彭劍飛

摘 ?要：隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，創(chuàng)新成為時代發(fā)展主題。在此背景下，露天礦建設(shè)受到了人們的廣泛關(guān)注，并成為保證西部礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。文章結(jié)合實踐三維激光掃描測量技術(shù)在露天礦中應(yīng)用進行分析研究，希望能為相關(guān)工作的開展提供一定的參考價值。對于相關(guān)領(lǐng)域科研工作者和同行業(yè)工作人員具有十分重要的參考意義。

關(guān)鍵詞：露天礦;三維激光掃描技術(shù);應(yīng)用研究

中圖分類號：TD176 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）18-0179-02

Abstract： With the continuous development of economy and society， innovation has become the theme of the development of the times. In this context， the construction of open-pit mine has been widely concerned by people， and has become the only way to ensure the sustainable development of the western mining industry. This paper analyzes and studies the application of three-dimensional laser scanning measurement technology in open-pit mine， hoping to provide some reference value for the development of related work. It has very important reference significance for researchers in related fields and staff in the same industry.

Keywords： open-pit mine; three-dimensional laser scanning technology; application research

1 概述

在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，三維激光掃描技術(shù)也獲得了極大的發(fā)展，該技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對測繪工作起到了巨大的推動作用。該技術(shù)功能非常強大，能夠開展實景復(fù)雜掃描，而且測量過程中不需要與測量對象進行接觸，能夠針對被測物體開展高速的掃描測量，獲得精準而又豐富的點云數(shù)據(jù)。并在三維重構(gòu)基礎(chǔ)上對礦山的實際開采狀況進行再現(xiàn)，測量成果可導(dǎo)入三維礦業(yè)軟件，為生產(chǎn)計劃的調(diào)整和儲量動態(tài)管理提供高精度原始數(shù)據(jù)，提高了礦山技術(shù)管理水平。同時，極大地推動了露天礦的發(fā)展[1]。為此對露天礦中該技術(shù)的應(yīng)用進行分析探討，以供參考。

2 露天礦建設(shè)中三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢分析

三維激光掃描技術(shù)利用激光測距的原理，通過記錄被測物體表面大量密集點的三維坐標、反射率和紋理等信息，快速復(fù)建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)，可以大量獲取目標對象的數(shù)據(jù)點。三維激光掃描技術(shù)測距的原理如圖1所示。

露天礦測量的主要任務(wù)是礦山儲量地質(zhì)測量。在露天礦的生產(chǎn)過程中，一系列的測量工作是不可避免的，露天礦測量的主要任務(wù)包括邊坡測量、排土場測量、礦石堆測量、地形測量、各種變形位移測量、各種管線、建筑物測量等。由于露天礦測量任務(wù)的繁多和生產(chǎn)的特殊性，傳統(tǒng)的測量儀器己經(jīng)無法滿足當(dāng)前露天礦測繪的精度要求。

為了實現(xiàn)礦上建設(shè)，加強礦上數(shù)字化建設(shè)更加凸顯出其重要性，這就需要獲得精準而又豐富的礦山信息，在此基礎(chǔ)上建立三維礦山模型，才能推動露天礦建設(shè)的發(fā)展。三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)測量手段的弊端，可以開展礦山實景復(fù)制測量，不僅具有非常高的測量精度，而且大大提升了測量效率，獲得的信息也非常的全面，并且能夠進行動態(tài)實時的測量，具有非常高的自動化水平，這對露天礦建設(shè)而言是非常重要的，為其建設(shè)提供了很好的技術(shù)支撐[2]?，F(xiàn)在該技術(shù)在露天礦建設(shè)中的作用主要體現(xiàn)在下面幾個方面：（1）通過該技術(shù)能夠?qū)⒌V山的地形情況、建筑物和采場情況與采礦巷道和相關(guān)管線以及設(shè)備使用、尾礦庫等信息進行掃描，并輸入計算機，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，便于開展相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析與瀏覽，進行數(shù)字礦山建設(shè)，為礦山的精細化管理提供支持。（2）在該技術(shù)的應(yīng)用下，能夠全面的獲取三維激光點云數(shù)據(jù)，對露天礦模型的建立提供支撐，重現(xiàn)虛擬礦山，通過該模型進行金礦實體信息與巷道三維模型的建立，達到直觀設(shè)計三維立體的效果。（3）空區(qū)數(shù)據(jù)的獲取更加的精準與高效，便于單個空區(qū)三維形態(tài)的獲取，同時對需要的體積、面積以及距離等信息進行任意的量取，科學(xué)的分析和判斷現(xiàn)狀與治理情況，更好的保障礦山安全。

3 三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用與方向

（1）三維立體化礦區(qū)管理。通過該技術(shù)的應(yīng)用來獲取礦區(qū)的點云數(shù)據(jù)，并在礦山專業(yè)三維軟件中進行輸入，通過有效的篩選以及整理之后，能夠在軟件自動功能下生成三維空間實景信息，進而為礦山的數(shù)字化管理提供參考，實現(xiàn)露天礦的建設(shè)。

