摘要：在实践的过程中可以很明显的看出，露天矿边坡的测量条件十分复杂，对于测量工作来说，面临着很大的挑战，造成常规意义上的测量技术不能实现很好的效果，工作效率降低。针对这样的情况，本文有针对性的分析和研究三维激光扫描技术的相关原理，并深入探究其扫描成果的应用，通过具体的实例应用与常规意义上的测量手段进行有针对性的对比，进一步表明三维激光扫描技术在露天矿边坡测量中有着十分广阔的应用前景。
关键词：三维激光扫描技术；露天矿边坡；监测；应用
我国地域辽阔，相关的矿产资源十分丰富，有很多的露天矿，其中很多露天矿的中、大型边坡高度比较高，针对露天矿山边坡的位移监测，是矿山边坡稳定性监测的十分重要的内容，通过对于相关数据进行多次的测量，可以有效获取露天矿山边坡的变形规律、分析边坡等一系列相关方面的变形趋势，这对于从根本上有效确保露天矿的安全生产，并取得相应的效益，有着至关重要的作用。
一、三维激光扫描技术的主要内涵
我们所称之为的三维激光扫描技术，它主要指的是一种全新的测量技术，是以高密度点云数据为基础而进行体积计算的新技术，它能够从根本上有效解决十分复杂而难度系数极大的矿山开采区的测量精度问题，与此同时，也可以有效提供与之相配套的全景影像数据，这样能够充分确保图像、数据和实际开采现状等相关数据保持一致的效果，也能够及时有效的扫描和测量比较复杂和危险的现场和空间中的被测物体，测量的过程中更加全面、多方位，所获得的数据更精准，直接获取激光点所接触的物体表面点的三维坐标、反射、强度等一系列相关方面的信息，从而构建起信息点云数据。
二、三维激光扫描技术与常规测量方法的比较
该技术为露天矿边坡的检测提供了切实有效的技术手段，与常规的测量方法进行有针对性的比较，它有着十分明显的优势，例如，外业采集数据点密集、精度高、速度快、成本低、安全系数高、管理起来更加方便等等。
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1、常规露天矿验收测量手段与之相对比，存在着很多方面的不足，具体表现在：
（1）露天矿在开采的过程中往往会形成很多凹凸不平的工作面，而常规的露天矿测量是在采区的范围内选取一定的地形特征点，并且要具备一定的间距才能进行相对应的数据采集，然后有针对性的结合这些点来展开露天矿的体积计算，在这样的情况下，其测量成果的准确性就会大打折扣，受到很多方面因素的直接影响，例如，采集数据点的点位密度、立尺点的位置、水区点位的准确度、火煤区点位的获取、测量死角区域点位密度等等一系列相关方面的内容，而每一个因素都具有不确定性，这就是其精准度无法有效保障。
（2）常规的露天矿验收测量方法在理想的立尺点上很难打到位。相对来说立尺点很容易被采集到，也可以有效获得相应的特征点数量，但对于露天矿水区、或者滑坡区域来说，作业人员基本上无法真正达到，所以要获得更加准确的特征点的位置和密度，基本上难以完成。矿体计算通常情况下应用剖面法、方格网法等相关方面的措施来展开，但是因为采点的间距相对来说比较大，不管用什么样的方法进行矿体的计算，都和实际的开采量有着很大程度的差距。
（3）常规测量往往只有数据，并没有与之相匹配的矿山立体图像。在这样的情况下，对于具体情况的掌握，只能从数据上来进行相应的判断，对于实际开采情况无法真正意义上获知，从相关的图纸上也不能形象直观的看到煤岩的具体分界。
（4）露天矿提供的采区范围边界不够详细或不明确。在露天矿验收测量过程中很容易出现多测或漏测的问题这使劳动强度进一步加大，在整体上降低了工作效率，耗费了很多人力物力和财力。
2、三维激光扫描技术的优势
该技术可以全天候的进行作业，并没有太阳光或者光线的特殊要求和特殊角度。同时，可以直观了当的直接读出和获得数字产品，直接出来 X、Y、Z 的坐标。可变的数据密度：根据距离，点间距可设定<1mm 或>1000mm。距离长：>3000 米的距离，在距离范围之内并不存在不可以测量的目标，所涉及的范围十分广阔，并可以快速获取相关的数据，每秒可以获取数十万点数据。
