新疆宝明矿业有限公司 新疆 昌吉 831100
摘要：随着我国科技的迅速发展,三维激光扫描技术的发展也日益成熟，如今已经应用到露天矿边坡的监测工作之中。它可以直接取得监测对象的表面三维数据，并且拥有高精度、自动化、快速、非接触的特点,能够有效的解决过去边坡监测的安全隐患多、人力成本高、效率低等缺点。本文先介绍了三维激光扫描技术的概念及特点，接着分析了露天矿边坡监测中应用三维激光扫描技术的优点。
关键词：三维激光扫描技术；露天矿边坡监测
前言
对露天矿边坡进行科学的监测可以有效的保障矿山的安全生产，但我国目前的露天矿边坡监测方法都比较单一，而且大多都是对单点来进行监测，这样容易使监测的结果不可以较好的对露天矿边坡整体的变化进行描述。三维激光扫描技术能对露天矿边坡的位移的整体变化进行较准确的测量[1]。
一、三维激光扫描技术的概念及特点
1、三维激光扫描技术的概念
三维激光扫描技术指的是通过快速激光扫描的方法进行测量，可以高分辨率且大范围的快速得到测量事物表面的三维坐标数据。运用激光测距的工作原理通过被测物表面密集点的三维坐标可以较快的得到很多空间的点位信息，回复被测物的点、线、面三维的数据信息。三维激光扫描技术的速度是一千点每秒，脉冲扫描仪的扫描速度几乎可以达到五千点每秒。三维激光扫描技术和传统的测量仪器比较，拥有简便、准确和高速的特点，因此被广泛的应用到很多工程的数据测量中。
2、三维激光扫描技术的特点
（1）受外界的影响较小
传统的测量方法容易各种外界的限制，产生一定的影响，例如自然条件和天气等。传统的摄像测量只可以在白天进行，而不可以在夜晚操作，所以会浪费较长的时间。三维激光扫描技术可以通过射出的激光回波信号来取得被测事物的数据信息，它不会因时间或空间的影响受限制，这对工作效率的提升和测量领域的扩大有较强的积极作用[2]。此外，气温的变化同样会影响到传统的测量工作，但三维激光扫描技术却不会被其影响。
（2）准确度较高
传统的测量仪器通常是依据像控点的坐标来制定模型上点的坐标，因此，像控点的准确度和点位坐标的准确度与位置有着较密切的关系。使用三维激光扫描技术测量获取的点，其精确度高于传统测量的解析点，精度分布较均匀，三维激光扫描还能避免表面出现误差的问题。
（3）受约束较小
传统的测量中00摄影测量需要选择较科学的位置及角度后才可以进行测量，而且想要生成立体模型还要对拍出来的照片实行较复杂的处理。三维激光扫描技术的移动较方便、灵活，可以对点云数据的处理直接完成，并可以构建三维的模型。
（4）采集数据的效率较高
传统的测绘仪器如经纬仪，对高分辨率且密度较高的数据较难采集。三维激光扫描仪的激光扫描速度能够实现每秒几千点，甚至有些扫描仪能够取得更多的数据，每秒的扫描速度能够实现上万点，和传统的测量仪器相比有巨大的突破，可以取得更多的物体空间数据。
（5）能与数码相机和GPS 系统配套使用
GPS 定位系统可以和三维激光扫描技术进行配合使用，这样做可以较好地扩大了它的应用范围，还可以解决很多工程测量中的难题[3]。外置数码相机还加强了三维激光扫描仪的扫描技术，因此可以帮助三维激光扫描仪取得更全面的数据信息。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（6）兼容性比较强
三维激光扫描技术拥有全数字化特征的数字信号，这对后期的输出及处理上提供了非常大的方便，普通用户的界面经过后期的处理之后就能和其他较常用的软件实现互换和共享。
（7）非接触测量
传统的测量方法要经过反射棱镜来取得数据信息，但三维激光扫描技术则不需要反射棱镜就能够直接采集被测物体的表面的数据信息。想这样非接触的扫描方法可以进行环境较恶劣或危险系数比较大的测量，例如泥石流灾害或地震灾害发生时需要对灾区实行测量，就能运用三维激光扫描技术来测量，这一点是传统的测量方法不能代替的。
