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解決方案

始終致力于高精度三維激光系(xi)列(lie)產品開(kai)發、應用服(fu)務與產業化,為用戶提(ti)供多(duo)行業、全場景解(jie)決方(fang)案。

三維激(ji)光技(ji)術在礦山測量中(zhong)的綜合應用

三維激光技術在礦山測量中的綜合應用

項目背景
kuang

  礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)(shan)測量在礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)(shan)建設和采礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)過程中,為礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)(shan)的規(gui)劃設計、勘探建設、生產和運營管理以(yi)及(ji)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)(shan)報(bao)廢等進(jin)行(xing)的測繪(hui)工(gong)作(zuo)。

  三(san)維激光掃描技術以(yi)高(gao)密度、高(gao)精(jing)度和高(gao)效(xiao)(xiao)率(lv)的(de)測(ce)量(liang)手段,實現礦(kuang)山生產過程中地形測(ce)圖、堆體(ti)體(ti)積計算、礦(kuang)區沉降觀(guan)測(ce)等工作(zuo),是實現礦(kuang)山高(gao)效(xiao)(xiao)、精(jing)細化生產的(de)有效(xiao)(xiao)保障。

  傳統方(fang)法(fa)(fa)運用(yong)到的儀(yi)器主要有:GPS、全(quan)站(zhan)儀(yi)、水準儀(yi)等。可(ke)以測量到比(bi)較(jiao)精確的點位位移,但觀(guan)測點過少(shao)、觀(guan)測時間過長,無法(fa)(fa)實(shi)施整(zheng)體(ti)監(jian)測。傳統方(fang)式(shi)一(yi)般(ban)采(cai)(cai)(cai)用(yong)免棱鏡全(quan)站(zhan)儀(yi)觀(guan)測滑(hua)坡(po)體(ti)局部(bu)特征點,只能(neng)采(cai)(cai)(cai)集單(dan)點數(shu)據,數(shu)據量非常有限,不(bu)能(neng)很(hen)好(hao)的對(dui)滑(hua)坡(po)做好(hao)勘查、監(jian)測工作。若采(cai)(cai)(cai)用(yong)無人機通(tong)過傾斜攝影(ying)測量來進行(xing)數(shu)據采(cai)(cai)(cai)集,但是(shi)精度并不(bu)是(shi)很(hen)理想,同樣(yang)無法(fa)(fa)滿足要求。

  采用三維激光掃描儀(yi)對(dui)(dui)廠房和(he)礦(kuang)山(shan)進(jin)行數據采集,使(shi)用配套軟(ruan)件生產(chan)加工完成1:500地形圖、堆體體積計算(suan)、以及滑坡區域對(dui)(dui)周邊(bian)區域預警分析等成果,并將采集處理(li)成果和(he)傳統RTK測量方式獲得(de)(de)的結果進(jin)行比對(dui)(dui)。數據顯(xian)示,無論在精度(du),還是(shi)在采集處理(li)效率方面,均獲得(de)(de)讓人(ren)滿意的效果。

  一.總體技術路線

  圖1:技(ji)術路(lu)線圖

  二.設備及配套軟件

  使用設備為(wei)HS系列(lie)高精度(du)三(san)維(wei)激光掃描(miao)儀,該設備為(wei)脈沖(chong)式地(di)面三(san)維(wei)激光掃描(miao)設備,非(fei)常適合地(di)形測繪、礦山測量(liang)等大場景區域測量(liang)應用。

  圖2:HS系列高精度三(san)維激光掃描儀

  硬(ying)件部分:設備具有5mm測量精度,最遠測距可(ke)達1200m,整機具備IP64防護(hu)等級(ji),可(ke)連(lian)續使用4H以上(shang),內置240G固(gu)態硬(ying)盤,此次作(zuo)業(ye)主要(yao)采集航(hang)道區域的點(dian)云及全景等特點(dian);

  軟件(jian)部(bu)分:配套(tao)軟件(jian)具備點(dian)云預處理,全景與點(dian)云配準(zhun)著色、點(dian)云分類濾波、進行(xing)測圖,提取矢量要素(su)、體積計(ji)算、預警分析等功能。

  三.作業流程

  1.現場環(huan)境

  現場環(huan)境為(wei)北(bei)方某露天(tian)礦(kuang)坑,常年風沙(sha)巨大,車輛(liang)運輸較為(wei)頻(pin)繁(fan)。

