圖形。明確的知道巷道施工的方向，平面位置，高程，等參數(shù)。

4 采空區(qū)測量

傳統(tǒng)測量是人進入空區(qū)，由于受制于環(huán)境影響只能用羅盤、測距儀進行測量。這樣人會完全處于危險的環(huán)境，同時測量精度也不是很高。如果采用三維激光掃描儀就可以解決上述問題。可以把掃描系統(tǒng)安放在伸縮桿上，把設(shè)備放進空區(qū)就可以掃描出空區(qū)的輪廓，測制出空區(qū)的三維模型。為礦山的安全提供精確可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)，便于制定事故防范措施，防止事故的發(fā)生。

5 多平臺三維激光掃描儀的特點

精度高：測量精度達到厘米級。

時效性：即時定位與地圖構(gòu)建二維和三維模型。

速度快：只需要人手持設(shè)備或者放在手推車上等平臺，把要掃描的區(qū)域走一遍即可。大大提高了測量的速度，單人人可以測10公里。內(nèi)業(yè)速度也是大大提高，有與其專門配套的后處理軟件。

6 總結(jié)

隨著科學技術(shù)的日新月異，測量設(shè)備也是科技含量越來越高，越來越智能化。把人從繁重的體力勞動中解放出來，同時也提高了工作的效率以及工作的精度。測量設(shè)備的發(fā)展直接影響了我們的測量方式，正逐漸改變著我們的工作方式。多平臺三維激光掃描儀在礦山中的應(yīng)用前景是非常大的，在不久的將來三維激光掃描儀一定會在礦山中得到普及。

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