徐志鵬，王曉亮

（山東黃金集團蓬萊礦業(yè)有限公司，山東 煙臺 265615）

三維激光掃描技術(shù)是三維激光掃描技術(shù)的基礎(chǔ)，從地形測繪、道路測量等方面的應用，三維激光掃描技術(shù)通過三維數(shù)據(jù)坐標實現(xiàn)全面掃描，同時滿足地質(zhì)測繪和工程測繪對數(shù)據(jù)精準度高的要求。但與傳統(tǒng)測繪方式相比，仍然存在一定的弊端，傳統(tǒng)測繪技術(shù)誤差大、準確度低的問題，難以滿足測繪工作的需求，而三維激光掃描技術(shù)以全球定位系統(tǒng)為基礎(chǔ)，具有快捷、準確度高的特點，為礦山測繪提供更高的分辨率和準確率。本文從三維激光掃描技術(shù)在地面測繪中的應用，所產(chǎn)生的實際效果進行分析，總結(jié)在應用過程中具體情況，為后續(xù)開采工作提供參考。

1 三維激光掃描技術(shù)的概述

1.1 三維激光掃描技術(shù)原理

三維激光掃描技術(shù)是現(xiàn)在礦山開采的新技術(shù)，三維激光掃描技術(shù)開始出現(xiàn)以GPS 為基礎(chǔ)，利用高速激光掃描技術(shù)可以為測量對象提供準確的測量數(shù)據(jù)和三維坐標數(shù)據(jù)，為測量對象提供準確的三維影像模型，該掃描技術(shù)不僅測量迅速，準確度高，可以實時動態(tài)監(jiān)控被測對象的成像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全自動化測量，是測量技術(shù)的核心技術(shù)。三維測繪技術(shù)與現(xiàn)在信息技術(shù)相結(jié)合，被廣泛應用于礦山測量中，針對被測對象實際區(qū)域建立相應的信息數(shù)據(jù)庫，三維掃描測繪技術(shù)充分掌握被測去油的三維地址數(shù)據(jù)，科學全面的指導礦山進行開采和作業(yè)。

1.2 三維激光掃描技術(shù)優(yōu)勢

利用三維激光掃碼技術(shù)測量被測物體過程中，根據(jù)掃描提供的數(shù)據(jù)建立三維幾何模型，不同的數(shù)據(jù)和不同的被測對象，獲取的數(shù)據(jù)也存在一定的差異，但三維激光掃碼技術(shù)采用的點云數(shù)據(jù)包括采集數(shù)據(jù)和預處理，實現(xiàn)幾何模型的可視化操作；從建立模型到三維模型需要對該技術(shù)充分考慮，充分分析被測對象的建模需求，選擇合適的策略選擇相關(guān)數(shù)據(jù)。

三維激光掃描技術(shù)分為點云、建模和空間點三種技術(shù)層次，突破傳統(tǒng)掃描技術(shù)的逐點測量方法，實現(xiàn)點到面的全面監(jiān)測，將少量二位測繪數(shù)據(jù)集合為全面的三維測繪數(shù)據(jù)信息網(wǎng)，進而建立被測對象的三維點模型；三維激光掃描技術(shù)與光學掃描不同，它采用激光單色性能良好、方向性高的技術(shù)，特別是三維激光掃描技術(shù)的高時效性和高普適性，在礦山測繪中取得良好的效果。

三維激光掃描技術(shù)的高時效性要求對被測對象的掃描一秒鐘內(nèi)完成，大大節(jié)省了測繪人員的工作時長和效率；三維激光掃描技術(shù)采用的紅外激光，不受外界光線影像，即使夜晚也能清晰的完成掃描工作，且對周邊環(huán)境不會造成任何化學污染。三維激光掃描技術(shù)可以更加準確的完成對測繪目標的數(shù)據(jù)分析，不受外界環(huán)境因素影響。

2 三維激光掃描技術(shù)的應用

2.1 三維激光掃描技術(shù)應用領(lǐng)域

三維激光掃描技術(shù)是當前測量領(lǐng)域最先進的技術(shù)，克服了傳統(tǒng)測繪技術(shù)速率低下和應用范圍狹窄的弊端，明顯提升測量數(shù)據(jù)的準確度，隨著三維激光掃描技術(shù)與新時代的融合，三維激光掃描技術(shù)有效分析影像信息與實際空間信息的整體數(shù)據(jù)，完善自身的數(shù)據(jù)缺陷，現(xiàn)階段的三維激光掃描已取得顯著的成果，特別在針對不規(guī)則圖形的測量中，與傳統(tǒng)測量方式相比，三維激光掃描技術(shù)更好的時間點、線和面三方面的數(shù)據(jù)整理，節(jié)省資源減少浪費，提高企業(yè)作業(yè)的準確度，保障工程安全進行。

三維激光掃描技術(shù)的高速度、應用范圍廣且操作簡便，是工程項目建設(shè)的安全保障。

2.2 三維激光掃描技術(shù)礦山應用

礦山測繪測量技術(shù)中，三維激光掃描技術(shù)不斷發(fā)展，在工程建設(shè)和礦山采空區(qū)監(jiān)測等方面廣泛應用，三維激光掃描技術(shù)在采空區(qū)地面塌陷方面表現(xiàn)明顯，提高塌陷區(qū)檢測的可視化和數(shù)據(jù)化，有效指導礦山的作業(yè)，越來越多的應用于礦山測量中。

