三维激光扫描技术在露天煤矿的应用初探

杨永祥（中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿  内蒙古鄂尔多斯  010300）

摘 要：本文主要介绍了三维激光系统的工作原理与分类，三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势.三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。通过这项技术，我们就能准确的掌握露天煤矿的实际情况。同时我们不可否定的是，三维激光扫描技术的确是一项非常可靠，让人们能够放心使用的技术。

关键词：露天煤矿；三维激光扫描；发展趋势；应用

一、前言

随着科学技术的快速发展，三维激光扫描在露天煤矿中的应用越来越广泛。三维激光扫描技术又叫实景复制技术，是测绘领域的一次重大改革。这项技术能够在最大程度上保证数据的准确性。与传统的技术相比，这项技术的特点就是精度高，实时性强，而且还能够适应各式各样的环境，在测绘采集的过程中，所得到的也是最准确的数据。而且在这项技术中，还应用了目前最先进的云计算。众所周知，露天煤矿有着工作范围大，现场环境恶劣的特点，所以用传统的技术很难得到准确的数据。三维扫描技术在露天煤矿中的成功应用，不仅提高了工人们工作的效率，还很大程度的减少了工作的强度，节约了生产所需的成本，因此，三维激光扫描技术对露天煤矿有着非常大的应用价值。

二、三维激光扫描仪的测量原理与分类

1.三维激光扫描仪的测量原理

三维激光扫描系统的主要部分是三维激光仪，数据处理软件和数码相机等配件。激光距仪、石英时钟、可旋转滤光镜、电脑和软件则组成了三维激光扫描仪。

三维激光扫描仪是无合作目标激光测距仪与角度测量系统组合的自动化快速测量系统,在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量,直接获得激光点所接触的物体表面的水平方向、天顶距、斜距和反射强度,自动存储并计算,获得点云数据。最远测量距离一千多米,最高扫描频率可达每秒几十万,纵向扫描角θ接近90°,横向可绕仪器竖轴进行360°全圆扫描,扫描数据可通过TCP/IP协议自动传输到计算机,外置数码相机拍摄的场景图像可通过USB数据线同时传输到电脑中点云数据经过计算机处理后,结合CAD可快速重构出被测物体的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据

2.三维激光扫描意的分类

由于扫描方式的不同，我们可以将三维激光扫描仪分为了两类，一类是脉冲式三维激光扫描仪和相位式三维激光扫描仪。

三、三维激光扫描系统在露天煤矿中的应用

1.超欠挖测定

由于施工环境和爆破工艺等因素对于煤矿开采的影响，煤矿开采的过程中，往往会出现超欠挖和顶板垮塌的问题，这样就会对我们的人身安全造成巨大的威胁。也正是因为这样的原因，所以在开采煤矿的时候一定要准确的测量采场超欠挖量，但是传统的测量技术并不能给我们带来准确的数据，而且还是一个非常耗时耗力的过程。所以我们就在这个方面的测定中应用了三维激光扫描技术。这一技术的成功应用，使得我们在测量的过程中能够准确的计算出超欠挖量。这样不仅可以得到准确的数据，而且还不费事费力，同时还能解决很多的安全问题。

2.边坡防治

基于我国的地理特点和天气因素，在露天煤矿的开采过程中。往往会因为地震、降雨和其他因素诱发崩塌和滑坡，这些因素的存在严重的威胁了生命安全，财产安全。那么就需要我们对此进行很好的防治，同样传统的方式已经不能很好的解决这些问题了。只是随着科技的发展，以及人们的不断努力和创新，我们成功的在露天煤矿边坡防治中应用了三维激光扫描技术，我们通过时时测量的方法，可以清楚明白的了解到矿区边坡的一些情况，这样就能很好对边坡进行防治，减少意外情况的发生。这项技术的应用，使得我们在最大程度上保障了员工的生命安全和企业的财产安全，并且得到了很好的使用效果。

3.采空区变形监测

三维激光扫描仪最重要的应用方向就是定时测量数据，并且对数据进行分析评估，这样就能排除采矿区的一切危险源。众所周知，在煤矿开采的过程中会形成一个采空区，那么由于这个采空区的存在，再加上各个方面因素影响，就容易造成采空区变形。采空区一旦变形，就会引起严重的矿下崩塌事件。所以这一因素的存在，也会严重的威胁到员工的生命安全。但是我们在应用三维激光扫描技术以后，我们通过三维扫描技术的云计算功能。就能实时监测到采空区的状态。即使采空区发生变形，我们也能及时的拿出解决的措施。这样高效率的方法，就能在很大程度上减少各个方面的损失。也正是因为三维激光扫描技术在露天煤矿中的广泛应用，再加上人们的不断努力和创新，我们已经把他发展成为一个可持续发展计划，也就是说，无论在什么样的环境下，我们都能应用这项技术对，露天煤矿的各个方面进行监测。这样不仅减少了生产成本的投入还能在很大程度上提高工作的效率。

四、结束语

    随着科学技术的快速发展，越来越多的高科技被广泛应用。尤其是三维激光扫描技术在露天煤矿中的应用给我们的煤矿开采带来了非常大的便捷，与此同时，我们会发现三维激光扫描技术来开展露天煤矿的测量工作明显优于传统的测量技术。随着煤矿行业对安全生产要求的不断提高，对数字化、信息化、智能化的设备需求也在不断增加，再加上三维激光扫描仪自身在技术上的优势，肯定能让其在将来的煤矿安全生产中发挥十分重要的作用，由于科学技术的发展迅猛，再加上三维激光扫描技术的快速发展，而且三维激光扫描技术是一项十分可靠、科学的技术，所以应该在煤矿开采中大力推广使用。

参考文献：

[1]顾丽霞、宋立民．三维激光扫描技术在露天煤矿测量中的应用[J]．《房地产导刊》．2013

[2]杨成秋、赵兆龙、胡瑞彪．浅谈三维激光扫描技术在露天矿的应用[J]．露天开采专业科技学术研讨会．2015

[3]陶学伟．三维激光扫描技术在露天矿测量中的应用探究[J]．《科技研究》．2014

[4]雷朝锋．基于三维激光扫描技术在豫北露天矿测量中的应用研究[J]．《测绘与空间地理信息》．2014