三維激光掃描技術(shù)在礦山主溜井測量中的應(yīng)用研究

1、1三維激光掃描技術(shù)在礦山主溜井測量中的應(yīng)用研究三維激光掃描技術(shù)在礦山主溜井測量中的應(yīng)用研究石曉雨，龐長保，崔凱，肖麗娟（五礦邯邢礦業(yè)邯鄲地質(zhì)勘查有限公司，河北邯鄲056107）摘要：摘要：溜井測量具有一定的隱蔽性和不確定性，測量時有相當?shù)奈ｋU性，如何對溜井的空間形態(tài)特征和冒落狀況等進行量化評判，是所有礦山面臨的難題。本文介紹了三維激光掃描技術(shù)的作業(yè)流程，給出了點云數(shù)據(jù)處理的過程和方法，并以安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司3#主溜井測量為例進行數(shù)據(jù)采

2、集和處理分析，建立了主溜井的三維立體模型，計算得到了主溜井需要修復(fù)的體積，為溜井的安全治理和維修設(shè)計提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。實踐結(jié)果表明了三維激光掃描技術(shù)在溜井測量中應(yīng)用的可行性和優(yōu)越性。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：三維激光掃描技術(shù)；溜井；測量ApplicationResearchon3DLaserScanningTechnologyintheMeasurementoftheMineMainChuteSHIXiaoyuPANGChangbaoCUIK

3、aiXIAOLijuan（MinmetalsHanxingMiningHanGeologicalExplationCo.LtdHan056107HebeiChina）Abstract：Therearecertainconcealmentuncertaintyinthemeasurementofthechute.Itisquitedangeroustomeasure.Howtoquantitativelyevaluatethespatia

4、lmphologicalfeaturescavingconditionsofthechuteisachallengefallmines.Thispaperintroducestheoperationprocessof3Dlaserscanningtechnologygivestheprocessmethodsofpointclouddataprocessing.Takingthe3#mainchutemeasurementofAnHui

5、DevelopmentMiningCo.Ltd.asanexamplefdataacquisitionprocessinganalysisestablishedathreedimensionalmodelofthemainchutecalculatedthevolumeofthemainchuteneededtoberepairedprovidedareliabledatabasisfthesafetymanagementmainten

6、ancedesignofthechute.Thepracticalresultsshowthefeasibilitysuperiityoftheapplicationof3Dlaserscanninginthemeasurementofthechute.KeyWds:3Dlaserscanningtechnologychutemeasurement引言引言礦山主溜井在長期的使用過程中，不斷的受到礦石的沖擊作用以及自然的侵蝕作用，必然的會

7、在一些地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域發(fā)生破損垮塌，一個位置的垮塌，很有可能造成整體的“多米諾骨牌效應(yīng)”，使整個溜井發(fā)生大面積的垮塌，嚴重時可能會影響到整個礦山的生產(chǎn)。而溜井的內(nèi)部，人員是難以靠近的，傳統(tǒng)的測量設(shè)備不可能全面的測量溜井的內(nèi)部情況，因此必須采用特殊的方式才能獲得溜井內(nèi)部的垮塌情況。如果不能獲得內(nèi)部的垮塌情況，就無法針對性的對溜井進行很好的維護，因此，在對溜井維護保養(yǎng)以前一定要獲得其內(nèi)部的準確數(shù)據(jù)。而三維激光掃描技術(shù)作為當今時代的先進測量技術(shù)，

8、很好的解決了這一難題，它通過一種特殊的方式對這種特殊環(huán)境的區(qū)域進行勘察和測量。34點云數(shù)據(jù)處理點云數(shù)據(jù)處理4.1點云數(shù)據(jù)預(yù)處理點云數(shù)據(jù)預(yù)處理三維激光掃描所采集的點云數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量龐大、數(shù)據(jù)雜亂等特點，同時由于采集過程中反射率不等或存在水面等原因，使得點云數(shù)據(jù)易產(chǎn)生許多噪聲點[3]。點云數(shù)據(jù)預(yù)處理在ZFLaserControl軟件中進行，預(yù)處理主要利用軟件的蒙版工具對點云進行過濾。主要過濾工具包括混淆像元過濾器、強度過濾器、無效點過濾器、

9、距離過濾、單像元過濾、抽稀過濾等。4.2點云拼接點云拼接每站掃描的點云數(shù)據(jù)都是獨立的坐標系統(tǒng)，坐標系原點不統(tǒng)一。為了統(tǒng)一坐標系，需將各測站數(shù)據(jù)進行拼接處理。點云拼接方法有三種：使用標靶將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一坐標系中，即標靶拼接；測量各標靶坐標，通過坐標將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一坐標系中，即坐標拼接；用點云匹配的方法將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一坐標系中，即點云拼接[4]。4.3建模數(shù)據(jù)準備建模數(shù)據(jù)準備經(jīng)過拼接處理之后的數(shù)據(jù)還不能作為建立三維模型的點云，在

10、建立模型之前還需要做一些準備工作，來提高點云數(shù)據(jù)在模型構(gòu)建中的利用率。建模數(shù)據(jù)準備工作主要包括點云抽稀和點云數(shù)據(jù)修補。4.4三維模型建立三維模型建立三維模型構(gòu)建在GeomagicStudio軟件中進行。首先，運行GeomagicStudio軟件，打開建模數(shù)據(jù)準備階段處理后的點云數(shù)據(jù)，選擇“點”菜單下的“封裝”操作，出現(xiàn)“封裝”對話框，然后在“噪音的降低”設(shè)置中選擇“自動”，勾選“保持原始數(shù)據(jù)”，為了盡可能的保持空區(qū)原貌，不要選擇“刪除小

11、組件”，“采樣”執(zhí)行默認操作即可，點擊“確定”，便可得到一個粗模。選擇“多邊形”菜單下的“填充孔”項，利用“全部填充”和“填充單個孔”操作按照曲率完成整個模型的填充，使充填好的部分符合周圍模型的曲率，以求最大限度地逼近真實情況。最后，利用“網(wǎng)格醫(yī)生”命令對三維模型進行優(yōu)化，經(jīng)過精細化處理，最終得到主溜井三維立體模型，如圖3所示。通過分析計算，可以得到模型體積，如圖4所示。圖33#主溜井立體圖Fig.33#mainchutegraphic