我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题

三维激光扫描作为一种非接触式测量技术,近年来在我国矿山测量领域得到了广泛应用,涉及了矿区边坡监测、露天矿储量管理、地表沉陷监测等方面。结合近年来的相关研究成果,系统分析了我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状,并对存在的问题进行了探讨。研究表明：矿山测量工程应用及科学研究中使用的三维激光扫描设备与配套软件以国外进口为主,国产设备与软件较少;从数据采集、处理、成果应用等方面分析,主要存在的问题有采集数据质量不佳、点云数据匹配精度有待提高、点云数据滤波算法精度不高、特殊监测领域的应用成果不明显等。在上述分析的基础上,认为该领域的主要研究方向为：①高精度的空天地一体化数据采集方案,如InSAR、LiDAR、倾斜摄影测量与地面三维激光扫描技术相结合;②具有自主知识产权的点云数据处理软件开发,包括点云数据智能匹配算法、智能化高精度点云数据滤波算法等;③三维激光点云数据后期成果应用,包括面状地物变形监测理论与方法、大数据技术与人工智能技术相结合的三维激光扫描实时动态监测方法。总体来说,进一步推进三维激光扫描技术在我国矿山测量领域的应用,有助于大幅提升相关工程技术人员的空间三维数据处理能力,进而提高工作效率。     

三维激光扫描技术在露天矿转台测量验收中的应用

作为新兴的测量技术手段,三维激光扫描技术突破了传统的单点测量方法。基于三维激光扫描仪的工作原理,介绍了三维激光扫描技术在测量中的应用流程及数据处理步骤。以某大型露天矿转台测量计算方量为实例,构建三维实体模型,快速获得转台方量,并与传统的全站仪测量高程点构建TIN方法计算方量进行分析比较。结果表明,相比传统全站仪传统测量方法,三维激光扫描技术点云数据更精确直观,提高了作业效率,更具优势,在矿山转台验收测量中具有较好的推广价值。     

三维激光扫描技术在矿山主溜井测量中的应用

溜井测量具有一定的隐蔽性和不确定性,测量时有相当的危险性,如何对溜井的空间形态特征和冒落状况等进行量化评判,是所有矿山面临的难题。本文介绍了三维激光扫描技术的作业流程,给出了点云数据处理的过程和方法,并以安徽开发矿业有限公司3#主溜井测量为例进行数据采集和处理分析,建立了主溜井的三维立体模型,计算得到了主溜井需要修复的体积,为溜井的安全治理和维修设计提供了可靠的数据依据。实践结果表明了三维激光扫描技术在溜井测量中应用的可行性和优越性。     

三维激光扫描技术在矿山主溜井测量中的应用研究

溜井测量具有一定的隐蔽性和不确定性，测量时有相当的危险性，如何对溜井的空间形态特征和冒落状况等进行量化评判，是所有矿山面临的难题。本文介绍了三维激光扫描技术的作业流程，给出了点云数据处理的过程和方法，并以安徽开发矿业有限公司3#主溜井测量为例进行数据采集和处理分析，建立了主溜井的三维立体模型，计算得到了主溜井需要修复的体积，为溜井的安全治理和维修设计提供了可靠的数据依据。实践结果表明了三维激光扫描技术在溜井测量中应用的可行性和优越性。     

Riegl VZ-1000三维激光扫描测量系统在大型露天矿山土石方测量中的应用

依据Riegl VZ-1000三维激光扫描测量系统所采集的点云数据与常规测量方法所获取的测量数据分别采用三角网算法和方格网算法进行露天矿山的采剥体积计算,并对两种计算结果进行比较。结果表明,利用三维激光扫描测量系统获取的矿山点云数据是精准,可靠的,在露天矿山体积测量中三维激光测量技术比传统测量技术更为精确、安全和高效。     

基于三维激光扫描技术的晋城矿区DEM建构研究

晋城矿区地形复杂,多位于山区和丘陵地带、地势起伏较大甚至包括悬崖和峭壁,传统地形测绘方法难以满足测量要求。三维激光扫描技术数字化、快速、非接触的特点正好可以解决这类问题。文中介绍了三维激光扫描技术的基本原理,并结合采集的矿山地形数据,进行了地形点云数据的采集方法、点云数据拼接方法、点云数据中植被信息剔除方法、DEM模型建立的相关研究。     