3 三維激光掃描技術(shù)在地表測繪中的應用

三維激光掃描技術(shù)的應用，傳統(tǒng)工程檢測無法滿足現(xiàn)行的技術(shù)要求，以工程測量為例，工程測量需要專業(yè)作業(yè)人員熟練掌握周圍被監(jiān)測對象的準確性，重點分析各個地段的地質(zhì)工程點，不同區(qū)域提供不同的地貌規(guī)則方案，并提供合理的路線支持。而三維激光掃描技術(shù)無需人工作業(yè)，利用三維坐標數(shù)據(jù)實現(xiàn)建筑工程的高準確度。

利用三維激光掃描技術(shù)在治理采空區(qū)塌陷區(qū)取得顯著效果，利用數(shù)字化大比例地形圖，對礦區(qū)采空區(qū)和塌陷區(qū)進行實時監(jiān)測工作并建立數(shù)字模型，將采空區(qū)塌陷區(qū)的塌陷問題以數(shù)據(jù)形式呈現(xiàn)。三維激光掃描技術(shù)構(gòu)建的模型，參照點少，全面詳細的分析采空區(qū)的數(shù)據(jù)和實際情況，全面獲取被測區(qū)域的位置數(shù)據(jù)，更好的確保站點及云數(shù)據(jù)的準確度，建立不同模型的地形圖，為后期空間數(shù)據(jù)和工程應用提供數(shù)據(jù)支撐。

三維激光掃描技術(shù)在地質(zhì)檢測和土方檢測中應用廣泛，一般地質(zhì)測繪數(shù)據(jù)由外業(yè)數(shù)據(jù)采集、初數(shù)據(jù)處理和地面物體繪制等方面組成，地質(zhì)測繪數(shù)據(jù)的外業(yè)數(shù)據(jù)采集是通過三維激光掃描技術(shù)采集被測區(qū)域的外業(yè)數(shù)據(jù)，外業(yè)測繪是通過實地考察和測量收集相關(guān)數(shù)據(jù)，為施工需要的控制、放樣和竣工驗收等的測量工作，與傳統(tǒng)測圖工作不同，外業(yè)數(shù)據(jù)采集是按照設(shè)計圖紙將建筑物的位置、形狀及高程在地面上標出來，后期利用點線施工，實現(xiàn)對被測區(qū)域?qū)嶋H情況的了解，為保障外業(yè)數(shù)據(jù)的準確性，選取的勘測地區(qū)站點數(shù)量分布勺，有效控制外業(yè)的數(shù)據(jù)采集容量，減少資源的浪費，并利用三維激光掃描技術(shù)中的點云設(shè)計，獲取附近類似地形的相關(guān)信息，在采樣結(jié)果的處理過程中，按照設(shè)計的比例處理，避免出現(xiàn)誤差。

初數(shù)據(jù)處理過程是將外業(yè)數(shù)據(jù)收集完畢后通過篩選排查儲存的數(shù)據(jù)，利用坐標變換和點云匹配等方式進行數(shù)據(jù)加工，采集站點不同所收集的數(shù)據(jù)匹配方式不同，另外需要做好定量加成分析，單位信息配對流程通過空間定位系統(tǒng)將不同的掃描點獲取的信息與點云地質(zhì)信息進行匹配，從而獲取準確的單位地質(zhì)信息。三維激光掃描技術(shù)無法表現(xiàn)單位的具體地質(zhì)面貌，外業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測掃描密度較大，繪制地形過程中需要排除相關(guān)地形的干擾，避免因密度過大出現(xiàn)的不均勻分布，因此需要將該區(qū)域的勘測標準比例處理后再將數(shù)據(jù)導入成像系統(tǒng)中，如圖1 所示。

圖1 外業(yè)測繪數(shù)據(jù)導入成像系統(tǒng)圖

4 三維激光掃描技術(shù)的主要技術(shù)要點

三維激光掃描技術(shù)獲取目標的空間信息后，測量構(gòu)成達到90 萬點/s 的激光發(fā)射速度，獲取物體的空間三維數(shù)據(jù)可實現(xiàn)三維信息的動態(tài)測定；該技術(shù)在測量過程中具有主動和動態(tài)的特點，還具有實時性的效果，不受外部光照和氣壓的影響，可動態(tài)實時性的測量實體目標。三維激光掃描技術(shù)利用激光發(fā)射信號，接收測量物體的返回信號，以此獲取測量目標的表面信息數(shù)據(jù)，測量過程中無需人體測量直接接觸，故該技術(shù)同樣適用于礦山采空區(qū)或塌陷區(qū)；三維激光掃描技術(shù)的激光透光性，即使在地表植被較多的區(qū)域，也可以通過點云數(shù)據(jù)獲取，從而構(gòu)建實體模型。

5 結(jié)語

三維激光掃描技術(shù)對地質(zhì)測繪和工程測繪工作有重要意義，彌補傳統(tǒng)測繪工作的不足，特別對地表塌陷和采空區(qū)的測量，解決了企業(yè)的難題，應用三維激光掃描技術(shù)降低礦山生產(chǎn)的安全事故，實際的技術(shù)運用過程中提高三維激光技術(shù)的實際應用，更好的實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。