摘要：本文结合三维激光扫描技术原理，进一步分析矿山测绘中三维激光扫描技术的应用优势，并从数据采集及处理、三维立体化测绘矿区、浏览及量算矿区Web点云等方面，阐述三维激光扫描技术在矿山测绘中的具体应用，以期实现进一步提高矿山测绘工作水平与质效的同时，也为我国矿山测绘行业可持续发展提供强有力技术支撑，充分满足我国社会经济发展需求。

　　关键词：矿山测绘；三维激光扫描技术；点云数据

　　相较于传统测绘技术，在提升测绘工作效率、数据采集精准度以及信息获取便捷性等方面，三维激光扫描技术的应用优势远超前者，将其有效应用于矿山测绘中，不仅能够弥补传统测绘技术存在的不足，又能为实现矿山项目现代化、数字化建设提供强有力技术支撑，并保障矿山开采作业全过程安全性、高效性。三维激光扫描技术如何在矿山测绘中合理应用，是目前各相关人员需要考虑的问题。

　　1三维激光扫描技术原理

　　三维激光扫描技术，也称之为“实景复制技术”，非接触式对目标物体进行高速激光测量，是三维激光扫描技术在实际应用中明显优势，能够将过于复杂的现场环境或空间内存在的目标物体在短时间内进行快速扫描，被测目标物体表面的水平方向、天顶距、斜距等指标信息均可通过直接捕获相应激光点进行准确获取，再利用数据智能化存储和运算，即可实现将点云信息相对完整地获取。并在计算机等相关设备及软件的支持下，将点云数据进行处理，可以满足在较短的时间内将被测目标物体的三维模型等完成重构，并绘制成各种图形。三维激光扫描技术与矿山测绘工作有机结合，对当前矿山测绘工作水平进一步提高有着重要作用，同时也能充分保证数据采集全过程精准性，弥补传统测绘技术在现代测绘工作中存在的不足之处。

　　2矿山测绘中三维激光扫描技术的应用优势分析

　　2.1有利于促进矿山测绘工作效率提升

　　三维激光扫描技术在当前矿山测绘工作中有效应用，不仅能够促进测绘工作效率与质量进一步提高，对加强矿山管理也能起到一定作用。相较于传统测绘技术，三维激光扫描技术可以实现在最短的时间内将被测对象的相关信息快速获取，目标范围内的大面积空间信息高效、准确的获取需求也能充分满足。同时，该项技术在实际应用过程中不会受到外部客观因素干扰，前期准备较为简单，既能保证矿山测绘工作任务高质量完成，又能简化原有过于复杂和繁琐的测绘流程。

　　2.2有利于促进目标数据采集过程精准度提升

　　基于三维激光扫描技术在矿山测绘中的应用，虽然被测目标物体与扫描仪器距离较远，但仍可以保证将实际误差控制在允许参考的范围内。从目前矿山测绘工作情况来看，利用扫描仪器获取中远距离的点云数据时，其单点精度能够控制在毫米级，并可以根据测量目标物体属性选择与其精度要求相符合的扫描仪器，三维激光扫描技术在单点精度控制方面仍与全站仪存在一定差距，但其模型化精度却得到大幅度提升。

　　2.3有利于实现相关信息更加便捷化的获取

　　以三维激光扫描技术为核心，激光扫描设备被广泛应用于现代测绘领域中，且大部分扫描设备均具备数据自动化传输功能，有助于相关人员通过互联网将数据信息向接收设备快速且完整的传输，减少人工收集与传输数据的工作量同时，也有利于实现被测目标物体相关信息更加便捷化的获取，全面提高矿山测绘工作水平。

　　3三维激光扫描技术在矿山测绘中的具体应用

　　3.1数据采集及处理

　　3.1.1外业数据采集

　　GeoSLAM手持三维激光扫描仪是现阶段矿山测绘工作中较为常见的测绘仪器，该测绘仪器在实际应用过程中，可以满足300m范围以内的扫描作业需求，同时仪器扫描精度也会随着现场扫描距离增加而逐渐降低。为了避免受到扫描精度降低而营销测绘结果准确性，就需要测绘人员在正式开展外业数据采集工作前，做好针对测绘区域的勘察工作，再结合勘察报告确定扫描仪与标靶在测绘区域内的具体位置，以此保证扫描仪与标靶位置定位准确性、科学性。以测绘区域面积以依据，分块处理测绘区，不仅可以确保整个测绘过程精确度，又能避免出现矿山地形图测绘精度与规定要求的比例尺不符情况，并促进矿山测绘工作效率提高。通常情况下，对扫描仪与标靶的各自位置进行确定时，必须要保证测绘区域能被扫描仪完全覆盖，确保外业数据一次性采集完成，以此在最短的时间内快速完成外业数据采集任务。待各测站的扫描任务完成后，对扫描数据的质量进行检查与核对，确认所扫描的数据是否符合矿山测绘工作基本要求，若存在扫描数据与实际情况有较大偏差情况，则需要立即对测绘区域进行重新扫描，防止发生最后扫描获得数据质量不符合相关比例尺要求的情况，要从根本上保障后期矿山地形图测绘精度。