  圖3:現場環境邊坡

  2.外業數(shu)據采(cai)集

  設置掃描(miao)參(can)數對(dui)(dui)外業(ye)環境(jing)進行(xing)數據采(cai)集,通(tong)過(guo)對(dui)(dui)標(biao)配靶標(biao)精確掃描(miao),并采(cai)用后視定向的方(fang)式(shi)獲取絕對(dui)(dui)坐標(biao)位置。

  圖4:現場環境靶(ba)標坐(zuo)標提取

  3.坐標轉換

  (1)精掃三(san)個標靶后,提取標靶點中心位置,進行三(san)坐(zuo)標七參數轉(zhuan)換。

  圖5:坐標轉換圖

  (2)可通過RTK連接(jie)組(zu)件進(jin)行(xing)后視定位定向方式轉換坐標:

  將外業RTK數據通過固(gu)定參數轉換為掃(sao)描儀相位中(zhong)心點(dian)作為定位點(dian),將后視(shi)定向(xiang)靶標(biao)(biao)通過固(gu)定參數轉換為標(biao)(biao)靶中(zhong)心點(dian)作為定向(xiang)點(dian)。

  4.內業數(shu)據處理

  工程(cheng)數據內業處理基本步驟:

  1.使用HD 3LS Scene軟(ruan)件進(jin)行點(dian)云(yun)(yun)預處理,全(quan)景與點(dian)云(yun)(yun)配(pei)準著色,點(dian)云(yun)(yun)分類濾波;

  2.使(shi)用HD PtCloud Vector(For AutoCAD&ArcGIS)進行測(ce)圖(tu),提取矢量要素;

  3.生(sheng)產DEM、DWG及滑坡(po)區域預警分(fen)析;

  5.數據成果

  處理(li)成(cheng)果包括礦(kuang)山點云、礦(kuang)山數(shu)字高程模型、礦(kuang)山數(shu)字線劃圖等。

  圖6:礦(kuang)山整體點(dian)云圖

  圖(tu)7:礦(kuang)山數字高程模型圖(tu)

  圖8:礦(kuang)山(shan)數字線劃圖

  6.確定(ding)邊界范圍

  由于(yu)需(xu)要確定滑(hua)(hua)坡邊(bian)界位(wei)置,結(jie)(jie)合地(di)質資料確定地(di)層巖性從(cong)而判斷地(di)質結(jie)(jie)構(gou)應(ying)力(li),并(bing)反演不同應(ying)力(li)結(jie)(jie)構(gou)下的地(di)層可能滑(hua)(hua)坡的整(zheng)體方(fang)量、坡度角度及下滑(hua)(hua)的可能位(wei)置。

  圖9:邊界及鉆孔位(wei)置坐(zuo)標(biao)點(dian)

  圖10:邊界(jie)范圍模型(xing)

  圖(tu)11:邊坡彩(cai)色點(dian)云(yun)側面圖(tu)

  7.滑坡量計算(suan)

  圖12:邊界線(xian)構網

  圖13:總面積(ji)與總體積(ji)

  四.小結

  三(san)維激光(guang)掃描技(ji)術可以將礦(kuang)山的(de)(de)所有(you)實景(jing)信息復(fu)制(zhi)到計算機,大(da)大(da)提高了測量效率、節約(yue)了人力物力、縮(suo)短了周(zhou)期,并且(qie)可以轉換為計算機可以瀏覽(lan)和(he)分析(xi)的(de)(de)高密(mi)度數(shu)字化信息,從而實現數(shu)字礦(kuang)山的(de)(de)精準管理;

  根據(ju)三維(wei)激光掃描技術不僅(jin)可以獲取的三維(wei)激光點云數(shu)(shu)據(ju)建立礦山(shan)的數(shu)(shu)字模(mo)型(xing),在(zai)此模(mo)型(xing)上可以提取多種高精度(du)、高密度(du)數(shu)(shu)據(ju)信(xin)息,例(li)如(ru)任意位置長(chang)度(du)、距離、體積、面積等(deng);

  將多(duo)次掃(sao)描的數據模(mo)型進行疊(die)加(jia)分析,可精確地計算出目(mu)標的結(jie)構(gou)形變、位移以及變化關系等,為(wei)指導礦(kuang)山(shan)安全生產提供真實可靠的基礎(chu)數據。

相(xiang)關解決方案