基于礦山地質(zhì)測(cè)繪的三維激光掃描技術(shù)研究

馬玉德

（安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院，安徽 蕪湖 241002）

在礦山地質(zhì)測(cè)繪過程中所使用的數(shù)據(jù)掃描方法，在其使用上都較為頻繁，手續(xù)也比較繁瑣，且獲取的準(zhǔn)確度也比較低，所以可以有效增加地質(zhì)測(cè)繪工程的測(cè)繪質(zhì)量，地質(zhì)測(cè)繪工作人員逐漸把研究中心開始轉(zhuǎn)移到了三維激光掃描技術(shù)。三維激光掃描技術(shù)在工程地質(zhì)測(cè)繪實(shí)際使用過程之中，具備較好的應(yīng)用價(jià)值[1]。三維激光掃描技術(shù)，即Light Detection and Ranging Technology ， 簡(jiǎn) 稱LiDAR，三維激光掃描與測(cè)繪技術(shù)，也可以被稱之為“三維激光掃描”或“實(shí)際環(huán)境二次復(fù)制技術(shù)”，即Three Dimensional Laser ScannerSystem，這是一種利用環(huán)境、角度、位移大小等屬性的建立間接獲得目標(biāo)物質(zhì)表層的三維立體坐標(biāo)體系進(jìn)行整合并高度準(zhǔn)確地恢復(fù)掃描物體的原貌，并可以迅速地獲得物體原始的測(cè)繪數(shù)據(jù)，以便達(dá)成直接從物體中進(jìn)行準(zhǔn)確的正向立體三維數(shù)據(jù)搜集以及模型恢復(fù)的技術(shù)。

1 基于礦山地質(zhì)測(cè)繪的三維激光掃描技術(shù)

1.1 測(cè)站拼接

ILRSY掃描設(shè)備中有一個(gè)用于儲(chǔ)存圖像的相機(jī)儀器，當(dāng)使用ILRSY掃描設(shè)備進(jìn)行拍攝任務(wù)的時(shí)候，就能夠很簡(jiǎn)便且順利得與周遭環(huán)境自行進(jìn)行匹配設(shè)置。利用軟件的增添按鍵將掃描設(shè)備掃描到的目標(biāo)設(shè)置文件壓縮包直接輸入軟件文件夾之中，就可以在右邊的可讀界面中讀取到完整的信息以及工作人員人為設(shè)置的感興趣數(shù)據(jù)信息[2]。假若說輸入的數(shù)據(jù)信息是錯(cuò)誤的，就能夠利用remove按鍵直接取消輸入操作。目標(biāo)區(qū)域的一些特定性能會(huì)對(duì)獲得的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量產(chǎn)生不利的直接影響。在掃描最開始階段，利用掃描設(shè)備控制文件夾對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行人為設(shè)置，這個(gè)時(shí)候也要求對(duì)掃描設(shè)備到掃描目標(biāo)的平均位移(簡(jiǎn)稱位移)和數(shù)據(jù)采樣距離這兩個(gè)重要性能進(jìn)行直接劃定。預(yù)期位移如果過大或數(shù)據(jù)采樣距離過小，都有可能會(huì)導(dǎo)致掃描時(shí)間太長(zhǎng)，間隙過密，而造成數(shù)據(jù)庫(kù)存過大，預(yù)期位移過小或數(shù)據(jù)采樣距離過大，就有可能會(huì)造成數(shù)據(jù)間隙過于稀疏，很多數(shù)據(jù)掃描不到，而造成計(jì)算誤差，進(jìn)而無法應(yīng)用到實(shí)際[3]。普遍狀態(tài)下，可以先讓界面自行預(yù)估一個(gè)適宜位移，按照這個(gè)位移再人為的進(jìn)行調(diào)整、修改，同時(shí)按照系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)精確度的高標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)對(duì)數(shù)據(jù)采樣間距進(jìn)行選擇。

