三維激光掃描儀在礦區(qū)地形測量中的應(yīng)用

柏玉超

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

隨著現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，讓人們對數(shù)據(jù)的精確度有了更高的需求。三維激光掃描技術(shù)簡單易用、更直觀，可直接輸出人們想要的結(jié)果。三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用成為了一種趨勢，解決了礦企關(guān)于數(shù)據(jù)方面的難題，節(jié)省了大量的資本開銷與人力耗費(fèi)。而且三維激光掃描技術(shù)安全、可靠，對人體無害，測量方式更多變。在礦區(qū)地形測量方面，不僅提高了工作效率，節(jié)約了測量成本，而且讓測量更優(yōu)質(zhì)和簡單。

1 三維激光掃描儀的工作原理

三維激光掃描儀利用激光在空氣中運(yùn)動(dòng)速度恒定的原理，相較于傳統(tǒng)測量方法精度更有保證。利用激光運(yùn)動(dòng)速度恒定的原理，激光通過掃描儀射在被測物體上，通過反射回來的時(shí)間，利用光速計(jì)算出被測物體的信息。在礦區(qū)地形測量過程中，掃描儀通過快速旋轉(zhuǎn)，反映出被測物體密集的點(diǎn)，通過這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以快速創(chuàng)建出被測物體的圖像，包括線、面、體的信息。三維激光掃描儀有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，由激光照射裝置、接收裝置、時(shí)間計(jì)數(shù)器、馬達(dá)控制可旋轉(zhuǎn)的濾光鏡、控制電路板、微電腦、CCD機(jī)以及軟件構(gòu)成。掃描儀與相機(jī)的功能類似，只是相機(jī)是捕捉物體的色彩及形狀，而掃描儀是為了捕捉物體的空間位置坐標(biāo)。

2 使用三維激光掃描技術(shù)的意義

2.1 三維激光掃描技術(shù)的高效率

三維激光掃描技術(shù)采集數(shù)據(jù)更快，體現(xiàn)了其高效率的作業(yè)方式。通過旋轉(zhuǎn)，三維激光掃描儀每秒鐘可獲取成千上萬個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，可快速而精準(zhǔn)地繪制出被測物體的三維場景圖像。另外掃描儀對被測物體表面要求不高，可直接提取數(shù)據(jù)。另外在數(shù)據(jù)采集方面，掃描儀改變了數(shù)據(jù)采集的工作流程。傳統(tǒng)的測量方式太過復(fù)雜，流程過多，數(shù)據(jù)雜亂而龐大。這樣在采集過程中，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)混雜的現(xiàn)象，測試人員也更容易出現(xiàn)紕漏，消耗了大量的時(shí)間成本和腦力。但是通過三維激光掃描技術(shù)，采集數(shù)據(jù)更方便有效，也更加精準(zhǔn)。三維激光掃描技術(shù)形式更加豐富，包括手持掃描、車載掃描、船載掃描、記載掃描等。不同的工作場景，利用不同的掃描方式工作更加方便。

2.2 三維激光掃描技術(shù)更加直觀

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)測量中，數(shù)據(jù)往往是抽象而不易理解的，由于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)測量，只針對幾個(gè)重要的點(diǎn)，這樣就會(huì)很片面，如果采集坐標(biāo)點(diǎn)過多又會(huì)出現(xiàn)容易混雜的現(xiàn)象。在三維激光掃描技術(shù)中，數(shù)據(jù)的采集維度更多、更全面，全景數(shù)據(jù)都被測量，使數(shù)據(jù)更加直觀，讓礦區(qū)地形數(shù)據(jù)測量工作人員有身臨其境的感覺，工作更加直觀有效。

2.3 三維激光掃描技術(shù)成本更低

三維激光掃描技術(shù)相較于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)測量方法，在設(shè)備與技術(shù)上更加昂貴，但是從長遠(yuǎn)來看，它的花費(fèi)遠(yuǎn)比老式測量方式要少。

因?yàn)橥ㄟ^其得到的東西，使花費(fèi)的錢不值一提。三維激光掃描技術(shù)由于是全景掃描，這讓數(shù)據(jù)的采集一勞永逸，采集一次就獲得了所測目標(biāo)的全部數(shù)據(jù)，這大大節(jié)省了時(shí)間成本，讓工作人員不用反復(fù)的采集不同的數(shù)據(jù)。