三、三维激光扫描技术的工作原理
地面三维激光扫描仪采用非接触式高速激光的测量方式，它所涉及的工作原理主要表现为：三维激光扫描仪发射红外线光束，光束一旦接触到物体，会反射回扫描仪，扫描仪对激光点所接触物体表面的信息进行处理并自动存储和计算，获得点云数据。生成的点云数据的三维坐标为（Xi，Yi，Zi）。其中Xi，Yi，Zi表示激光扫描点中心的位置，可以有针对性的结合数据计算出需要设置φ，ω，κ为初始的姿态参数。
四、三维激光扫描仪测量流程
在运用该技术进行露天矿边坡测量的过程中，主要分为三项测量流程，分别是：
1有针对性的结合精度的要求，并结合具体的实地情况，制定出科学合理的测量方案。在制定相关方案之前，要深入细致的勘察实地的情况，因为变形监测需要很长的时间，所以要在测量的区域选定多个测量控制点。
2切实有效的按照测量方案进行数据采集工作。相关对象扫描完成之后，在现场要进行初步的数据质量分析，以确定其数据质量是否符合相应的设计要求。
3数据处理工作。首先要针对相关数据进行有针对性的预处理工作，因为在对于物体进行扫描的过程中，所采集的数据有很多不需要的数据内容，在对其进行预处理之后，可以针对三维激光数据进行配准，而配准工作一直以来都是地面三维激光扫描技术中的核心内容，配准的精度对于后期成果的质量和精度有着至关重要的直接影响。数据配准所指的内容主要是有针对性的把不同视点的数据统一在一个坐标系中，并从根本上把它确立为一个有机整体。
与常规测量相比，三维激光扫描仪无需测量精度高、监测速度快、先埋设监测点、接触滑坡体，且能反映监测对象的整体变形趋势；测量的过程中可以为面采集模式，并能够快速获取到更高精度和更高密度的三维点云数据，且可进行全天候监测，通过对点云数据的处理和建模，对监测数据的分析和研究，可得出变形体的变形规律，并对监测对象的变形趋势进行分析，以更好地对变形进行预测，从而使损失降到最低。
五、实例应用分析
在山西某露天矿山边坡的变形监测过程中，分别有针对性的根据情况选用了三维激光扫描技术和常规测量方法展开相对应的测量，对测量所得的数据分别进行了处理。在此项目中，三维激光扫描技术利用了控制点的配准方法。对应用常规测量方法与三维激光扫描技术所测得的结果进行了对比，从对比的结果可以很明显的看出，三维激光扫描技术获取了大量的点云数据，比常规测量方法所获得的点多得多，使测量的精度得到了更大程度的提升，运用三维激光扫描仪获取了大量的点云数据，并对其进行了特征提取，对于整个露天矿边坡地面的变化状况进行了深入细致的全面了解，并有针对性的利用相关技术，全面生成了三维影像，让测量成果显得更为形象直观。同时，三维激光扫描技术在获得了大量的基础点云数据的同时，使人力物力和相关的成本都得到了有效的降低，通过实例的分析，也可以从根本上获知三维激光扫描技术获得的结果比常规测量方法更加稳定、可靠。
六、结束语
三维激光扫描技术与常规的测量方法进行相对应的对比，有很多方面的优势，能够从根本上有效实现远距离非接触测量，并十分方便快捷的测量条件困难的工程，在精度方面有了更大程度的提升。三维激光扫描测量技术优势更为显著，可以更精准详细的获得边坡的变化状况，该技术在边坡变形监测领域中有非常广阔的应用前景。
参考文献
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论文作者:屈文强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/6/11
标签：露天矿论文; 测量论文; 激光论文; 数据论文; 技术论文; 常规论文; 针对性论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;