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摘要 ：随着社会和时代的发展，我国进入了新的发展 阶段，各个领域都面临着不同的工作需求。金属矿测量作 为矿产资源勘查和开采过程中的重要环节，面临着诸多问 题，如工序繁杂、受限于资源分布等因素。本文介绍了利 用激光三维扫描仪提高金属矿测量精度的原因和对策。
关键词 ：金属矿测量,问题分析,研究建议
随着我国经济的高速发展，金属矿测量工作也迎来了 新的发展机遇。金属矿测量工作主要分为地表测量和地下 测量两部分。地表测量包括构造地质控制网的建立、地质 地貌的测绘以及对金属矿测量地表连通进行测量等 ;而地 下测量则主要涉及矿区及各类项目的施工监控和计量等。 然而，随着现代科技的飞速发展和金属矿测量工作的需 要，传统的测量技术已无法满足实际需求。因此，采用三 维激光扫描仪进行金属矿测量可以提高测量精度，对金属 矿测量的发展和施工起到重要的指导作用。
1 三维激光扫描技术概述
激光三维扫描技术是通过对目标进行探测，将激光发 射到探测区域，并通过旋转来确定目标的位置。通过对观 测数据进行分析，可以得到云点的三维空间坐标，从而推 算出目标的反射率。三维激光扫描仪是一种精度高的测量 方法，它可以快速计算出物体在空间中的位置和变化。相 比之下，传统的测量方法只能测量点坐标，无法对三维状 态进行快速计算。利用三维激光扫描仪进行金属矿测量， 可以实时监控目标的变化，有效地进行现场监控，并将采 集到的数据传输给计算机及分析系统。
随着三维激光扫描仪技术的革新，在机动交通工具 和飞行器上安装该装置，大大提高了激光探测的射程。传 统的点云检测方法无法获得精确的数据，而三维激光扫 描技术可以在任何位置进行扫描，确保采集的质量。此 外，三维激光扫描仪能够无需接触目标，直接对点云进行 扫描，提高了探测的安全性。同时，该技术还能实现对大 型物体的数据采集，具有较高的精度，使得三维激光扫描 数据更加直观。
2 三维激光扫描技术应用特点及应用优势
三维激光扫描技术在金属矿测量中的应用具有高精度 和较好的综合性特点。三维激光扫描器具备高频率的数据采集能力和快速的测量速度，每秒可以获取 120 万个点的 数据。相比于单点测量，这种高速度的测量可以获得更多 区域信息。同时，三维激光扫描技术在金属矿测量中受到 外部因素的影响较小。
传统的工程测量仪器使用无线方式传输数据，在气候 和外部环境等因素的干扰下容易出现稳定性和时延等问 题。而三维激光扫描技术可以有效防止传输延迟、数据丢 失和信号干扰。传统的测量方法和人造卫星测量方法都 是平面的，只能进行二维测量，无法满足金属矿测量的需 求，而三维激光扫描技术能与其他测量方法结合，提高效 率，并减少误差率。
将三维激光扫描技术应用于金属矿测量中，首先对目 标进行识别并测量相关数据，从而获得三维测量结果。根 据数据的发展趋势，可以有针对性地提出相应的对策，为 以后的实施提供技术支持。三维激光扫描技术的最大优点 是稳定性，它以固定的靶点为中心进行区域测量，得到完 整的测量图像。三维激光扫描仪可以快速获取三维点云数 据，大大提高了金属矿测量的工作效率。通过使用全站仪 进行位置测量，获取绝对坐标下的点云数据，并将其应用 于软件中， 可以从点云中提取数据并进行测量。
3 金属矿测量过程中存在的问题
3.1 图纸审核缺乏科学性