二、露天矿边坡监测中应用三维激光扫描技术的优势
和传统测绘技术相比三维激光扫描技术可以在空间范围内对被扫描的对象实施从水平到垂直的连续性、立体式的扫描和测量，可以获取更详细完整的三维空间数据。
1、工作的连续性和主动性
在露天矿边坡监测中应用三维激光扫描技术，对更加自动化、智能化的现代高科技产生了较多的依赖。这不但会大大的减少传统工程测量中对人力物力的过度使用，还对传统工程测量中人工不可以连续工作的情况进行了弥补。三维激光扫描技术在日常工作中不需要依赖外部光源，不管是白天还是黑夜，全天24小时连续不间断的的产生测量信号，对露天矿边坡的测量工作效率有了巨大的提升[4]。
2、高速性扫描
露天矿边坡监测中应用三维激光扫描技术具有非常快的扫描速度，可以在短时间内迅速的、精确的获得被测量对象的坐标、方位等方面的三维信息，就目前工程测量中所用的三维激光扫描系统而言，主要存在两种方式的扫描速度，即脉冲式和相位式，后者的扫描速度高于前者，为500000点/s。
3、高密度性和高准确性
三维激光扫描技术在露天矿边坡监测中应用的最大优势是测量的高密度性和高准确性，在露天矿边坡监测中，三维激光扫描系统可以使用高密度的方法取得被扫描物更加详细的表面特征，这主要得益于三维激光扫描系统的较高角分辨率，因此，被扫描物的空间密度相对较大[5]。另外，三维激光扫描系统的高精密传感技术可以对被扫描物的水平表面结构和垂直立体结构进行自动化、具体的三维信息采集，从而获得被测量物较精密的三维空间坐标距离、信息和方位等数据信息。
4、丰富的数据信息
三维激光扫描系统里不止有设置激光信号处理单元，还设置了比传统相机校准更加精密且清晰度更高的CCD相机，所以在使用三维激光扫描技术对被测物的三维坐标进行测量时，能够由激光信号处理单元快速的捕捉到地形表面的激光信号，得到地形表面的真彩色信息，实现对目标的绘图和分类等丰富数据信息的提供与参考，降低误差。
三、结语
因三维激光扫描技术有较多的优势，成为了测量领域的热点。随着三维激光扫描技术的快速发展，已经被应用到众多工程的测量中。在露天矿边坡监测中应用三维激光扫描技术不仅提升了露天矿边坡测量的精确度，还减少了测量人员的工作量，提升了工作的效率，受到了广泛的关注。
参考文献
[1]徐茂林,高延东,张贺,贾国辉贺丹.三维激光扫描技术在露天矿边坡监测中的应用[J].辽宁科技大学学报,2015(3):217-220.
[2]李茂奎,赵勤军,李新伟.露天矿山边坡稳定性监测方法研究[J].中国高新技术企业,2014(23):26-27.
[3]孙利,滕超,周立,王雷.三维激光扫描技术在某滑坡变形监测中的应用[J].建筑工程技术与设计,2015(12):234-235.
[4]刘军,王鹤,王秋玲,刘小阳.无人机遥感技术在露天矿边坡测绘中的应用[J].红外与激光工程,2016,45(s1):111-114.
[5]徐志远,金爱兵,刘宪权,蔡光琪.露天矿软弱层边坡失稳机理与治理技术[J].煤矿安全,2015,46(b11):89-93.
[6]霍欣杰,崔磊,蒋国辉,吴大鹏.浅析三维激光扫描仪在边坡变形监测中的应用[J].测绘通报,2017(11):157-158.
论文作者:姬晓东
论文发表刊物:《防护工程》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/4
标签：激光论文; 露天矿论文; 测量论文; 技术论文; 数据论文; 传统论文; 信息论文; 《防护工程》2018年第5期论文;