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        三維激光掃描技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用

        2016-11-30 16:21:08曲相屹孫曉東閆力文
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年22期
        關(guān)鍵詞:掃描儀巷道測繪

        曲相屹,王 偉,孫曉東,閆力文

        (山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦,山東 萊州 261441)

        三維激光掃描技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用

        曲相屹,王 偉,孫曉東,閆力文

        (山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦,山東 萊州 261441)

        隨著現(xiàn)代科技水平的發(fā)展,礦山測繪技術(shù)工作內(nèi)容越來越廣泛,傳統(tǒng)測繪技術(shù)無法滿足目前測繪工作的需求,目前三維激光掃描是一種新型的以GPS技術(shù)為基礎(chǔ)的測繪技術(shù),有方便、快捷、準(zhǔn)確和高精度等優(yōu)點(diǎn),而且就有信息分辨率高、采樣率高等優(yōu)勢,在礦山行業(yè)中被廣泛采用,本文主要是從三維激光掃描技術(shù)角度分析在礦山數(shù)字化建設(shè)中的作用,利用云數(shù)據(jù)反應(yīng)礦山的全景,在對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后建立三維模型,為礦井下作業(yè)人員提供更加直觀的礦井圖,有利于對礦井進(jìn)行在線監(jiān)測。

        三維激光掃描技術(shù);數(shù)字礦山;礦山測繪

        0 引言

        礦山測繪技術(shù)歷史悠久,經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,礦山測繪及時已經(jīng)具有一定的機(jī)械化水平,但礦山傳統(tǒng)測繪技術(shù)無法滿足目前測繪技術(shù)的需求,越來越多的新型測繪技術(shù)成為礦山測繪技術(shù)發(fā)展的前提,三位激光掃描技術(shù)成為眾多測繪技術(shù)中非常重要的一種;數(shù)字化礦山建設(shè)是實現(xiàn)企業(yè)高效高產(chǎn)和安全開采的有效途徑,三位激光掃描技術(shù)不僅可以建立完成的三維立體模型,還可以真實立體的展現(xiàn)礦山地質(zhì)地形,是一種全新的技術(shù)手段,有利于推進(jìn)礦山的發(fā)展。

        1 三維激光掃描技術(shù)的原理

        三維激光掃描儀主要是地面性的掃描儀,通過激光脈沖發(fā)射周期驅(qū)動,由接收透鏡目標(biāo)接收后向反射信號產(chǎn)生接收信號,最后通過電腦軟件按照計算方法進(jìn)行原始數(shù)據(jù)處理,從計算中對物體進(jìn)行全方位掃描后進(jìn)行整理。該儀器包括軟件和硬件,軟件主要是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),硬件主要分為三維激光掃描儀、電源和支架,整個工程系統(tǒng)流程是方案的擬定和選擇后通過行業(yè)數(shù)據(jù)處理再進(jìn)行成果輸出。

        2 礦山測繪的分析

        三維激光掃描技術(shù)通過掃描實物獲取該物體的三維空間數(shù)據(jù),在重建該物體的三維模型后成為三維激光掃描技術(shù);該技術(shù)通過無接觸被測目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn),可以快速動態(tài)、實時自動化的獲取目標(biāo)的三維空間信息數(shù)據(jù),比傳統(tǒng)測繪技術(shù)在精準(zhǔn)度和高分辨率方面有很大的提升;三維激光掃描技術(shù)主要通過獲取測點(diǎn)信息,將散點(diǎn)的坐標(biāo)組合成三維信息,不需要對實物表面進(jìn)行處理,得到的數(shù)據(jù)真實可靠。三位激光掃描技術(shù)的使用不僅實現(xiàn)了礦山的精準(zhǔn)化管理,工作人員還可以通過網(wǎng)絡(luò)對礦山的實時信息進(jìn)行查詢,特別是對礦山三位模型進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)查詢,對不同時段的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分析,及時發(fā)展目標(biāo)的結(jié)構(gòu)變化和位置移動等情況,為礦山安全有指導(dǎo)作用。