（2）地下三維立體化管理。與地表相比，礦山地下的情況是變化非?？斓?，如進行巷道掘進以及采空區(qū)和充填區(qū)，還有安裝井下施工設(shè)備等情況，都會在礦山采礦作業(yè)的進程中產(chǎn)生快速的變化。所以對于井下三維數(shù)據(jù)的及時獲取具有非常重要的意義。而通過三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⑾锏乐械母鞣N信息完整的記錄下來，同時在巷道表面進行高清晰照片的附著，能夠進行縮小和放大等，這為相關(guān)技術(shù)人員的編錄提供了良好的基礎(chǔ)，使過去手工素描記錄的方式得到了全面代替，并精準的記錄下各種斷層與細小的紋理。在巷道壁上附著巷道刻槽化驗數(shù)據(jù)，與巷道探礦實際和鉆孔情況以及工業(yè)品位等信息，在確定的地質(zhì)推算公式下，便可將礦體邊界情況進行智能計算，對礦體準確圈定，并對各個礦塊的金屬品位與金屬量進行計算。建立井下巷道機械設(shè)備與相關(guān)設(shè)施模型，通過數(shù)據(jù)通訊，不但能對設(shè)備信息進行查看，而且還能實時的了解設(shè)備運行參數(shù)與狀態(tài)，提升設(shè)備的智能化維護效果。在巷道模型前提之下，實現(xiàn)了公司人員的虛擬定位現(xiàn)實，對工人的工作情況進行真實重現(xiàn)，同時也可對工人的工作軌跡進行巷道外觀看。巷道三維模型的精準性，為地面操作鑿巖機以及鏟運機提供了有力支撐，推進了井下無人開采與智能化開采的效果，有效控制和降低井下作業(yè)人員的數(shù)量，大大提升礦山生產(chǎn)的安全性。將安全檢測設(shè)備嵌入到巷道模型之中的具體位置，當(dāng)有異常在此位置出現(xiàn)時，便可引發(fā)異常的監(jiān)測信息，通過高亮報警，在模型中顯示，提升三維可視化安全監(jiān)測。如通過三維立體直觀展示一氧化碳超標情況，并對員工進行有效的安全培訓(xùn)，增進員工對此方面的認識，增強員工的培訓(xùn)實效。在可視化的巷道三維展示下，能夠大大提升礦山的安全管理水平。三維激光掃描模型如圖2所示。

（3）變形在線監(jiān)測。由于物體變形造成的礦山災(zāi)害有很多，如空場冒頂以及地壓變形和采空區(qū)塌陷以及山體滑坡等，所以要針對這些物體進行連續(xù)檢測。而三維激光掃描技術(shù)能夠?qū)崟r動態(tài)的對物體進行連續(xù)在線檢測，同時可以更具報警值迅速地進行警報信息的發(fā)出，通過電腦便可準確的定位報警位置與報警值，為相關(guān)應(yīng)急預(yù)案的開展提供參考。而三維激光掃描技術(shù)不僅能夠?qū)ΡO(jiān)測物開展快速的監(jiān)測，而且提供的數(shù)據(jù)非常豐富，能夠在監(jiān)測物表面點云數(shù)據(jù)全面獲取的前提下，建立每一幅的數(shù)據(jù)模型，同時能夠?qū)⑦@些模型進行有效的疊加，不但能將部分變化的模型顯示出來，而且還能針對變形情況對其體積進行計算或開展多種模擬計算，對礦山生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

4 結(jié)束語

在礦山測量過程中三維激光掃描技術(shù)發(fā)揮著巨大的作用，通過該技術(shù)手段的應(yīng)用，為露天礦建設(shè)提供了良好的技術(shù)支撐，相較于傳統(tǒng)的測量手段，其應(yīng)用優(yōu)勢更加的明顯，具有非常廣泛的測量范圍，能夠針對滑坡、冒頂以及塌方等問題開展測量，也可對采場和航道等陰暗潮濕的區(qū)域進行測量。同時，其自動化水平非常高，給予無線網(wǎng)絡(luò)，能夠自動的采集三維信息，大大降低了人工的干擾。并且三維激光掃描技術(shù)，能夠達到仿真技術(shù)的效果，通過在三維軟件中導(dǎo)入點云數(shù)據(jù)，便可將礦山采礦的整體情況展現(xiàn)出來，虛擬實景展示，有一種親臨其境的效果。最后該技術(shù)的信息量非常大，空間表面的裂隙、懸掛物等豐富的信息，能夠達到傳統(tǒng)測量手段難以實現(xiàn)的效果樣式。在現(xiàn)代高速發(fā)展的時代背景下，三維激光掃描技術(shù)也會突飛猛進，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢，其應(yīng)用前景也會越來越廣闊。

參考文獻：

[1]歐陽天云.基于三維激光掃描技術(shù)的露天礦臺階爆破設(shè)計軟件開發(fā)[D].武漢科技大學(xué)，2018.

[2]胡國新，蘇建軍，趙楠.三維激光掃描技術(shù)在平朔露天礦采空區(qū)探測中的應(yīng)用[J].露天采礦技術(shù)，2015（07）：62-64.

[3]徐茂林，高延?xùn)|，張賀，等.三維激光掃描技術(shù)在露天礦邊坡監(jiān)測中的應(yīng)用[J].遼寧科技大學(xué)學(xué)報，2015，38（03）：217-220.

[4]劉亞兵，嚴懷民，劉如飛.基于車載三維激光掃描技術(shù)的露天礦三維建模[J].露天采礦技術(shù)，2015（04）：37-39.

[5]張賀.露天礦邊坡位移三維激光掃描監(jiān)測技術(shù)研究[D].遼寧科技大學(xué)，2015.