戴保艷

（云南磷化集團有限公司，云南 昆明 650000）

對于礦山儲量的動態(tài)監(jiān)測過程，一般利用的外業(yè)測量，是利用全站儀收集信息，內(nèi)業(yè)測量則是SD法，根據(jù)最佳結構曲線斷面積分儲量原理，來考量礦山儲量。利用全站儀等設備儀器對礦山儲量進行檢測，一般要按點依次采集，測量內(nèi)容多，效率慢，內(nèi)業(yè)分析與圖形編輯任務重，難以便捷高效的完成礦產(chǎn)資源儲量測量工作。三維激光掃描技術的更新推廣，能夠解決以往測量方式的缺陷，實現(xiàn)礦山儲量的智能化動態(tài)監(jiān)測。

1 三維激光掃描技術的應用

三維激光掃描儀屬于一種先進的測繪儀器，能夠高效準確的收集到測量對象的三維影像信息，測繪人員能夠一改以往對測量數(shù)據(jù)的處理方法，投入到全新的數(shù)據(jù)庫分析和科研階段。

推廣三維激光掃描技術，能夠在一定程度上提高礦山儲量動態(tài)監(jiān)測的效果和高度精確性。結合全站儀進行測量，易于操作，能夠?qū)Χ鄠€點位同步測量，得出礦山資源的實際坐標和高程情況，明確礦堆的基準面與邊界，再利用處理軟件采取深入的探究，對比各個點位信息，得出更科學準確的量算數(shù)據(jù)。

三維激光掃描儀在礦業(yè)領域有了大范圍的推廣應用，對于礦床監(jiān)測分析，一般對礦體取樣提供數(shù)據(jù)參考，對礦體礦床進行質(zhì)量監(jiān)測，對礦體結構實施勘測分析；可高效收集礦山資源信息，描繪云圖，完成高效控制；可對巷道實施三維測量，對恢復變形監(jiān)測有著重要的參考依據(jù)。

2 礦山掃描及精度分析

這次試驗目標是廣州從化某礦山，該礦山屬于露天開采臺階式，巖石分布花崗巖居多，目前開采范圍在15＊104m2。

2.1 外業(yè)掃描

（1）掃描儀器與數(shù)據(jù)處理軟件。此次試驗利用的瑞士徠卡公司研制的三維激光掃描儀C10設備，掃描速率能滿足50 000 點/ S，采集過程中，其點位密度分為常規(guī)、高密度、超密度三種，能符合各項目需求；模型表面精度、標靶精度能實現(xiàn)2mm，掃描距離在300m。對于接下來的云數(shù)據(jù)分析，則是利用徠卡 C10 三維激光掃描儀中自帶的 Cyclone 功能進行分析。

（2）掃描方法與作業(yè)流程。在此次試驗中，我們的三維掃描根據(jù)標靶進行信息采集工作，標靶一般規(guī)格是3英寸圓形標靶。通過分析礦區(qū)所屬區(qū)域和施工環(huán)境，這次掃描一共由4個測站來實現(xiàn)，各測站保持間距200m，在外業(yè)掃描過程中，將3個標靶確定在通視效果好的地帶，作為任意選擇測站的公共視點。

2.2 數(shù)據(jù)處理

（1）點云數(shù)據(jù)拼接。對外業(yè)掃描過程中，獲取的信息，這里我們利用IGGIII 方案的加權總體最小二乘法中的點云球面擬合計算辦法，并根據(jù)三維激光掃描儀中自帶的Cyclone軟件中標靶拼接，來實現(xiàn)點云信息拼接操作，在不同的掃描測站中選擇第一站為基準站，其他測站都是以其為依據(jù)拼接旋轉(zhuǎn)至基準測站上。

（2）加權總體最小二乘基本原理。加權總體最小二乘球面擬合的 EIV 模型為：

該式子中，Y 屬于含偶然誤差 eY的n × 1維觀測向量，A 為含偶然誤差 EA 的 n × 4 維系數(shù)矩陣，X 為待求球面參數(shù):

式中，e舍去了( v2 ，v2 ，v2 ) ( i = 1，2，…，n) 等極小的二次項。

（3）權函數(shù)選取。因點云數(shù)據(jù)極易受外界環(huán)境干擾，粗差點多而雜，考慮到IGGIII方案對測繪有較好的效果，這篇文章我們利用 IG-GIII 方案對點云數(shù)據(jù)迭代解算時出現(xiàn)的擬合權陣（ A行向量矩陣初始權陣PX 、觀測向量 Y 初始權陣 PY ，且有 P = Pω，P 為修正后權值，ω 為權因子）加以調(diào)整，權因子計算公式是：

式子中，Vi 屬于殘差，σ 是中誤差，k0、k1是用以調(diào)整權因子的閾值，結合中誤差分布概率理論來分析，通常包括: k0= 1.0 ～1.5，k1 = 2.5～3.0。我們假設 Vi = di ，di 為點 M( xi，yi，zi) 到擬合模型表面的距離 ，按照 IGGIII 方案對測繪工作產(chǎn)生的影響來看，這里假設 k0、k1分別取值1.5、2.5，也就是表示當觀測值 Vi＜σ 時，則可表明該點不存在誤差，其權因子 ωi 不變，當 Vi＞ 2． 5σ。時，則可認為該觀測值為粗差，要忽略。

2.3 應用效果評價

三維激光掃描能實現(xiàn)的精確度高達10mm，能夠滿足相關精度的實際要求。能夠簡化礦山儲量動態(tài)監(jiān)測的環(huán)節(jié)，減少人力物力的投入，提高工作效率，能實現(xiàn)預期要求。

3 結論

（1）目前三維激光掃描技術在礦山儲量動態(tài)測量方面應用較廣泛，對三維信息的采集效率和建模都有極大優(yōu)勢，然而在實際應用上還有很多不足，影響著礦山測繪的進一步發(fā)展，通常有如下幾點我們要注意：①由于激光脈沖的特性，穿透性較弱，僅能采集顯現(xiàn)出來的反射信號，對于有所遮擋的物體；②點云數(shù)據(jù)量大，對計算機有嚴格的要求；③在利用標靶進行拼接時，因避免受到屏幕分辨率及室外強光的干擾，標靶應選擇在測站100m內(nèi)。

（2）我們在對礦山信息采集、數(shù)據(jù)處理分析、體積計算機轉(zhuǎn)換到其它圖形處理軟件等方面，充分發(fā)揮了三維激光掃描儀的優(yōu)勢，論述了三維激光掃描計算對礦山測繪產(chǎn)生的作用，優(yōu)化了礦產(chǎn)資源動態(tài)監(jiān)測方式，也提高了三維激光掃描技術的使用頻率。