在实际模型的使用过程中，可以在电脑上实现。所获 得的点云数据可以与模拟软件相结合，为数据挖掘和管理 提供支持， 并精确绘制出剖面图和挖掘的物理模型。然而， 在金属矿测量过程中仍存在一些问题。首先是图纸审核缺 乏科学性。金属矿测量涉及众多环节和艺术，其中最基础 的是图纸的设计和审核。图纸的科学性和公正性可不断保 证金属矿测量工作的时效性、准确性和科学性。然而，在 矿山行业的发展中，尽管矿产测量工作有一定创新，但在 测量队伍建设和图纸审核方面仍存在不足。近年来，出现 了数字失误、图纸丢失、图纸信息错误等问题，严重影响 了金属矿测量工作的进行，并给后期的矿山生产工作带来 了巨大损失。其次是巷道标注不一致问题。由于金属矿测 量涉及许多巷道，设计者的设计必须非常密切。如果巷道 标注不一致，容易忽略一些金属矿，影响测量效果，并为 后续金属矿开采埋下隐患。
3.2 导线测量技术落后
在金属矿山测量工作中，设计阶段常常面临许多问题。 目前，引线检测在矿山中已引起广泛关注， 其核心问题是 ：
在进行线路测量时，由于缺乏知识和丰富的经验，以 及对工具和现场勘察的不足，工作人员在测量线路时往往 难以及时应对紧急情况。当发生紧急事件时，测量员必须 尽快抵达所需位置，因此没有足够的时间进行充分准备， 这就需要测量员迅速展开相关工作。如果在前期准备工作 上做得不好， 将严重影响金属矿产测量工作的进行。
记录数据方面，由于地下管线所处环境复杂，噪音较 大，操作也相当困难，很可能导致数据不完整、原始数据 不精确等问题。设备保养方面，进行测量时需要使用大量 设备，并且对工作要求较高。因此，工作人员必须保持足 够的专注力，并确保设备完好。然而，目前金属矿测量工 作中常常忽视设备的检修与保养，严重损害了设备的耐用 性和可靠性， 并在操作中出现问题。
3.3 测量设备落后
由于国内金属矿产勘查起步较晚，相关技术和仪器的 研制还不够成熟， 与世界先进水平仍存在较大差距。在实际 测试中，受到测试设备本身限制，易受信号、系统性能、设 备系统等因素干扰，特别是金属矿中的磁场信号对测量设 备的稳定性构成很大挑战， 可能导致测量数据失真的情况。
4 三维激光扫描技术应用
4.1 金属矿测量技术应用分析
三维激光扫描仪通过对空间目标进行全方位扫描，获 得精确的区域和目标数据。在物体模型重构之后，可生成 扫描技术。该技术采用无接触方法进行快速自动测试。相 较传统测量方法，三维激光扫描技术有较大提升。利用该 方法对目标资料进行分析，并结合散点坐标将其连接起来 形成立体信息， 从而使得资料更加可信， 具有较高可靠性。
利用三维激光扫描技术， 可以对金属矿进行精确管理， 查询分析矿产资料，并从金属矿的三维建模中获取数据。 通过对模型的分析，可以发现不同情况下的目标运动，从 而确保金属矿的安全。为了精确确认测点，在采矿开始之 前进行了初步测量。这种GPS技术在金属矿产测量中也是 一种精确的技术。金属矿信息的采集是提高金属矿综合质 量关键环节，利用计算机技术实现对金属矿安全生产的有 效控制。与常规金属矿山测量相比， 能有效节约测量工作。
4.2 数据收集
为了在实际工程中使用金属矿产的三维激光扫描仪， 我们需要从探测区获取资料，并利用数据技术将这些资料 转换成精确的影像，以改善影像的解析力和清晰度。该仪 器能够精确地扫描某一地区或对象，并在规定的范围内按照预先设定的控制线采集资料。根据卫星定位技术的要 求，我们采用“高相似点”对设备假定的区域进行扫描，并 将点云的信息结合起来生成点云影像，然后将其转化为横 断面和纵断面。为了确保资料的正确性，我们还使用全站 仪器对所采集的资料进行检验。
4.3 区域特征提取
