摘要:我国经济飞速发展，对矿产资源的需求猛增，其中矿山管理至关重要。传统矿山的管理存在一矿多开、成本高、管理低效、生产效能低等问题。如何对矿山进行高效精细管理一直受到关注。矿山工程是我国国土资源方面的关键性工程，其开采工作的顺利与否直接关系着我国矿产资源的供应情况；三维激光扫描技术作为现代矿山开采工作中的新技术，成功的解决了地质勘查工作者在矿山工程测量方面的问题。
关键词：矿山测量；三维激光扫描技术；应用
中图分类号：TD17 文献标识码：A
引言
三维激光扫描是利用激光测距的原理，通过发射激光束形成大量激光点扫描被测物体，来获取被测物体表面三维坐标形成点云数据，来实现对实物的逆向建模.传统的测绘技术，使用RTK或全站仪对物体表面进行单点测量获得物体特征点和控制具坐标数据，利用三维建模软件绘制和渲染建模，测量点稀疏、效率低，难以呈现复杂的矿山信息。三维激光扫描技术为实景复制技术，每秒可测量数百方个点，并且来用非接触测量，具有速度快、精度高、真实感强，不受表面复杂程度影响等特点，可快速扫描矿山表面获得三维点云数据，并形成分辨率的矿山数字模型。
1 三维激光扫描仪的工作原理
三维激光扫描仪主要由电源供应系统、控制器和扫描仪等构成，通过将 CCD 与仪器内部控制等系统相集成，进而发挥出激光测距与扫描的功能。三维激光扫描仪的操作原理在某种意义上与全站仪器的测量原理基本相同，都是通过搭建空间的三角模型获取被测量物体的相关数据，如激光测距的间隔距离和水平方向的距离，进而通过运算计算出较为精准的三维坐标。在三维激光扫描仪中通过高精度的激光测距仪再加之激光的引导，将一定转速的发射棱镜保持其固定，进而通过激光测距仪发射激光，在被测物体表面产生反射，通过对观测点和测站点的距离计算，并结合水平方向和竖直方向的测量数据进行计算，最终得出高精度的三维空间坐标。
2 三维激光扫描技术应用领域
在测绘领域当中，三维激光扫描技术近年来应用不断普遍起来。特别是一些环境监测以及工程监测城市建设以及矿山采空区监测等应用越来越普遍。同时，三维激光扫描技术在五龙沟矿区采空区地面塌陷监测应用中发挥了重要的作用，大大提高了检测的数字化水平与可视化水平，为矿山生产提供了有效的指导作用。当前，伴随科学技术的不断发展，三维激光扫描技术也获得了极大的提升，而且计算机硬软件的不断发展和三维建模方面的研究逐渐深入，促进三维激光扫描技术应用更加普遍起来。三维激光扫描仪打破了传统的扫描方法，是继 GPS 定位系统后的又一项革新技术，通过在被测物体上建立云点模型，获取相关数据，实现对被测区域的全面了解和掌握，对实现矿产企业的现代化具有重要的意义。
3 矿山测绘中三维激光扫描技术的应用
现如今信息化的时代信息的储存与使用随着各类数据库的出现而变得方便灵活。对于矿山开发技术来说，技术人员也是在一步步不断地摸索中寻找着更加有利的开采信息，而这些信息的存储最好的方法就是建立数据库，以便能够应对随着开采技术地不断发展，探测的数据信息变得复杂多样，难以保留等难题。在对地质矿山勘察的时候，工作人员进行钻孔位置、钻孔方位或是勘察的地区的矿山的矿、岩情况等问题均可用三维可视化地质数据库所需的数据。
3.1 建立三维地质模型
在矿山地质勘查工作中，充分运用无人机三维摄影技术能够实现对矿山全方位的精准测量。并且在确保满足实际需求的情况下，无人机能够实现360°的无死角转换，在各个角度对矿山进行拍摄。这样一来，不仅可以保证整个矿山拍摄到的画面具有极高的完整度以及清晰度，还能够精确保存矿山地质的综合数据信息。
