叶 彤

（河南理工大学，河南 焦作 454003）

随着技术的不断革新，激光点云技术在矿山测绘异常信息的提取中已经开始逐步应用，结合现代化成像技术的发展，使用激光点云技术可以对矿山测绘出现的异常点进行有效提取并分析，可为矿山勘察工作人员进行矿山远景的成矿预测，并结合不同矿山的成矿意义为工作者提供矿区周围蚀变信息，为工作人员高效率的找矿提供技术指导，因此开展基于激光点云的矿山测绘异常信息提取的研究是具有十分现实意义的。

1 基于激光点云的矿山测绘异常信息提取

随着激光点云技术的不断优化，以下将结合该技术进行矿山测绘异常信息提取的研究。首先应定义对应矿山的坐标轴，结合其三维空间坐标轴分析矿山测绘的中轴线，进行矿山测绘异常离散点的提取。其次将提取的点坐标进行点云数据配对，筛查并排除非点云坐标，结合Graham算法，对剩余坐标点进行对应的数据处理。最后进行处理后数据的异常信息自动检测方法的设计，实现基于激光云点的矿山测绘异常信息提取方法的研究[1]。

（1）矿山测绘异常离散点提取。对于矿山测绘异常离散点的提取，首先应构建对应矿山的空间坐标轴，激光扫描设备收集到的矿山点云数据均以建立的空间坐标轴为基础，空间三维坐标轴建立如图1所示。

如上述图1所示，自定义坐标轴的原点为扫描设备的激光发射点，Z轴与设备发射的激光线垂直，设置向上方向为正方向，X轴、Y轴均与设备发射的激光线平行，位于横向扫描面上，设置X轴、Y轴平面上向右方向为正，Y轴为激光扫描设备走向。

图1 设置空间坐标轴

采用激光扫描设备提取区域中的点云数据集合，分别投影至XOY面与YOZ面，沿激光线方向设置合理的步长Δy（Δy=y2-y1），根据设置的两个y点之间的距离求出步长值，计算步长投影在X、Z方向上的最大值Δymax、最小值Δymin及对应的平均值。结合二次多项式计算方法对所得数值进行曲线拟合，得到数值在XOY面与YOZ面上的中轴线方程，自定义线上存在一点p与相邻点存在曲线方程关系，方程表达式如下所示。

提取矿山测绘的中轴线，结合上述公式，则对应p点的正向切向量为

因此矿山测绘异常离散点的正向向量必须满足在中轴先公式中找到对应点，由于点云数据分布较为随机，且随机选取矿山测绘区域，分布在指定区域的点云数据较少，因此在进行异常离散点提取的过程中将矿山表层厚度忽略不计，将收集的数据点近似的看作在同一平面上，收集的异常离散点如下所示。

如上述公式所示，为矿山测绘异常离散点P(xp1,yp1,zp1)与其在设置的中轴线上的对应点P(xp2,yp2,zp2)，两点之间的最小距离，公式中需满足i=1,2,…,n则垂直于p点的切线方程式可用如下公式表示。

（2）异常信息点云数据配准。根据上述提取的矿山测绘异常离散点集合，首先结合Graham算法对点集合进行对应的处理，对应离散点的处理包括对数据的导入、与定义坐标轴的匹配，点云数据去噪处理等，利用激光扫描设备可完成数据集的去噪处理，并将多个数据一并放置于坐标轴内，通过人工除杂处理将数据格式更改为xyz，同时对数据进行筛选，设置距离参数a，依照上述设置的异常曲线方程，当离散点坐标与曲线距离超过a时，在数据集中删除该点坐标，将删除多余点的数据集进行二次整理，获得相对完整的异常信息离散点坐标集合。

根据标靶技术将集合中所有点坐标整合到同一坐标系内，由于自定义的空间坐标轴为直角坐标轴，为方便后期的异常信息自动检测，将坐标轴转换成统一的工程坐标轴。为了计算轴位转换过程中参数的变化情况，在测绘的矿山上设置3个～5个标靶点，分别使用激光扫描设备建立每个标靶点对应的三位空间坐标轴。根据矿山实际的测量环境，以下采用有利于大旋转角度的坐标转换模型，如下所示。

如上述公式所示，结合xyz轴的旋转角度及旋转中的正交程度，对模型进行线性化方程处理，依照建立异常曲线中的限定参数，将点云数据集合统一到工程坐标系中。

（3）异常信息自动检测。根据矿山测绘中轴线上的激光走向，在中间设置至少5个间隔点，以异常曲线上任意一点pi为轴线的中心点，在该处选取结合外界干扰因素d的矿山测绘异常点集合Qi，在中心点左右位置分为设置以为间隔的点各一个。以后期设置的每个点为中心，在设置点的正切平面内进行激光点云搜索，将收集的点数据统一格式后保存。若在某一个角度α的平面内未检测到对应的异常离散点，那么该角度的平面上不存在矿山测绘异常信息，记录对应的断点坐标，实现基于激光点云的矿山测绘异常信息自动检测方法的研究。

2 结语

随着近年来矿产行业的发展越来越繁荣，对矿山的勘察测绘工作也越来越多，对于矿山测绘中出现的异常信息问题，文章开展了基于激光点云的矿山测绘异常信息提取方法的研究，提取矿山异常离散点，并将异常点与点云数据进行配准对比，实现异常信息的自动检测，尽管该项技术已经在部分矿山测绘工程中开始应用，但在后期的发展中，仍需要对该方法持续的优化，为相关矿物资源勘察行业提供更多精准的测量数据，确保矿山行业在市场内的可持续发展。