        礦山測量工作開展前期需要進(jìn)行前期控制測量,準(zhǔn)確控制測繪技術(shù)的精度和設(shè)置,三維激光掃描技術(shù)作為GPS技術(shù)的一種,是目前礦山測繪技術(shù)中高精度的新型測繪技術(shù),礦山測量在控制測量中還包括礦山手機(jī)控制測量,要求在測量中從整體到局部、分級進(jìn)行布網(wǎng)的原則,測量控制點(diǎn)采用水準(zhǔn)測量和三角高程測量的方法,使用導(dǎo)線測量方法進(jìn)行全球定位系統(tǒng)定位。建立完善的礦山信息系統(tǒng)是測繪技術(shù)開展的重要工作之一,礦山信息系統(tǒng)是根據(jù)計算機(jī)信息技術(shù)設(shè)立地理信息系統(tǒng)的存儲、維護(hù)、統(tǒng)計和管理,在傳統(tǒng)測繪技術(shù)中因為信息技術(shù)不完善,使用技術(shù)方法,對測量周期和工作量的增加有很大的挑戰(zhàn)。因此需要建立完善的數(shù)據(jù)庫,有助于礦山企業(yè)日后的參考使用。

        3 礦山測繪中三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用

        三位激光掃描儀技術(shù)在使用中快捷方便、動態(tài)、數(shù)字化,測量數(shù)據(jù)有高精度的優(yōu)點(diǎn),一起可以通過架設(shè)三腳架采集數(shù)據(jù),行業(yè)數(shù)據(jù)處理可以快速進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,并可以快速獲取物體的三維數(shù)據(jù),減少外部設(shè)站需要的時間,建立立體模型;與傳統(tǒng)測量手段相比,三維激光掃描技術(shù)完善了測繪信息的表現(xiàn)形式,真實反映現(xiàn)實環(huán)境,對提高工作效率和降低勞動力強(qiáng)度有很大的幫助,因此被企業(yè)廣泛應(yīng)用。

        在礦區(qū)測量中,建立礦區(qū)地表的三維模型可以全面掃描整個礦區(qū)的地形地貌,并將掃描得到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過軟件處理后方可得到該區(qū)域的三維實時立體模型,在對建立后的三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行信息編輯后,實現(xiàn)礦山的數(shù)字化管理;三維激光掃描技術(shù)獲取的云點(diǎn)信息較為完整,包括對巷道內(nèi)詳細(xì)信息內(nèi)容的描述,礦山地理信息及其他附屬設(shè)置的描述,通過軟件處理后詳細(xì)的反應(yīng)出巷道內(nèi)部的三維立體場景,方便井下作業(yè)人員了解巷道具體情況,了解人員活動軌跡。

        在進(jìn)行掃描前對巷道周邊環(huán)境進(jìn)行勘探,根據(jù)巷道特點(diǎn)確定三維激光測量儀一起的架設(shè)位置,并安放在合理的位置;在掃描過程中針對不同掃描目標(biāo)要求,合理選擇掃描的密度參數(shù),三維激光掃描儀獲取的數(shù)據(jù)可以與軟件兼容,進(jìn)行開采場地體積、斷面等信息數(shù)據(jù)的采集和檢核。在建立三維巷道模型的整個礦井下,可以配合井下人員的定位系統(tǒng),實時掌握井下人員分布,對災(zāi)難應(yīng)急救援有一定的幫助。三維激光掃描技術(shù)作為高速測量全站儀系統(tǒng),具有稷山小和受周邊環(huán)境營銷較小的特點(diǎn),主要采用主動式激光掃描原理完成測量,沒完成驛站掃描儀速度非???,每個點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理方式不同,三維激光掃描系統(tǒng)可以自動識別實物,在礦山測量中發(fā)揮重要的作用。

        4 結(jié)束語

        礦山空間三維信息的獲得與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比有較強(qiáng)的實用性,由于三維激光技術(shù)采用非接觸即可測量技術(shù),特別是在地形復(fù)雜的山區(qū)可以全天候作業(yè),更加實用于井下作業(yè);三維激光測繪技術(shù)獲取的是三維信息,可以直觀立體的表現(xiàn)礦山的真是形態(tài),用該技術(shù)測量的三維云點(diǎn)數(shù)據(jù)豐富全面,為數(shù)字礦山提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。礦山測繪技術(shù)中采用三維激光測繪技術(shù)可以充分發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢,隨著三維激光技術(shù)的發(fā)展,成為測繪領(lǐng)域普遍使用的新型測繪技術(shù),有很廣闊的未來發(fā)展空間。

        [1]周文婷.淺談二維激光掃描技術(shù)在地籍側(cè)繪巾的應(yīng)用科技[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015(06).

        [2]齊坤.淺談三維激光掃描技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用[J].世界有色金屬,2016(07).

        [3]孫茂存,楊文華,夏積德.三維激光掃描技術(shù)在數(shù)字礦山中的應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝,2015(07).

        [4]白立飛,潘寶玉,張?zhí)m.三維激光掃描技術(shù)在數(shù)字礦山領(lǐng)域的應(yīng)用[J].測繪科學(xué),2013(09).

        10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.083

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