多平台三维激光扫描仪在矿山的应用前景

杨保华 陈忠峰

摘 要：数字矿山的数据采集多种多样，本文论述了移动测量三维激光扫描仪在井下采集数据的特点，论证了移动测量三维激光扫描仪在矿山应用的广大前景。

关键词：数字矿山；移动测量三维激光扫描仪；惯性导航

在以往的数字矿山的三维建模过程中，数据采集方式很多，主要有全站仪，相机、以及固定式三维激光扫描仪。但是以前的方法相对于移动式测量三维激光扫描仪来说效率太低。

目前激光雷达系统，集成高精度激光扫描仪与惯性导航系统，由于整体结构小、重量轻，适用于在各种移动平台上进行数据采集，无人机机载、车载、船载、背包，切换不同模式以适应各种作业环境，不会因为装备问题造成项目搁置。作为集合了各种高精度传感器的先进移动测量设备，多平台激光雷达系统可以快速实时采集物体三维数据，实现专业、高效的地理信息测绘。系统配置的高性能相机，目前几大仪器厂商生产的激光扫描系统虽然相机各有不同，但是都属于高精度相机，完全胜任我们的测量工作。由于它的多平台性质、已经高精度它的应用前景非常广泛。可以应用到工程测量，地籍地形测量、文物保护、城市三维数字化、室内三维测量、矿山测量。本文主要讲述的是在矿山测量中的应用。

1 矿山地理信息系统

通过对它的工作原理介绍，它相当于井下的“GPS”+三维激光扫描仪。手持设备在井下进行测量。但为了避免出现错误，要提前对井下的一级导线点进行标记。然后由人手持设备把所有巷道进行扫描。对要扫描的巷道区域，测量人员只要走过去，极大地降低了工作强度，不需要接触，提高了工作效率。

该仪器扫描的巷道较为详细。轮廓、地质构造、破碎带都能够较明显的看出来。它具有快速，全面，精度高的优点。

2 采矿量计算

以往采矿量计算需要技术人员通过测量采场顺路，然后再进入采场里面进行宽度，长度的量测。顺路测量目前主要是通过挂罗盘和半圆仪已经皮尺量距完成，需要的人员较多，而且顺路空间狭窄对测量有影响。在采场里面素描采场，采场轮廓不是全面采集，而是采集特征点以及均距离采场，并不能完全反应采场的轮廓。另一方面有时采场岩石比较破碎，传统测量过于冒险。而手持三维激光扫描仪可以放在伸缩杆上进行扫描，无需人员进入危险区域。

而手持式激光扫描仪能够做到全面采集，不间断高密度采集。在做内业处理时，直接生产三维立体模型，计算的采矿量更真实，更客观。

3 工程施工

在工程施工过程中，传统测量主要施工全站仪、水准仪、罗盘、皮尺进行放点和回收已有的工程。尤其在工程施工过程中，要对已经施工的巷道进行测量上图，来对比实际施工情况与设计的差别。这就需要技术员做大量的日常测量工作，而且要反复的做，以求达到预期效果。而在生产的实际中，仍存在误差，甚至粗差。尤其是在施工采准工程，脉外探采工程，要严格控制矿体与脉外巷的距离。

用手持式三维激光面扫描仪，在巷道里走上一圈就能够快速准确的测出巷道的三维图形。明确的知道巷道施工的方向，平面位置，高程，等参数。

4 采空区测量

传统测量是人进入空区，由于受制于环境影响只能用罗盘、测距仪进行测量。这样人会完全处于危险的环境，同时测量精度也不是很高。如果采用三维激光扫描仪就可以解决上述问题。可以把扫描系统安放在伸缩杆上，把设备放进空区就可以扫描出空区的轮廓，测制出空区的三维模型。为矿山的安全提供精确可靠的技术数据，便于制定事故防范措施，防止事故的发生。

5 多平台三维激光扫描仪的特点

精度高：测量精度达到厘米级。

时效性：即时定位与地图构建二维和三维模型。

速度快：只需要人手持设备或者放在手推车上等平台，把要扫描的区域走一遍即可。大大提高了测量的速度，单人人可以测10公里。内业速度也是大大提高，有与其专门配套的后处理软件。

6 总结

随着科学技术的日新月异，测量设备也是科技含量越来越高，越来越智能化。把人从繁重的体力劳动中解放出来，同时也提高了工作的效率以及工作的精度。测量设备的发展直接影响了我们的测量方式，正逐渐改变着我們的工作方式。多平台三维激光扫描仪在矿山中的应用前景是非常大的，在不久的将来三维激光扫描仪一定会在矿山中得到普及。

参考文献：

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