用三维激光扫描技术监测矿山开采沉陷

经典地表沉陷监测方法具有工作量大、监测点保护困难、监测时间长、监测成本高等缺点,难以适应实时化矿山开采沉陷监测的需要。为此,以某矿山为例,结合三维激光扫描技术,提出了一种矿山开采沉陷高精度监测方法。在分析三维激光扫描技术工作原理的基础上,首先对矿区生产概况、监测方案、地表移动监测站设置方案进行了分析;然后结合MATLAB软件,利用分离非地面点和地面点、去除孤立点、拼接点云数据等方法处理经三维激光扫描得到的沉陷数据,并基于矿区2014年10月、2016年10月两期三维激光扫描数据,利用Kriging算法分别建立了矿区地表下沉盆地数字高程模型(Digital elevation model,DEM),对矿区地表沉陷进行分析;最后选取了矿区若干有代表性的监测点的开采沉陷监测值与对应的水准测量结果进行了对比分析。研究表明:监测结果与实测值的误差达到毫米级,反应出利用三维激光扫描技术不仅可快速获取矿区开采沉陷监测数据,而且可对开采沉陷进行高精度监测,对于进一步研究矿区开采沉陷规律、提高矿区开采沉陷监测效率有一定的参考价值。     

三维激光扫描技术在地下采空区探测中的应用

地下采空区具有隐覆性、高危险性等特点,传统物探方法难以取得理想的效果。为有效解决采空区探测的难题,将三维激光扫描技术应用到某矿山采空区探测中,探测结果表明:三维激光扫描技术不仅可以直观测绘出采空区空间位置信息和空间形态参数,而且获取的点云数据经过处理还可建立三维数值模型,便于采空区的稳定性计算分析,为采空区后期治理提供了科学、准确的依据。     

三维激光扫描技术在矿区沉陷土地复垦方案研究中的应用

三维激光扫描技术从出现到发展已有一段时间,但其应用尚处于起步阶段,尤其是在矿山开采沉陷领域。文中利用三维激光扫描技术对煤矿矿区地表大片沉陷土地进行数据采集,再通过对海量点云数据的拼接、滤波等的处理,得出沉陷地的精细地形图,进而实现矿区土地复垦方案的设计。     

三维激光扫描技术在风机塔筒垂直度检测中的应用

风电塔筒垂直度检测是其运营维护工作重要的例行检测项目。文中探讨研究了三维激光扫描技术在甘肃省内首次用于风机塔筒垂直度检测中的应用效果。研究结果表明,利用三维激光扫描技术对风机塔筒垂直度检测,获取激光点云数据速度快、精度高、信息丰富全面,数据处理流程简单,可以提取塔筒任意高度的垂直度。该技术满足检测精度要求,具有较大的市场应用价值。     

基于三维激光扫描的露天矿山储量测量研究

分析了采用常规的地质测量技术测量露天矿的缺点,介绍了三维激光扫描测量的工作原理,并研究了测区踏勘、扫描实施、数据处理及成果整理的主要内容,结合实例与常规测量方法进行对比,说明三维激光扫描技术在矿山测量中的优点。     

无人机三维激光扫描技术在大红山铁矿的应用

为精确探测大红山铁矿井下采空区的真实形貌,以大红山铁矿井下II-1头部775-1采空区为研究对象,开展无人机三维激光扫描技术在采空区探测中的工程应用研究。利用无人机三维激光扫描技术灵活测量的特点,弥补了传统采空区三维激光扫描技术获取点云数据失真的弊端。结果表明:经过无人机三维激光扫描技术测量后的点云数据能更真实地展现采空区三维形貌,构建出更精确、更可靠的采空区实测模型。     

基于三维激光扫描点云的矿山巷道三维建模方法研究

基于点云坐标投影转换,提出了一种自动化的巷道三维建模方法。该方法依据矿山巷道的空间几何特征,采用圆柱面投影将三维点云转换为二维离散点,然后应用分治算法进行三角剖分,同时保存二三维点云及三角网之间的拓扑关系,最后重建三维巷道模型。基于此方法,开发了一个实验原型系统,并针对国内地下矿山的一段巷道开展了激光扫描和三维重建实验,成功地重建了巷道三维模型。实例结果表明,本文所提出的适用于巷道单站点激光点云的自动处理和三维重建的方法不仅仅局限于矿山应用,还可进一步推广应用于其他地下工程,如地铁巷道的三维建模等。     

