三维激光扫描测量在露天矿山地质环境治理中的应用

三维激光扫描测量在露天矿山地质环境治理中的应用

石建 张婧

山东省国土测绘院 250102

摘要：矿山工程是我们国土资源方面的关键工程。那个开采工作的顺利性直接关系到我国矿产资源的供应情况。三维激光扫描技术是现代矿山开采工作的新技术，成功解决了地勘工人的矿山工程测量问题。正因为如此，本文重点介绍三维激光扫描技术在矿山测量中的应用，以三维激光扫描技术为主要研究对象，旨在帮助推动矿山持续健康发展。

关键词：三维激光扫描;露天矿山;矿山地质环境;测绘

引言

露天矿山鲁莽开采导致了一系列矿山地质环境问题，包括土地资源破坏、矿山环境污染、地质灾害等。管理矿山地质环境时，必须测量高精度地形图，为工作负荷计算、规划设计等提供依据[1]。由于矿区无序开发利用，地形一般比较负责，有些地区很难形成陡峭的悬崖而到达，具有一定的危险性，测量难度很高，使用传统测量方法难以满足需求[2，3]。随着三维激光扫描技术的迅速发展和成熟，露天矿地质环境管理测绘越来越广泛。

1三维激光扫描技术概述

在上世纪90年代中期，三维激光扫描技术开始出现，该技术是一项非常先进的高新技术，是GPS技术之后，又一项新的测绘技术手段，在测量过程中，利用高速激光扫描技术手段，能够对测量对象展开高分辨率，大面积的快速测量工作，获得测量对象的相关三维坐标数据，能够对空间点位信息展开快速大量测量，为测量对象三维影像模型构建提供了良好的技术支撑，三维激光扫描技术不仅测量迅速，而且具有测量精度高，动态实时的效果，测量过程中不用于测量对象进行接触，自动化水平非常的高，是测量技术领域一次新的技术革命。

通过三维激光扫描技术对测量物体点云数据获取过程中，可以根据相关数据进行实体三维几何模型的构建，由于应用对象的不同，点云数据也存在很大不同，利用三维激光扫描技术处理数据过程当中，所音乐的方法也存在一定差异。对于点云数据进行处理而言，主要包括采集数据以及预处理数据，重建几何模型和进行模型可视化。为了重建模型，首先必须要进行数据采集。同时，对模型数据进行精确处理之后，点云数据将更加的精准可靠，重建模型过程当中，复杂程度便会得到有效降低，使重建模型的速度以及精确度得到很好保障，预处理数据过程当中，主要是缩减点云数据中的滤波，进行点云数据分割，或者配准与融合等。

2三维激光扫描技术应用于矿山测绘过程的优势与特点

2.1三维激光扫描技术应用于矿山测绘过程的优势

（1）强化提高目标数据采集过程的精度。通常情况下，在矿山测量过程中，通过三维激光扫描技术的应用，虽然扫描仪距离被测位置较远，却能够在很大程度上降低误差现象的出现；同时，通过三维扫描技术的应用，相关人员不需要对测量位置的表面进行处理，在测量之后也不需要对测量信息进行反复的检验，极大地保障了相关信息的质量与精确度，在很大程度上提高了三维模型建立的便利性。（2）更加高效的完成测绘工作。在现代矿山测量的过程中，通过三维激光扫描技术的应用，还可以在很大程度上提高测绘过程的水平与效率。通常，利用三维激光扫描技术来获取被测对象的信息大多仅仅需要几毫秒左右的时间，同时该技术对周围环境的要求并不苛刻，测量之前的准备工作也相对简便，同时在测量过程中也可以实现自动化测量，由此可以实现高效性、高质量的测量工作。（3）更加便利的获取相关信息。随着时间的推移，在现代测绘行业中，常见的三维激光扫描设备大多具有自动化数据传输作用，由此可以促使相关人员通过网络来将数据信息传输到接收设备中，在很大程度上减少了传统人工操作与收集过程的工作量，确保更加便利的获取到被测对象的相关信息，并在另一方面促进了测绘工作效率与质量的强化提高。