因?yàn)槿S激光掃描技術(shù)軟件方面的特點(diǎn)，使數(shù)據(jù)是全局共享的，讓工作人員之間的溝通更加高效，協(xié)作起來更加便捷。又因?yàn)槠涓叨鹊木?，大?shù)據(jù)的處理模式，讓其收集的基礎(chǔ)信息品質(zhì)非凡。

這樣看起來，三維激光掃描技術(shù)是真正的做到了物超所值，不僅大大的提高了數(shù)據(jù)的精度，而且也讓工作人員的協(xié)作變得更加簡單。

3 現(xiàn)如今三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

改革開放以來，國家經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，礦區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迫在眉睫。比如管道的鋪設(shè)，要根據(jù)地形來選擇管道的行進(jìn)方向。如果通過傳統(tǒng)的測量方式作業(yè)的話，工作量太過巨大，而三維激光掃描技術(shù)直接可以掃描出一個(gè)可視的三維圖像，地形的變化盡收眼底。

測繪與GIS方面的應(yīng)用。有了三維激光掃描技術(shù)的幫助，在地理繪制方面的工作更加得心應(yīng)手，以解決GIS的問題。解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理決策等問題。

4 三維數(shù)據(jù)處理軟件的功能

三維激光掃描技術(shù)融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)的很多特點(diǎn)，與平常的計(jì)算機(jī)工作模式無異，三維激光掃描儀需要控制軟件和處理軟件的結(jié)合才能正常工作。

控制軟件是用來控制作業(yè)的，工作人員可以在控制軟件的幫助下，對工作中的具體內(nèi)容進(jìn)行調(diào)控，比如制定掃描范圍，設(shè)定掃描密度等操作。處理軟件顧名思義，是為了幫助工作人員處理掃描得來的數(shù)據(jù)。掃描得來的點(diǎn)云，要通過數(shù)據(jù)處理軟件觀看和處理，方便數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入到各類三維軟件中。

總體來說三維處理軟件和一般的處理軟件的區(qū)別在于，三維處理軟件是對三維模型的操作，對數(shù)據(jù)幾何的處理、對數(shù)據(jù)的渲染形成三維模型、對三維模型的操作更像是對實(shí)物的操作。數(shù)據(jù)處理軟件將硬件與數(shù)據(jù)密切聯(lián)系起來，對于三維激光掃描儀掃描的數(shù)據(jù)，需要數(shù)據(jù)處理軟件來處理，同時(shí)對于不同的數(shù)據(jù)，軟件也可以將其聯(lián)系起來。

5 三維激光掃描儀在礦區(qū)地形測量中的應(yīng)用現(xiàn)狀

因?yàn)槿S激光掃描儀的方便攜帶的特點(diǎn)，所以讓復(fù)雜的地形測量變得更加便利。三維激光掃描儀在礦區(qū)地形測量中應(yīng)用廣泛，對被測目標(biāo)進(jìn)行快速掃描并繪圖，讓復(fù)雜礦區(qū)地質(zhì)情況在圖中更加直觀、范圍更廣，便于操作、便于工作人員制定解決方案。對于高精度、細(xì)節(jié)化的場景，可以使用手持掃描儀，手持掃描儀便于攜帶、精度高。車載掃描儀可以對被測目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的掃描，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，節(jié)省了資本資源。對于大范圍的開闊環(huán)境，可以使用機(jī)載掃描儀，效率更高。如果是在室內(nèi)，需要不斷地移動(dòng)，還可以使用推進(jìn)式掃描儀。三維激光掃描儀的應(yīng)用，大大提升了工作人員的工作效率。

6 結(jié)語

改革開放以來，我國科學(xué)進(jìn)步的速度趕超很多資本主義國家，三維掃描方面的研究已達(dá)到世界前沿。三維掃描技術(shù)無疑已經(jīng)成為一種趨勢。高精度的數(shù)據(jù)成為社會(huì)建設(shè)的基礎(chǔ)，特別是像中國這種發(fā)展中國家，礦產(chǎn)資源大量開采，離不開這種高精技術(shù)的支持。