许晓林 王彦 郑宇

摘要：科技的日新月异，助推了测量技术的快速发展，计算机技术以及现代通讯手段已经成为人们生产生活中非常重要的组成部分。伴随这些技术的快速发展，矿山测量手段也发生了翻天覆地的变化，各种测量技术层出不穷，在矿山测绘领域发挥着相当重要的作用，与过去的测量技术相比较，三维激光扫描技术以其快速、高精度、全方位等特点，迅速引领了矿山测绘，打破了过去一些测量技术存在的一些弊端和不足，获取的矿山数据信息更加方便与可靠，实现了矿山数据信息的直观展现，便于相关人员对此开展研究工作。

关键词：矿山测绘;三维激光扫描;技术应用

一、数据采集与处理

1.1外业数据采集

在进行矿山测绘的过程中，所选用的测绘仪器为RIEGL（瑞格）VZ-2000型三维激光扫描仪，该仪器具有长达2050m的扫描距离，在扫描距离不断增加的同时，扫描的精度在随之降低。为此，进一步提高测绘的效率，使测绘的精度能够与大比例尺的要求相符合。测绘区域的勘察应在进行外业数据采集之前进行，对扫描仪和标靶有合理的定位，对测绘的实际面积测量，并按照测量的数据对测绘区域进行划分，以使测绘的精度可以得到有效的提升。在对扫描仪和标靶的位置进行选择时，应首先考虑扫描仪覆盖的范围，避免在扫描过程中，出现测绘盲区，同时对与测站的选择也要有充分的考虑，以提高外业数据的采集效率。

1.2点云数据配准与坐标转换

在对大比例尺地形进行绘制的过程中，使用3D激光扫描技术。在扫描过程中，扫描仪受到测绘区域有效距离、地形等条件的限制。完成测绘任务需要多次台站移动。在大地测量和制图区域内。在扫描的过程中，每一个测站的数据都是扫描仪所定位的坐标点。为此，为了实现各测点间坐标数据的统一，必须对独立站点的坐标进行统一。为了不对大地坐标转换的精度产生影响，在独立的坐标系统中，可以将每个站点的扫描云数据进行坐标统一，对點云数据进行配准，就是利用相邻两个站点间3个以上的点对标靶进行控制。

1.3信息提取与等高线生成

3D激光扫描技术在扫描和获取测绘区域的点云数据时，包括区域内的所有表面信息。也就是说，点云数据包含的不仅仅是矿山测量的地形信息。和制图区域，但还包括树木、植被、电线杆、房屋等。信息并包含大量噪音。因此，过滤和剔除非地形信息是提高地形测绘质量的重要手段。本文档选用RisCANPRO软件来过滤和删除非地形和表面数据。完成去除非地形和空间信息后，在RisCANPRO软件中，根据定义的等高线间隔手动提取测绘区域内的高程点数据，点击自动创建水平线。

二、三维激光扫描技术在矿山测绘中的应用

2.1三维激光扫描技术的主要应用领域

三维扫描技术在矿山测绘中主要应用在以下三种领域中：①未开采或已经开采矿区的三维模型构建，可以直接利用矿区地表点位数据云对未开采矿区进行三维模型创建，过程较为简单，相对比来说，已经开采的矿区模型建立就比较复杂，首先需对矿区进行扫描，在这个扫描的过程中需要将三维测量设备安置在矿区巷道内，进行巷道模型的构建，而此模型构建的过程与外部三维模型构建相对比来说速度较慢，效率不高，造成这种情况的主要原因是受到外部测量条件的限制较大。虽然效率较慢，但它具有较高的安全性，确保整个测量过程中不会出现安全危险。②矿区开挖体积计算，主要是在露天开采的环境中应用，对于露天矿区来说，开采位置和非开采位置之间存在较大区别，区域特性可以通过激光扫描技术来进行识别，能够有效将需要开挖的体积进行确定。③对于采空区的整理和防护，矿山开采会对自然环境造成较大的破坏，尤其是采空区存在更大的危险，采空区可以为作业人员的人身安全带来严重威胁。传统的测绘技术难以在采空区进行有效利用，也存在较大的人身安全风险，而三维激光扫描技术可以对这种障碍进行有效消除，实现对采空区的精准测量，并且可以把技术支持提供给采空区的实时监控工作，从而使作业过程中安全风险大大降低。