2.2三维激光扫描技术应用于矿山测绘过程的具体特点

（1）数字化程度与精确度高方面的特点。研究表明，现代三维激光扫描技术在点定位的应用过程中具有较高的精确度，还可以确保在实际测量过程中不与被测对象进行直接接触，便可以完成相关信息的测量与获取。同时，通过三维激光扫描技术的应用，还能够在很大程度上实现高度数字化的测量过程，同时具有较高的兼容性，确保更加全面、高效的完成矿山测量测绘的工作过程。（2）动态性与实时性方面的特点。当前时期，随着计算机与网络信息等现代先进技术的快速发展，三维激光扫描技术能够与相关人员的手机等移动设备与终端等进行更加直接便利的对接，强化提高矿山测绘过程的便利性，同时在另一方面提高矿山采样过程的水平与效率，由此体现出三维激光扫描技术应用于矿山测绘工作的动态性及实时性等方面的特点。

3三维激光扫描测量流程

3.1三维激光扫描外业数据采集

露天矿地质环境管理在测绘时，根据测量区的实际情况，选择“使用基于目标的点云数据收集方法”。然后选择适当的测量点和目标，并设置扫描点云采样密度、最大测量范围等参数。在实际测量中，当将反射目标放置在视觉条件相对较好的位置，并在任何位置管理露天矿的地质环境进行三维激光扫描时，同一个观测站必须同时扫描3个以上的目标。扫描完成后，精确扫描目标以获得目标的精确几何坐标。最后，使用SDCORS-RTK测量目标的大地坐标，将获得的点云数据转换到大地坐标系下。使用三维激光扫描测量时，测量范围不应缺失，设置目标时要尽可能均匀地分布，目标必须与三维激光扫描仪相距适当的距离，并且要拍摄扫描范围的照片。

3.2三维激光扫描内业数据处理

三维激光扫描行业数据处理主要包括注册点云、拆分各种测试站点云数据、减少和简化点云数据的噪声、数据处理和建模以及绘制地形图。首先注册点云，然后使用完成的目标点几何坐标在同一个坐标系中注册和调整获取的点云数据。然后，使用点云接头的目标接头功能(例如点云噪波消除、植被消除和点云密度抽取)执行桩号接头。最后对DEM数据建模，通过图形获得露天矿地形图。

3.3建立相关的动态监测系统

最后，相关人员还需要根据矿山三维立体模型来提高矿山信息与数据系统的完善与丰富，并加强动态监测系统的建立，以此来保障三维激光扫描技术自身的优势。同时，相关人员还可以通过将矿山测量早期的数据信息与实际测量所得的数据进行充分的对比，并以此来进行矿山开采位置的监控、矿山采空区监控及实际开采量的计算等，确保在最大程度上提高矿山开采管理过程的综合性及数字化，进而促进我国测绘行业的进一步发展。

结束语

综上所述，随着时代的发展，我国综合实力与社会经济水平的提高，带动着我国测绘工作的快速发展，而随着我国科技水平的提高，三维激光扫描技术在很大程度上影响着工程测量测绘工作的水平，为此，相关人员需要在日常的工作中采取有关措施，消除三维激光扫描技术应用过程中的不足，提高工程测量测绘工作的质量，进而推动我国工程测绘施工领域的进一步发展。

参考文献

[1]殷齐鲁.三维激光扫描测量在露天矿山地质环境治理中的应用[J].世界有色金属,2019(14):297-298.

[2]马汉君.三维激光扫描技术在地形地质测量中的应用[J].世界有色金属,2019(12):231-232.

[3]赵辉,黄娜.地质环境治理中对三维激光扫描技术的应用[J].中国地名,2019(05):38-39.

[4]杨毅.浅析三维激光扫描技术在矿山测量中的应用[J].世界有色金属,2018(18):180+182.

[5]钟涛.基于三维激光扫描测量技术的露天矿山变形监测研究[J].科技与创新,2015(15):141