在点云资料生成的过程中，可以利用坐标系的资料从 点云结果中获得更多的信息，从而丰富点云影像的资料。 还可以根据需要对公路进行分区，在各个站点采集点云资 料并将其分割出来。虽然这需要一些时间并且要划分不同 的地区，但它能够确保测试的精确度。我们在不同的地区 进行相似度检测，并决定邻近地区的位置，直到产生的资 料完全一致。使用三维激光扫描仪对坐标进行扫描，以获 取被测区域的特征值。同时，我们使用水平计和全站计来 建立坐标系统，以改善坐标变换的效果。通过比较三个坐 标系统和激光扫描资料，可以比较相同地区的坐标和位 置，从而实现在实际应用中的优越性闭环控制。通过多地 点的调查方式，我们可以合理安排外围控制点，以保证各 个站点与靶场之间的联系。当确定无误后，将点云的坐标 系统录入电脑中并进行图像处理。
4.4 井下和地面数据传输
在金属矿中，由于无法接收地面 GPS信号，导致信息 无法确认以及传输不稳定，因此需要采用三维激光扫描 仪在靶区进行工作。这一系统的安全且有效的运行至关重 要。因此，在数据传输方面，地下通信受到的环境影响较 小，而长距离通信受到限制。采集的点云数据数量庞大。
为了确保在复杂环境中稳定地传输数据以及保证无 人机安全且高效地工作，必须有稳定的数据传输和智能技 术。常规的金属矿测量方法已经无法满足金属矿的现实需 求。使用无人驾驶的 3D激光扫描仪，通过距离进行测量。 当遇到起伏不平的地形时，如果突然出现障碍物可能导致 设备无法避开并发生碰撞。
在不能自主飞行的情况下， 由于矿区空间有限、灰尘较 大、视野较差，给探测带来了困难。因此，在复杂的地下环 境中，必须解决无人机的避障问题，提高其安全性能，减少 实际测试中的操作难度。为了确保三维激光扫描仪的数据 精度， 必须对地面进行快速运动的扫描， 并采取闭合方法。
在扫描之前，以点云作为控制点的分布形式，便于后 续坐标转换，并将其与地图地形进行比较。利用扫描器按 照预定的路径进行扫描。这样的扫描程序能够很容易地实 现。这种高效率的工作方式可以克服传统测量方法的局限 性。扫描完毕后，通过USB接口将数据与扫描仪连接，自 动输出点云数据，并使用专用软件对点云数据进行预处 理。对预处理后的点云数据进行去噪、坐标变换、地形映射、图像输出等处理。为了验证地面地形的扫描数据，采 用三维激光扫描仪对区域进行快速扫描和覆盖。
在扫描之前，以目标集合作为控制点均匀分布，方便 后续数据的转换和与现有地图的比较。按照预定的路径进 行快速扫描，一个人就能很容易地完成。高效率的工作方 式限制了传统测量方法的操作。扫描后的点云数据可以通 过扫描仪的数据传输自动导出，点云的预处理采用专用软 件。最终通过软件对点云数据进行处理，包括坐标转换、 点云分类、图像输出等， 实现了三维建模的自动生成。
4.5 井下巷道扫描
金属矿巷道是开采前的关键环节，其施工直接影响后 续的设计与爆破工作。精确测量和建立模型是矿井设计工 作的重要基础，也是金属矿巷道建设工作的需求。为了更 好地反映隧道的状况，最佳方法就是采用激光扫描技术。 三维激光扫描技术可以快速、精确地测量点云数据，其中 包含着隧道的细节。这为金属矿山的三维激光扫描测量数 据提供了精度和可靠性的依据。工作流程与地表扫描相 似，唯一的区别在于目标的不同。使用专用软件对点云数 据进行预处理、降噪、创建三角剖分， 并建立模型。
4.6 矿山开采中的应用
金属矿测量中使用了一种新型的三维激光扫描器，通 过点云方式传输数据至各终端存储。通过对点云数据进行 消噪、透视和处理， 实现了数据的实时转换。同时， 使用三 维激光扫描仪充分展示了现代信息技术在金属矿产测量 领域的发展和应用，实现了科技和信息化的有机融合。这 不仅能够减少常规金属矿产测量项目的成本，还可以确保 测试结果的准确性和有效性。此外，它还促进了金属矿产 测量技术和三维激光扫描仪的进一步发展。