基于点云数据特征点拼接的建筑物三维重构

随着数字测图的迅速发展,三维激光扫描技术已经应用到更多的领域。文中以中国矿业大学(北京)某办公楼为研究对象,通过三维激光扫描技术获取建筑物点云数据,采用建筑物点云数据特征点拼接方法,运用RISCAN PRO软件和三维建模软件进行了办公楼的三维重构。分析表明:通过建筑物点云数据特征点拼接方法能够提高外业工作效率,拼接精度较高,符合建筑物建模要求。     

基于三维激光扫描技术的某金矿采场体积测量与计算

为提高黄金矿山采场验收测量精度与工作效率,以山东某黄金矿为例,应用三维激光扫描技术代替传统测量方法对该矿地下采场体积进行测量和计算。根据三维激光扫描测量模式,分析了激光扫描数据处理流程,构建了测量误差分析模型,研究了测量误差、采样间隔对采场体积计算的影响以及三维激光扫描数据格式转换与数据共享机制,探讨了三维激光扫描数据在SURPAC软件中的应用以及不同等高线间距、抽稀间距对采场体积计算精度的影响。研究表明:利用三维激光扫描技术能够快速精确获取采场三维空间数据,构建采场三维精细模型;为进一步提高采场体积的计算精度,可将三维激光扫描数据采样间隔设置为50~200 mm,等高线间距应小于0.5 m,抽稀间距不宜大于1.5 m。     

三维激光扫描技术在梅山铁矿的应用

传统测量方法无法满足数字化矿山建设对高精度、多元化测量数据的需求。三维激光扫描技术以其高速扫描、精确建模的功能,在矿山测量领域得到了广泛应用,有效解决了传统测量数据精度低、形式单一的难题。以梅山铁矿为例,详细分析了三维激光扫描技术在井下巷道实体模型构建,矿堆储矿量测量,溜井、风井等井筒现状测量等方面的应用,并进一步讨论了三维激光扫描技术在矿山井下专用图测绘、矿山塌陷区探测方面的应用前景。分析结果对于进一步促进三维激光扫描技术在矿山的应用有一定的参考价值。     

露天矿滑坡区治理技术研究

以国内某露天矿实际滑坡为工程实例,研究一套系统的滑坡区治理新技术。采用三维激光扫描技术实测获取滑坡区点云数据,凭借矿山三维设计软件构建实体模型,采用反分析理论计算滑坡区力学参数,应用极限平衡理论确定滑坡区清理界限,综合制定满足技术、经济、安全的滑坡区清理程序及压煤回采方案。     

地下空间三维激光扫描智能化成像系统

本文针对矿山地下空间形态扫描的需要,提出了一种三维激光扫描智能化成像系统,重点攻克了三维激光扫描系统中防护、自适应扫描、点云数据拼接等技术难题。为了验证整个系统在地下空间形态扫描的适应性,选择安庆某矿山进行试验,试验结果表明三维激光扫描仪系统完全能够胜任地下空间形态扫描的需要,同时自适应扫描方式相对于常规的扫描方式更加具有优势。     

基于三维激光扫描技术的矿山系统隐患分析

通过三维激光扫描技术建立了某矿山排土场的实测三维数值模型，进行了三维模型的全域数据分析，并对排土场多期扫描数据进行了对比分析。通过三维激光扫描技术的应用实践，明确了传统隐患排查方式在大范围、大面积场实施的局限性，验证了三维激光扫描技术在矿山系统隐患风险分析中的可行性。     

基于三维激光扫描技术的地铁隧道结构变形监测应用研究

本文将三维激光扫描监测技术应用于地铁区间隧道结构变形监测,取得了较好的效果。该方法首先采用三维激光扫描仪获取的高密度点云信息提取隧道结构信息;然后通过自动化处理软件实现点云数据的快速处理,自动提取环片的点云;最后利用提取的环片点云对环片错台、水平收敛等结构变形进行分析。本文通过对武汉某地铁项目施工中三维激光扫描应用案例介绍,说明了三维激激光扫描对隧道结构监测的优势。