摘要：随着科学技术的发展，我国的三维激光扫描仪的应用越来越广泛。三维激光扫描仪是一种最新的测量仪器，能够精确、高效、快速地测量出目标三维影像相关数据，相比于传统测量技术具有明显的技术优势。本文重点分析三维激光扫描仪的工作原理及特点，并以实例进行具体分析，以此来更好地指导露天矿山测量实践工作。
关键词：三维激光扫描仪；露天矿山；测量
引言
矿山测绘技术不断的发展，其在矿山地质矿山测绘中已有一定的技术水平，但传统的矿山地质测绘技术无法满足现代测绘技术的需求，尤其在矿山开采活动日益频繁对于快速测绘的要求。三维激光扫描技术在矿山地质快速测绘工作中扮演着愈来愈重要的角色，矿山信息化模型的建立是提高企业生产效益和保证矿区开采安全的有效方式；同时此技术还能直观地反映矿山地质地形地貌，是一种新型的测绘技术，有助于促进矿山的有序发展。
1三维激光扫描仪的原理
三维激光扫描原理是基于长距离的镭射扫描，通过激光发射器发射一束集束激光，系统记录它从接触到一个表面到返回的时间，扫描仪通过两个镜子计算光束的水平、垂直角度，得到精确的X、Y、Z轴距，该点就被3D可视化软件记录下来。三维激光扫描仪获取点的效率极高，每秒几万甚至几十万个点的测量效率，能够一次性高精度、高像素地收集上百万个点。三维激光扫描仪扫描获取的点带有坐标、色彩及物体反射率等信息，坐标系统为测量仪器坐标系，其主要有测距、测角和辅助系统组成。其坐标系定义为:坐标原点O为激光发射器的发射处，Z轴沿扫描面竖直向上，Y轴为水平面内激光发射方向，X轴为垂直于YOZ平面向右，构成右手坐标系统。
2露天矿测量的主要任务
露天矿测量的主要任务是矿山储量地质测量。矿山储量测量是以矿山占用资源储量登记依据的矿产勘查报告或储量核算报告和上年度矿山储量年报为基础，运用矿山测量和矿山地质编录、矿山采样测试等技术手段，通过矿山地质资料整理，估算矿山本年度的开采量、损失量以及资源储量增减量，编制矿山储量年度报告，对矿山本年度保有资源储量进行年度结算。矿山储量的核心工作是矿体的测算精度问题和历年相关储量数据的一致性，连续性问题。露天矿山地质测量的主要工作内容有：建立矿区基础控制网和矿山的基础技术档案；对开采区域按嵌《规范》要求进行地质测量，计算开采区域(界内、界外)的矿体体积；地质测量的成果质量检验；储量计算和矿区图件制作；编制年报。
3三维激光扫描仪分辨率
分辨率是影像清晰度或浓度的度量标准，表示影像平面精细程度的概念，通常表示是以横向和纵向点的数量来衡量，即水平点数×垂直点数。在一个固定的平面内，分辨率越高意味着点数越多，图像越精细，因此在实际的测量任务中，根据需要选择相应的分辨率。分辨率设置与测量目标距离的远近、测量目的等有关。不同的测量任务，仪器参数的设置也有一定的差异。在测量时分辨率设置是主要设置的参数，分辨率越高扫描越精细，花费时间就越长。点云分辨率可以反应扫描物细节能力，包括平面分辨率、强度分辨率、距离分辨率。点云分辨率的大小由扫描间隔和光斑大小决定，扫描间隔和光斑大小都与测量距离有关系，在扫描分辨率设置一定时，距离越远，光斑越大，扫描间隔也越大。
4三维激光扫描仪在露天矿山测量中的具体应用
4.1管理矿山信息系统
对于矿山开采人员进行开采活动有着很大的帮助，同时也是矿山开发管理的理论依据。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆测绘地理信息系统将矿山的信息数据系统地整合起来，并建立一个完整的地质信息数据库，并利用此数据库对矿山信息数据进行管理，帮助矿山勘探人员和开采人员实时地了解和分析地质信息数据；同时掌握矿山在开采活动中的地质信息数据的变化状态，保证勘探人员测量矿山的准确性和开采人员的人身安全。