2.2三维激光扫描技术基本应用流程

三维激光扫描技术在矿山测绘中的应用分为下面三个环节：①通过三维激光扫描设备对矿山的点位信息、测量面以及地质信息等进行快速获取。首先，利用人工观察将矿山的大致地质环境确定下来，将扫描设备的测绘参数设定好，比如探头、待采矿藏和实际执行范围等，确保矿山位置信息能够通过测绘信息反映出来。接下来进行激光扫描，对矿山待测面的三维点位信息进行获取。②三维立体模型建立工作。通过测量工作获取来的大量点位地质信息和三维信息，利用GPS系统完成定位，将矿山待测表面的立体图像构建出来，由此呈现出整体的矿山三维模型，有利于开采作业的规划和设计，还能够帮助作业检测和试供暖人员对矿山地质范围和作业环境进行更加透彻的了解，从而促进矿山开发效率和安全管理水平的提升。③以获取到的三维立体模型为依据，对矿山信息和数据系统进行更加丰富的扩建，并对三维激光扫描技术的实时优势进行有效利用，从而将动态监测系统建立起来。

2.3矿区管理的三维立体化

2.3.1 矿区地表三维模型的建立

三维激光扫描技术可以为矿区地表三维模型的建立提供丰富的数据信息，对相关建筑设施进行扫描，获得准确的点云信息，将三维模型建立目标实现。不同模型的属性可以通过专门的软件来确定，能够将准确的信息提供给矿山管理工作，有利于管理工作的顺利进行。另外，还可在建立的模型中科学运用索引目录，方便有需要的工作人员对模型进行查看，只需电机目录索引，就可以快速进入有关的界面，使得矿山管理的数字化程度得以提升。

2.3.2 直观展现矿区地下巷道情况

三维激光扫描技术的应用可以收集矿区巷道内的所有数据，还能准确扫描到微小的变化。然后获取具体的点云数据信息，通过建立三维模型来讲巷道的实际情况真实的反映出来。此外，还可以实时掌握巷道内的实际工作情况，将矿区地下巷道场景进行直观的展现。通过此项技术，能够进行巷道内设施和设备的扫描工作，进而建立相关模型，对具体情况进行直观的了解。还可以与通讯设备相结合，确保具体信息能够被及时了解和掌握。以巷道模型为基础，可以对人员的具体位置进行立体定位，掌握工作人员的实际工作进度，并在此模型中确定相关监测设备，一旦发现问题就可以自动发出报警提示，让监测工作的可视化和立体化得以实现。

三、结语

随着现代科技水平的不断发展，矿山测绘也得到了很好的发展，过去单点的测量技术，已经难以适应现代化矿山测绘的发展要求。三维激光扫描技术的出现与发展，很好的补充了传统测量技术存在的不足，是基于GPS技术上的发展与革新。不仅具有高效快速等特点，而且测量数据非常精准，无需和测量物体进行直接接触。尤其是对一些高危的地区开展测量工作具有非常大的优势，没有光线限制，可以进行不间断的实施作业。自动化程度非常高，可以很好的对所测数据进行直观展现。

参考文献：

[1]王继辉.三维激光扫描技术在矿山地质快速测绘中的应用[J].世界有色金属，2018（04）.

[2]李鹏宇，姜岳，宗琪等.基于三维激光扫描技术的某金矿采场体积测量与计算[J].金属矿山，2018，V47（04）：145-149.

[3]马勇，梅泽.基于三维激光扫描仪测距精度的分析[J].矿山测量，2018（01）.