　　3.1.2三维点云数据去噪

　　激光扫描仪在数据采集过程中应用时，极易受到设备故障、外界客观因素（空气中粉尘含量过多、移动的人员及车辆）等干扰而导致明显的噪音点在云数据内出现，噪音点并不具备利用价值，同时也会对后期数据处理效率带来较大影响，直接延缓整个矿山测绘项目进度。因此，去噪是三维点云数据处理环节中极为重要的一项工作；在科学技术水平不断提高的支持下，使目前测绘工作中涉及使用的扫描设备性能也愈加完善，大部分扫描仪器均可以满足在原始数据读取环节，利用自带软件将空气中所留存的噪音点进行智能化去除的需求，有效解决了以人工方式繁琐去除数据中存在的噪音点问题，促进三维点云数据去噪效率进一步提升。

　　3.1.3拼接点云数据以及坐标转换

　　一般情况下，测绘人员难以实现在矿山测绘中利用一个测站点完成对构造极为复杂物体表面的全方位扫描，遮挡是扫描过程中较为常见的问题，如围墙、植被等在扫描过程中均有可能将被测目标物进行遮挡，致使被测目标物表面扫描不完整。针对地形复杂的矿山区域开展扫描工作时，极易因扫描仪器无法做到垂直视场而导致高处边坡等构造位置未能正常扫描。基于此，为保证被测目标物扫描完整性以及保证扫描工作效率，测绘人员需要在测绘区域内先完成不同站点的搭建工作，再进行扫描；或利用专业的地面扫描仪器辅助完成特殊地形的扫描任务，既能有效规避上述情况，又能保证扫描数据精确度。当利用扫描仪器在测绘工作中扫描各站点时，其中扫描仪器位置为零点的坐标系内均为点云数据，相对独立化是各站点扫描数据明显的基本特征；进而在同一个坐标系安置从各站点扫描所得的点云数据，以此获取重构目标物体的三维空间点云，实现点云数据合理拼接。

　　现阶段，该类型扫描仪器内置均有安装GPS、电子罗盘，可以保证被测目标物体在扫描过程中将各站点方位及大地坐标进行精准记录，但并不能确保采用上述方法获得的坐标信息符合后续数据拼接对其精度的要求。因此，将RTK等工具应用于扫描工作中，实现对测量扫描站点坐标的精准把控，并将控制点坐标信息向专业处理软件中传输，即可在短时间内快速完成点云数据拼接以及坐标转换。其中控制测量扫描站点的过程极为繁琐，加上矿山测绘中预留给地质调查的时间相对较少，无法做到对扫描站点的精准大地坐标同步获取，仍需要拼接处理点云数据。根据物体几何特征及标靶对点云数据进行拼接处理，是当前较为常用的点云数据拼接处理方式，在数据拼接处理过程中，相关人员需要提前准备好拼接处理所需的几何特征数据，待该环节准备结束后，利用多站点平差功能完成高精度数据拼接处理任务。具体操作如下：①提供一个距离半径，软件以该距离半径数据为依据进行全面搜索，同时在此期间完成精平差；②渐进式将搜索半径进行减少，以此实现不断提高精平差结果准确度，将误差控制在允许参考范围内。在矿山测绘中地质调查所获得的三维激光点云数据，其误差值若能控制在1cm左右，即可满足点云数据拼接的精度要求。

　　3.1.4信息提取及等高线生成

　　利用三维激光扫描仪对矿山测绘区域内的点云数据进行获取时，会将被测目标区域地表的全部信息包括进来，使点云数据中既有矿山测绘区的地形地质信息，测绘区域内的房屋、植被、树木等信息也会存在，导致点云数据中有大量噪声出现。因此，测绘人员需要过滤并去除与地形地质无关的信息，可以充分保证矿山区域地形测绘工作效率和质量。其中用Cyclone软件是现阶段测绘工作中较为常用的辅助工具，能够通过Cyclone软件精准过滤及剔除非地形、地物数据；待非地形、地物数据过滤及剔除环节结束后，可利用CASS专业软件并按照设定的等高间距以手动测绘的方式完成区域中的高程点数据，即可等待等高线自动生成。对自动生成的等高线图形与地物图进行相互叠加处理，再对其进行最后的编辑加工处理，该环节主要是将等高线图形存在的残缺、扭曲等情况进行处理，同时参照扫描图片，对人工改动的地方进行对比，确认是否存在偏差，待确认无任何问题后，方可进行高程注记点添置，按照相关标准要求制作图框，确保地形图足够完善。

