基于三维激光扫描的金属矿山储备量测量分析

谢远锦

（江铜集团银山矿业有限责任公司，江西 德兴 334201）

矿产资源极广泛的应用在生活中，作为生活中不可或缺的资源，人们对金属矿山测量日益关注，要求逐渐增多。为确保我国经济健康可持续发展，保证我国资源可持续的安全供应最实际的办法是对金属矿山储备量进行测量分析，建立一套保证我国可持续需发展的有关方案应用于矿产开发中势在必行。矿山测量内容日益增多，普通的测量方法无法精准获取铜矿和铅锌在金属矿山储备量信息，其测量获得的数据因不精准精确而不能很好的满足人们需求，而以空间坐标为原理的三维激光扫描技术可以通过红外线获得精准数据，有着良好发展前景和应用前景[1]。

1 三维激光扫描技术

1.1 三维激光扫描技术测量原理

三维激光扫描仪是对于空间坐标进行测量的一种高级系统，其非接触式测量减少大量的人工劳动力和许多安全问题。扫描仪向所测物体发射红外线，红外线接触到物体之后立即反射回来，扫描仪根据反射回来的光束分析物体的具体信息，整理出具体数据[2]。

扫描物体分析反射回来的光束可得到表面的测量点Mj，对物体全方位扫描再分析整理可得到物体的三维坐标（Xm，Ym，Zm）。假设一个点云移Mj（Xm，Ym，Zm）作为扫描结果，其中：

式中，X0、Y0、Z0代表激光扫描点的空间位置，进而可以依据需求进行相关设置。

1.2 三维激光扫描技术特点

传统测量方法获得的数据往往较为粗糙、不严谨。三维激光技术则在此方面有所改进，可以得到更加精确全面的数据。三维激光扫描技术能更好的服务于当今社会的需求，优点如下：①数据处理迅速，其可以在极短时间内将红外线反射回来的外界信息转化成数据信息，从而进行处理。②非接触测量，运用远程红外线技术对物体进行非接触测量，免去人工劳力，并且保证了所得数据的精确精准以及密度极高，少有误差。③数字化采样，使兼容性更好，极大的扩展了适用范围，其输出格式可与CDA，外置数码相机，GPS系统进行对接配合使用。使用范围的扩大保证了获得的信息的全面以及准确。④设备结实，适用于野外等恶劣环境，设备小巧，重量轻便于携带，内部结构紧凑，外壳防护力极强，有效的起到了防撞防水等特点，并且对使用者水平要求不高，便于使用。

2 金属矿山储备量测量具体方案

针对金属矿山储备量中的铜矿和铅锌的测量，是通过三维激光扫描获得的极坐标进而得出测量物体的空间坐标。具体测量流程如下所示：①通过对金属矿山储备量中的铜矿和铅锌的表面进行扫描，获得具有陈列特点几何图形三维数据；②三维激光扫描设备将目标激光设备和角度测量系统进行结合，从而获得全面有效的数据。并且能够快速的测量出金属矿山中铜矿和锌矿的含量。三维激光扫描仪还可以与反射回来的激光点产生联系，从而获得铜矿和锌矿水平方向，斜距，反射强度等相关的具体数据。③三维激光扫描可在距离物体一千多米外进行激光测量，反射得到的云数据点可由其自行储存计算及输出。同时其可以达到每秒几十万次扫描的高速率。④所得数据通过TCP/IP方式将点云数据传送至计算机，并由USB数据线将场景图像传入至计算机中，结合传送到计算机内的数据及场景图像处理云数据点，再通过CDA建立所测物体的三维模型。⑤结合三维激光扫描仪进行实地勘测，考察实际地形结合实际情况挑选合适的控制点，要求其能长期存在且不被碰坏，通过控制点布置扫描站。⑥控制点放置扫描仪器，对所测地方采集数据，依照工作要求获得实地点云数据并进行相关处理。⑦处理点云数据，首先将点云数据进行统一，之后具体做处理。⑧建立实物模型，依照空间坐标构造出三维模型。依照得到的三维模型获得所需数据。⑨匹配三维模型和真实影像，对真实纹理型矿山进行还原。⑩结合点云数据，空间坐标和三维模型，通过测绘技术对矿区地形图和地质图进行大比例尺调整；根据铜矿和铅锌分布特点、作业难度和技术手段绘制金属矿山适宜开采区域，作为之后数据基础，计算金属矿山储备量测量。

3 应用实例

结合实例直观的对比分析两种方法的区别，下图为两种方法对同一金属矿山储备量进行测量，测量分为四个小组，选取两个金属矿山每个分别安排两个小组，两个小组分别采用两种方法进行测量，记录实际数据，得出以下数据，分析如图。

由图1可看出：采用三维激光扫描技术在测量时间为5min时，测量精准度达到0.78，而普通测量方法测量精准度为0.21；采用三维激光扫描技术在测量时间为15min时，测量精准度达到0.9，而普通测量方法测量精准度为0.18。由分析可知，与传统方法相比，三维激光技术能更精准大量的获得物体的空间数据，这些数据通过计算得到点云数据。根据上述内容，可得出结论：

图1 所数据精准度对比分析

（1）通过三维激光扫描获得的精度能保证在0.75以上，所得数据达到相关规范的精度要求。

（2）创新矿山储备量测量的工艺流程，减少了人力物力和资源的浪费，既提高了工作效率，还能够达到基本预期效果。

4 结语

采用三维激光扫描技术对测量精准度有了很大提升，极大满足精准测量铜矿和铅锌区智能化效果。由研究表明，三维是一种能够改变形态有效措施，以获得更加精准的具体数据，对进一步测量和合理开采做出积极的贡献。