1.2 坐標(biāo)的絕對(duì)定位

三維激光掃描技術(shù)在技術(shù)水平上是屬于新型技術(shù)范疇的，最近幾年來在地質(zhì)勘探中獲得比較明顯的影響，三維激光掃描技術(shù)對(duì)掃描結(jié)果準(zhǔn)確度的要求比較高，在整體應(yīng)用時(shí)期可以大大減少使用時(shí)間，有關(guān)技術(shù)人員有必要引起一定的注意，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行拍攝。按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的具體需求已知，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)之中需要對(duì)其工作性能進(jìn)行分析，按照目標(biāo)勘探的具體環(huán)節(jié)的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。以現(xiàn)存測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)作為前提，需要對(duì)周遭環(huán)境狀況提前進(jìn)行查看，得以發(fā)揮出三維激光掃描技術(shù)的最佳功用。因?yàn)檎w掃描工作實(shí)踐比較短暫，要求是在一秒以內(nèi)完成。在測(cè)繪過程中對(duì)其精準(zhǔn)度有一個(gè)比較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，需要做好掃描后續(xù)工作，完成對(duì)目標(biāo)的有效勘查與測(cè)評(píng)。原有測(cè)繪方法在實(shí)際掃描工作中有著非常重要的影響，由于人為因素的影響，測(cè)繪施工的限制范圍比較大，如果不提前進(jìn)行預(yù)測(cè)，就會(huì)造成測(cè)繪結(jié)果精準(zhǔn)度的失控。

1.3 數(shù)據(jù)編輯

為了實(shí)現(xiàn)掃描設(shè)備可以便捷、有效的完成掃描整體流程，需要應(yīng)可能的選擇在最適宜的溫度條件下，以及比較安穩(wěn)和和諧的環(huán)境下使用掃描設(shè)備。因?yàn)镮LRJY掃描設(shè)備是采取主動(dòng)發(fā)射三維立體激光的方法進(jìn)行掃描工作，因而掃描射頻通常情況下是不會(huì)對(duì)掃描結(jié)果造成不利影響的，可是卻可以對(duì)獲得的圖像信息產(chǎn)生一定影響。對(duì)礦山地質(zhì)進(jìn)行測(cè)繪掃描，背光條件下圖像的畫質(zhì)顯示不清楚，恢復(fù)的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)不方便的時(shí)候，因而在掃描過程中，需要在最大限度上考慮到現(xiàn)實(shí)光線的環(huán)境因素，以便于點(diǎn)陣信息進(jìn)行整合的時(shí)候與三維立體貼圖進(jìn)行比照。另一方面，盡可能不要在風(fēng)雪等惡劣天氣下進(jìn)行工作業(yè)，這是由于空氣中如果含有大量的水汽就會(huì)造成噪聲困擾，進(jìn)而增加了后期工作人員的處理難度；同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致掃描設(shè)備的主機(jī)與電源出現(xiàn)故障等問題，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本的增加，不利于正常工作的進(jìn)行。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為保證本文提出的基于礦山地質(zhì)測(cè)繪的三維激光掃描技術(shù)實(shí)施的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，實(shí)驗(yàn)論證采用相同地區(qū)的，具有相同礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行測(cè)繪論證實(shí)驗(yàn)。為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，采用傳統(tǒng)掃描方法，作為實(shí)驗(yàn)論證對(duì)比，對(duì)測(cè)繪成本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。其實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線如圖1所示。根據(jù)結(jié)果顯示可知，基于礦山地質(zhì)測(cè)繪的三維激光掃描技術(shù)相比于傳統(tǒng)技術(shù)，可以達(dá)到降低測(cè)繪成本，提高資源使用率。

圖1 實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)基于礦山地質(zhì)測(cè)繪的三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行分析，依托礦山地質(zhì)測(cè)繪結(jié)合機(jī)制，根據(jù)三維激光掃描圖像的獲取與取樣分析數(shù)據(jù)，對(duì)其獲取界面數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)論證表明，本文設(shè)計(jì)的方法具備極高的有效性。希望本文的研究能夠?yàn)榛诘V山地質(zhì)測(cè)繪的三維激光掃描技術(shù)提供一定的依據(jù)。