　　3.2三维立体化测绘矿区

　　3.2.1基于三维激光扫描技术应用，实现矿区地表三维模型合理搭建

　　在矿山测绘中有效应用三维激光扫描技术，不仅可以为准确且合理地搭建矿区地表三维模型提供参考数据，又能将在扫描目标范围内相关建筑设施的点云数据高精度获取，从根本上保证矿区地表三维模型搭建可靠性。搭建三维模型过程中可以利用专业软件实现对不同模型属性的合理确定，既能为矿山项目管理提供可靠的参考信息，又能保障矿山项目按照既定进度实施推进。此外，将索引目录在搭建的模型中进行导入，方便工作人员查阅与矿山项目相关信息的同时，对矿山生产管理数字化建设也有着积极的促进作用。

　　3.2.2基于三维激光扫描技术应用，实现矿区地下巷道情况直观呈现

　　在矿山测绘中合理应用三维激光扫描技术，对矿区巷道相关信息进行全面采集，也能根据局部微小变化完成精准性扫描任务，保证点云数据具体获取，提升后期模型搭建准确性，以此将矿区巷道的实际情况更加全面地呈现。测绘人员也可以借助激光扫描仪，对矿区巷道中的真实生产状况进行动态化掌握，将矿区地下巷道情境更加清晰、更加直观的呈现。在该项技术支持下，矿区地下巷道内现有设备及设施均可进行扫描，并为其搭建相配套的三维模型，方便作业人员实时掌握地下巷道内设备及设施的运行情况，及时处理存在故障问题的设备及设施，充分保障地下巷道内各项作业安全性。另外，对地下巷道模型进行合理利用，能够满足从立体化层面上精准定位相关人员所在位置，掌握且当前状态；或者将相关的监测设备在模型内进行安装，对地下巷道实际情况进行监测，一旦监测到异常情况时，即可在第一时间内发出警报信号，进而实现立体化、可视化监测管理矿山生成情况，进一步提高矿山管理水平。三维立体化模型在矿山项目管理中使用时，也能为培训相关人员尽快熟悉矿区提供方便，避免因个人安全生产知识掌握不充分而引发一系列风险隐患。

　　3.3浏览及量算矿区Web点云

　　充分发挥三维激光扫描技术优势，实现对矿山点云信息全面且快速的获取，利用激光扫描仪所配置的照相设备对矿山的纹理信息进行清晰采集，并借助专业的软件对上一环节所获取的数据进行规范化处理，再进行Web点云生成，以此实现将矿山生产实际情况更加真切地呈现。其中互联网技术是实现三维激光扫描技术优势在矿山测绘中得以有效发挥的重要依托，决定着当前矿山的真实情况是否能够以三维立体化的形式进行呈现。Web点云除了可以满足将矿山真实情况足够清晰展现的要求以外，也具备将矿山区域的实景颜色进行具体化处理的功能作用；再加上该项技术在量算方面有着良好应用表现，通过运算所获得的结果其适用性较强，对实现精细化管理矿山项目有着重要作用，将可靠的数据提供给矿山项目管理工作，促进矿山生产管理工作效率与质量得到整体性提高。

　　3.4矿区开挖体积精确统计

　　基于三维激光扫描技术应用，可实现在短时间内对露天矿现场开挖情况快速掌握。该项技术具体应用时，需要将扫描目标区域进行定时处理，使不同作业时期所生成的数据信息均可在模型上直观地呈现。深入分析叠加处理后的数据，有助于将某个时间内所产生的变化情况快速探查，达到对矿区开挖体积精确统计目的，同时将获取的数据妥善保存，为后期开展开采作业提供参考依据，确保矿山开采作业开展合理性、科学性以及安全性。

　　3.5数字化管理矿山采空区

　　各地区矿山生产力度持续增加，与现阶段我国社会经济呈迅速发展趋势有着密切关联，虽然矿山开采能够创造更多经济效益，并满足社会经济发展对资源的需求，但矿产资源开采后所留下的采空区也越来越多，若未能妥善管理矿山的采空区，必然为后期矿山安全生产埋下诸多隐患，威胁开采人员生命安全。基于此，将三维激光扫描技术在矿山测绘中合理应用，实现对矿山采空区实际情况的准确且全面的掌握，为采空区制定针对性管理方案及措施提供参考依据。应用该项技术开展现场扫描工作时，扫描仪器无需通过接触被测量目标物体，即可高效完成对被测量目标物体的查找，有效解决了传统测量方式必须通过与目标物体直接接触后才能掌握其实际情况的问题，在极大提升了采空区管理工作效率的同时，也能更加精准地把握采空区变化规律，实现全过程可视化监测矿山的采空区，积极促进我国矿山项目管理数字化、现代化建设。

　　4结语

　　随着科学技术水平不断提高，为矿山测绘技术成熟化发展提供了十分有利的条件，相较于传统测绘技术，三维激光扫描技术在矿山测绘中的合理应用，不仅有效弥补了前者在测绘精度、测绘效率等方面存在的不足，也能充分满足高危地区测绘作业的各种需求，并保证矿山测绘全过程安全性以及测绘作业连续性。但仍需要进一步完善对点云数据处理等相关技术的完善，有利于将三维激光扫描技术的应用价值最大限度地发挥，从而助推我国矿山测绘行业高质量发展。