三维激光扫描仪技术在矿山土石方测绘中应用 陈昱良

三维激光扫描仪技术在矿山土石方测绘中应用 陈昱良摘要：矿山土石方通过三维激光扫描仪采集矿坑的表面数据，经过点云软件处 理拼接、剔除噪点、修剪、修补、采样、封装等过程得到与实景一样的模型，通 过模型建立细密的地表三角网，键入土石方起算基准面通过软件自身的体积计算 功能即可算出相应的土石方量。通过实体工程表明，经过三维激光扫描仪技术测 量的矿山土石方量，降低了外业的测量强度提高了工作效率，保证了土石方量的 计算精度，对于工程结算费用，消除业主方与施工方的关于费用争议问题起到重 要的意义。关键词：三维激光扫描仪；土石方量1 引言三维激光扫描技术是继GPS空间定位系统后出现的一项测绘高新技术成果。 其具有快速性，不接触性，实时、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自 动化等特性，被广泛应用于文物保护、土工工程、变形监测、测绘工程等方面。 它通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三 维坐标数据，通过日渐成熟的点云处理软件可以快速、大量建立物体的三维影像 模型提。将三维激光扫描仪技术用于土石方测量中，将会对土石方的测量精度及 降低外业工作强度都有着重大的意义。2 三维激光扫描仪土石方测量原理2.1 扫描基本原理三维激光扫描仪利用自身的坐标体系进行测量，也称之为扫描坐标系。它以 仪器中心为原点，以通过原点的竖直方向为Z轴，且向上为正，X轴与Y轴在垂 直于Z轴的平面内成右手系（如图3-1所示）2.2 关键技术 在外业场地大于扫描仪器测量半径的的情况下，需要对各站扫描数据进行拼接，参考美 国 FARO Fcocus 3D 三维激光扫描（图 3-2 所示）的操作流程，外业采集数据时，各站扫描一 般通过扫描标靶球（图3-3 所示）进行拼接。由于扫描点云密度很庞大，在低分辨率下点间距可以达到李密级别远远大于土方测量点 云密度米级别，针对此情况扫描参数选定标准如下：（1）若没有需要尽量禁止开启拍照功能； （2）保证识别标靶球的前提下降低扫描分辨率； 这样既能成倍的减少测量时间降低点云密度，提升内业处理效率，从而缩短整个土方测 绘周期。3. 工程实例 该工程是一个废弃矿坑，需要进行回填，矿坑直径约600 米，深度80 米。本案例采用美 国 FARO Fcocus 3D 三维激光扫描仪完成该项目土石方测量，扫描参数（如表 4-1 所示）将三维激光扫描技术应用于矿区的土方测绘，凭借扫描仪的毫米级点间距精度及先进的 各类点云处理软件，保证了矿区土方测量的精确程度也提高了外业的工作效率。三维激光扫 描技术也可提供三维模型浏览，对存在纠纷时能够提供二次还原展示，具有极高的灵活性， 增大数据成果的可信度。因此将三维激光扫描技术应用于矿区的土石方测绘，在成果精度、 成本控制、工作效率等方面都有着重要的意义。参考文献1 胡奎三维激光扫描仪在土方计算中的应用J 矿山测量,2013（1）:70-72.2 王鑫森，候金波，陈潇.地面三维激光扫描技术在土方测绘中的应用J.城市勘测，2016(4).3程效军，贾东峰,程小龙海量点云数据处理理论与技术M.上海：同济大学出版社,2014. 作者简介陈昱良(1991-05-01)，男，满族，籍贯：辽宁省辽阳市，当前职务：测量主管，学历 大学本科，研究方向：测绘工程。