基于三维激光扫描技术的矿山地质测绘精度评估系统.pdf
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1、2023.7 矿业装备/130 引言现代采矿产业的发展对测量技术的要求越来越高。基于此,本文为解决现有矿山测绘技术存在的不足,提高矿山数据信息的可靠性,提出基于三维激光扫描技术的矿山地质测绘精度评估系统。这种扫描技术可以直观地反映地质地形,是提高企业生产效率的有效途径。1 三维激光扫描技术概述1.1 技术原理根据激光测距的基本思想,激光发射机把一束光发射到目标的表面,再通过该传感器把该光的反射转化为电子信号,通过将电子讯号传输到终端程式进行解译,可以获得并纪录被测点的纹理、坐标值及反射率,从而实现对物体的三维数字化建模。简言之,便是实现激光扫描器对被测物体的表面进行无接触的测量,并将数据上传到
2、测绘系统进行数据预处理和提取,最后以特定格式输出数字表面模型。1.2 技术优势三维激光扫描仪具有快速、主动、数字化、无接触、精度高、密度高的特点。与常规的单一测量方法相比较,三维激光技术具有无接触测量、动态检测和高采样速率等优势。具体如下:第一,在无接触的条件下,若以手工方法进行测绘,则因场地条件的复杂性必须要进行实地测绘,大大增加了测量的工作量。在利用三维激光扫描技术的基础上,借助其无接触的优势,利用三维激光扫描技术进行勘测,可以实现不受空间影响进行数据采集1。第二,动态检测方面,三维激光扫描仪可以立即将采集到的空间点信息和物体表面纹理信息,基于连接计算机的通讯方式传送到配套程序软件,进行现
3、场数据采集和内部数据。矿山地质测绘任务,如断面体积测量,可以在短时间内完成,使测绘项目具有动态性和实时性。第三,在采样速率上,采样速率是指每一段时间从一个连续的信号中抽取并转化成一个离散信号,也就是在单位时间内收集到的信号采样数量,样本数越多测绘结果越准确,三维激光扫描仪采样速率在数千个小时至数十万个小时之间,采样速率比常规的传统技术要高得多。2 基于三维激光扫描技术的矿山地质测绘精度评估系统软件设计2.1 原始点云数据采样设置扫描参数对原始点云数据进行采样,通过后视方向获得坐标位置,发射机发出的激光脉冲依次对扫描区进行扫描。利用该方法对激光脉冲的角度进行解码,并通过该方法计算出该煤矿的三维空
4、间位置。在此基础上,采用三维激光扫描仪将激光传输时间转化为测量值,并以 GPS 为基础,迅速获得布局中心点和扫描区域之间的相对位置,从而完成测量结果的坐标转换。以三维坐标的获取为依据,采用最小二乘方法获取精确的采矿资料,采用最小二乘法拟合各区块的激光数据,获得准确的开采数据。拟合公式(1)如下:(1)式(1)中,为三维坐标函数,Mu为激光扫描点距基于三维激光扫描技术的矿山地质测绘精度评估系统韦云峰(晋能控股集团晋圣坡底煤业有限公司,山西晋城 048000)摘要:为了解决当前矿山地质测绘技术准确性问题,针对三维激光扫描技术的矿山地质测绘精度评估系统分析进行分析,确保矿山地质测绘结果的精准度。经试
5、验比较结果表明,利用激光三维扫描技术这种方法能极大改善矿山地质测绘结果的准确率,在实践中有一定的实用价值。关键词:三维激光扫描技术;矿山地质测绘;精度评估14/矿业装备 MINING EQUIPMENT工 艺离参数,为拟合函数,此次计算不做定向分析。在激光数据拟合后,实现原始点云数据采样,计算方法如公式(2):(2)式(2)中,P2代表矿山地面点数据,Bi代表矿山原点云的数据处理参数,代表实际地形相对坐标,此计算不执行方向分析。采用最小二乘法对点云进行采集,以建立矿井地质三维建模,并进一步增强三维激光扫瞄技术的可靠性。2.2 建立矿山地质三维模型根据大量三维激光扫描数据的特点,通过建立矿井地质
6、三维建模,可以更加精确的掌握矿井的构造和规模。挖掘数据库主要是基于计算机信息技术构建信息系统,能够实现数据的存储、维护、统计、搜索、管理和分析,对挖掘数据进行有效的管理。利用矿区周围大量的地质资料与环境资料,构造出一个三维的矿井地质模型,并将其转换成 3D 资料,利用电脑、制图技术将所获得的矿井地质资料以电脑显示屏进行展示,矿山数据库包含基本地质图像、卫星图像、相机图像等,员工能够对矿井信息进行即时的筛选与存储。利用此数据库对矿井资料进行管理,可使勘探者对数据进行即时的理解与解析,并能对矿井的地质资料进行辨识2。利用三维建模技术,可以有效地提高工作效率,掌握矿井的资料,实现矿井资料的采集与处理
7、。了解矿山地质发展的优势和进行图像的性质数据回顾,改进资料的可靠性。利用三维建模技术,对矿井的数据进行可视化显示,缩短测量周期,提高三维激光扫描的精度。2.3 实现基于矿山地质测绘的三维激光扫描在对原始点云数据进行采样,建立矿山地质三维模型的基础上,对扫描数据进行实际处理,对勘测数据进行再处理,计算如公式(3):(3)式(3)中,Gi代表三维坐标,be代表矿山地质点云数据参数,此次计算不做定向分析。3 基于三维激光扫描技术的矿山地质测绘精度评估系统硬件设计3.1 选取三维激光扫描设备利用三维激光扫描器进行矿井地质测量的主要设备为三维激光扫描器,该设备型号很多。本文所选择的三维激光扫描设备是 I
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