在此基础上，借助Severlyt技术将无人机所拍摄到的矿山画面拼接在一起，这样就能形成一个具体的三维地质模型。通过三维地质模型，不再需要人工对矿山地质进行测绘以及矿山地质数据的补充，能够直接将矿山的立体图像展示出来。不但能够在极大程度上减少人力和物力方面的非必要投入，与此同时还保证了矿山测绘工作的精度和效率，进而实现了3D可视化矿山地质建模。
3.2 数字线划图的获取
在几何校正，平差处理和图像数据处理的多重调整软件的基础上，可以获得矿山地区的三维模型。矿山地区地形地貌的三维建模为数据采集提供了基础。在此基础上，使用支持一定角度记录的数据处理软件来获取有关地形的信息，即数据采集。通过三维激光扫描仪对露天矿山搭建了相关的开采模型后，针对分辨率为1m的数字地面模型，就需要对其实现线划图。在这个过程中，相关的操作人员就需要利用三维激光扫描仪的高精准度的优势，利用操作将一些拼接模型生成数字线划图，进而为露天矿山的测量工作提供相关的数据参考。同时，三维激光扫描仪是的应用，还能够有效监测矿山各种各样基础设施的数据，如控制点、办公楼、井架、水塔等。可见，在矿山测绘中应用三维激光扫描仪具有效率高、精度高等优点。
3.3 数据库信息的存储
三维可视化地质数据库对矿山开采数据具体分析及归纳，对数据信息的具体要求包含以下四部分：①首先是对于空间坐标位置的建立，我们现实生活的空间为三位空间，对于矿山的勘察也是在三维空间中进行的，所谓的三维空间我们可以建立一个三维坐标轴来表示，即x轴、y轴、z轴。其中我们规定x轴y轴组成的xy平面用来表示在二维平面上的开采点，利用z轴来表示开采的最大深度。②在坐标空间建立完成之后，在空间坐标上计算坐标进行开采矿山时所需要的轨道。除此之外，在隧道开采时对于岩石的影响也可以作出相应的分析报告，与此同时可以对每一条可行的轨道编号。最后在计算机上呈现矿山开采空间的三维图像，对于矿山开采数据库的骨架基本建立完成。③在矿山开采时不同的地质。岩石的种类排列都是有所差别但也是有规律可循的，对于不同的矿石之间的练习我们可以推测出许多的信息。所以需要建立开采中岩石样本的数据库。④最后，不仅仅是只需要对开采前和开采中的矿山进行勘查，还需要对开采后的矿山进行分析，所以需要建立开采后的样品数据库。
3.4 空中三角剖分加密技术
在制图过程中很难避免环境因素对测绘工作的影响，例如植被因素。因为这些外部因素会导致无人机在倾斜摄影技术的使用过程无法满足实际的地面控制点测量要求，或者在制图区域中存在无法测量的盲点。此时，三角加密处理的校正特征被突出显示，并且三角加密处理和校正可以有效地补偿不满足映射精度标准的问题。三角加密过程的特点是使用某种软件来精确评估图像外部的方向元素并消除干扰因素，这不仅可以提高测量精度，还可以有效地改善不稳定地形的测绘条件。在完成三角加密处理的基础上，可以根据矿图中输出数据的要求生成DOM，DEM，DSM等模型。
结束语
综上所述，随着我国科技和经济的不断发展与进步，对矿山的开采工作也引起了足够的重视。将三维激光扫描仪应用与矿山的测量中具有十分重要的意义，能够在较短时间内获取较为精准、客观、全面的扫描数据，大大节省了人力和物力，提高了开采效率。因此，在后期的矿山开采过程中，应加强对关键环节和重点要素的控制，进而提出科学合理的措施提高三维激光扫描仪在矿山测量中的应用。
参考文献
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