点云数据的处理主要是根据测得的三维空间坐标，通 过位置和扫描技术转换成其他空间位置。这种方法可以有 效地完成测量的参量变换，并通过扫描技术对测量范围和 角度进行限制。在复杂的地质条件下，利用 3D激光扫描 仪进行全方位、多个视角的扫描，可以获取与点云中相匹 配的全部空间数据。尽管三维激光扫描仪在金属矿产测量 中具有很高的准确性，但由于操作误差、测量点误差以及 点云计算方法误差等因素的存在，会直接影响测量点间点 云数据的资料。因此，在实际应用中，需要对多个云层的 多个点位进行细致的检查。
4.7 三维激光扫描在采空区的应用
三维激光扫描仪技术在测绘和测量领域有着极好的 应用前景，并且正在进一步发展。由于地下采空区的空间 结构复杂、外形不规则，并且缺乏 GPS信号，因此在无人 机上进行数据采集和定位存在一些困难。无人机的抗干 扰、航线规划和数据传输等方面也面临一定的挑战，无人机系统的软件使用也较为复杂，智能控制技术的应用也不 容易。通过采用三维激光扫描仪的数据采集与智能控制技 术，使得无人机能够在没有 GPS信号的情况下，通过导航 系统来判断设备的工作状态，从而实现高精度的姿态和速 度。然而， 在这种情况下， 无人机无法实现大范围、大深度 的自动探测。因此，必须采用三维激光扫描系统来进行抗 干扰，而常规的金属光束测量方法已经无法满足要求。大 部分情况下，需要使用无人机配备的激光扫描装置进行探 测。该扫描器利用激光距离来避免干扰，适用于简单且有 规律的环境障碍物。在地面条件复杂的情况下，突起的障 碍物是很难避免的。
若无法实现自动飞行，就需要由测量人员或操作者手 工进行扫描。由于采出区域有限，矿层下空采区的粉尘量 很大，这导致三维激光扫描仪的视野受限，使得探测和复 杂性不断增加。为了增强安全性并减少实际测量的困难， 在复杂地质条件下进行自动避让技术的研发是必要的。目 前，在陆地上无人机航线已经得到很好的应用，但在地下 空采区域的复杂环境下，无法实现完全的自主规划，因此 需要安装一个 3D激光扫描仪。
无人机飞行过程中存在障碍物，必须进行有效的路径 规划，以避免无人机无法有效操控和设备损坏，高效的线 路计划是非常重要的。矿区激光扫描系统的数据传输相对 稳定，但 GPS信号可能无法正常接收，并且缺乏有效的信 息校验，数据传输也不稳定。因此，只有装备有三维激光 扫描的无人机，才能够在高海拔地区安全高效地进行工 作。在数据传输方面，受外界干扰影响较大，信号传输受 限制。云数据点具有较大的采集能力，能够独立安全地工 作，并为科研提供稳定的数据传输，同时也为智能技术提 供有力支持，保证了在复杂环境中的远程数据传输。目前 市场上的无人机视觉技术还有待改进，而三维激光扫描技 术通过空间位置、特征检测、图像差分和最优方法实现对 周围环境的智能控制和实时感知。
使用 3D激光扫描仪全面应用时，需要安装 3D激光扫 描仪、光学传感器、红外照相机和电池。这将极大地影响 无人机的使用寿命，并且在操作过程中可能存在负荷增加 而产生的危险。因此，解决技术操作中的负荷问题是减少 无人机在三维激光扫描中负载的关键。
5 结语
总之，三维激光扫描技术是一种快速、准确的方法。 三维激光扫描仪不仅能够满足大范围测绘的需求，还可以 对采空巷进行物理测量。因此，在金属矿产测定中应用三 维激光扫描技术具有广泛的推广价值。
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