4.2全视场角360°×270°
山体现场状况极为复杂，适合测量仪器架设的位置不多，需要注重稳固与安全，便于测量人员顺利到达。因此，增大测量设备的视场角，可以避免对测量人员设站带来限制，同时可以保证数据内容收集的完整性。尤其是山体测绘中非常重要，对其他扫描产品来说，一般仅可以测量约40°的视场角的对象，在陡峭岩体处，需要多次移动设备与测量。三维扫描仪则能够自动实现360°×270°的全景测量，同时在仪器工作过程中可以测量到准确的数据。
4.3建立矿山数据系统
矿山地质信息数据系统，即为一种对于矿山地址信息进行三维数据化、视觉化、多元化的信息数据系统，它可以利用计算机和绘制图形技术对矿山地质信息显示在电脑屏幕上。矿山地质信息数据系统在工作人员测量矿山地质工作中，可以提高工作人员的工作效率，使得勘查人员进行矿山地质的勘查、开发和管理，有效地实现对矿山地质信息的测量。虽然此信息系统有着很大的实际意义，但是仍处于初级阶段，建立多维矿山地质数据模型仍不够完善；但是其在矿山地质信息的测量中已经得到了广泛应用，例如矿井中矿产资源的开采、矿床开发设计、矿山运输通道的建设等，矿山地质信息系统起到了至关重要的作用。
4.4数据处理
在处理软件中导入野外作业采集到的点云数据，转化坐标系统，配准多测点云数据，之后拼接点云数据，以便对测区三维数据完整的获取，以便促使有等高线图、DEM图等生成。对比RTK技术测量结果与三维激光扫描所测结果：在测量人员方面，RTK与三维激光扫描技术分别需要6人和2人；测量时间方面分别需要20小时和6小时；三维模型精度方面分别为不合格与良，采样点分布分别为不均与和均匀。通过对比发现，相较于传统测量技术，三维激光扫描测量的操作难度较小，工作量得到了减轻，并且能够均匀分布采样点，不需要花费较长的测量时间，三维地形测量的精度要求也能够有效满足，具有一系列的优势。
4.5建立矿山测量分析库
测绘地理信息系统有助于帮助开采人员建立相关的矿山地质信息测量分析库，其中有大量的图像信息材料，包含地质基本图像、卫星拍摄的地质图像、正摄影图像等，使得开采人员方便快捷地选取和储存矿山地质信息资料。其可以根据不同的矿山地质信息数据而使用不同的整理方法，并采用不同的坐标及储存信息格式处理不同的矿山地质图像。在矿山信息数据材料的整理和分析过程中，能审核矿山地质开发的效益、整理软件的互容性及图像资料自身的性质，进而绘制出矿山地质信息的测量标准。
结语
综上所述，在露天矿山测量工作中应用三维激光扫描仪，具有一系列的优势，更加的快捷、方便和精确，避免人为篡改数据，得到更加客观真实的储量数据。借助于形象直观的可视化数据分析模型，管理人员能够清楚的了解矿山状态与开采过程，能够动态监管矿山储量。同时，相比于传统露天矿山测量技术，三维激光扫描技术效果更加明显，能够为矿山提供安全、可靠、准确的信息，是现阶段露天矿山测量中最经济、最有效、最安全的技术方式，应广泛推广应用于露天矿山测量中，从而有效保障矿山作业的安全。在未来的发展中，3D激光扫描技术将会更加广泛的应用到露天矿测量中，相关的工作人员需要积累实践经验，不断完善和创新，提升露天矿测量质量与效率。
参考文献
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[3]杨华祥，张坤梅.三维激光扫描技术在露天矿测量中的应用[J].环球人文地理，2016（20）：147.
论文作者:杨江锋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/3/13
标签：矿山论文; 测量论文; 地质论文; 激光论文; 储量论文; 数据论文; 扫描仪论文; 《基层建设》2018年第36期论文;