三維激光掃描儀在地質礦產的應用

儲云志

安徽省地質測繪技術院，安徽合肥 230000

1 三維激光掃描技術概述

三維激光掃描技術是科技界的一次新的革命，是在GPS定位技術之后的又一次重要的科技進步[1]。三維激光掃描技術又叫做實景復制技術，顧名思義，其對實景的捕捉功能是很強大的。三維激光掃描技術，是對傳統的單點測量的一次重大突破，在對實景進行測量的時候，具有明顯的高效率性和高精度性[2]。三維激光掃描技術可以獲得高分辨率的數字地形模型，因此在礦業發展中有很重要的地位[3]。三維激光掃描技術有很多的優點，比如其快速的測量，不接觸性，強的穿透性等，而且能夠實現對掃描物體的實時動態監測，其效果好，效率高，全自動化等優點，使得其應用的范圍更加廣泛。

2 三維激光掃描儀在地質礦產的應用

2.1 三維激光掃描儀的工作原理

三維激光掃描儀的主要組成部分包括掃描儀、控制器以及電力供應三個部分[4]。其中，掃描儀的組成主要有激光測距系統以及激光掃描系統，同時含有儀器的內部控制系統和校正系統。在儀器的內部，由2個同步反射鏡的高速和有規律的轉動，來改變激光脈沖發射體所發出的窄速激光脈沖的方向，依次掃描被測位置，由時間長短來計算路程的遠近。由掃描控制部分來控制和測量每個脈沖激光的角度，計算三維坐標。其工作原理圖如圖1所示。對于激光掃描的觀察數據，主要是水平方向的夾角α和天頂距值θ，由脈沖激光的傳播時間計算，根據路程公式計算從檢測到物體的距離S，以及掃描位置的反射強度I。一般的坐標劃分為橫向掃描面內的X軸，與X軸垂直的Y軸和Z軸（圖2）。由公式1計算得到激光點的三維坐標。

圖1 激光掃描儀測量的基本原理

圖2 測量點坐標計算

2.2 三維激光掃描儀在地質礦產的應用

三維激光掃描儀在地質和礦業方面的應用非常廣泛。在地質方面的應用，包括對地質填圖的編錄，在探礦工程方面的地質編錄，以及一些樣本的采樣編錄。通過三維激光掃描儀的使用，能夠對礦區的地形、地貌等進行掃描計算以及繪制，建立相關的數據庫。通過對地形地貌的測量繪制以及數據庫的建立等，可以使得一些后期的勘探設計，具體操作安排等都可以通過數據庫而得到信息，減少了大量的外出采集數據的程序，在室內就可以很好的完成，由此而極大程度的提高了工作的效率和精確度[5]。

三維激光掃描儀在礦業方面的應用也是非常廣泛的。在礦床的勘探方面，三維激光掃描儀能夠用于礦體取樣的指導，礦體礦床的質量評定，對礦體結構進行勘探預測，以及數據儲備和質量分析等方面的應用研究。三維激光掃描技術在礦山方面的應用也很多，對于礦山的數據處理，能夠采用三維激光掃描技術進行礦山的數據采集，繪制云圖，然后經過數字化的礦山軟件實現高效經濟的礦業工作。三維激光掃描技術能夠對巷道進行精確的三維測量，對于其修復變形監測等都具有實際的指導作用[6]。三維激光掃描技術能夠完成采礦設計，空區的充填以及安全方面的工作預測，對多個方面都有科學的指導意義。對于一些沉陷等事故，三維激光掃描技術能夠快速準確的檢測到，對安全生產提供強有力的保障。

3 結論

三維激光掃描儀在地質礦產方面的應用非常廣泛，其發揮的作用也是其它技術所不可比擬的。對于三維激光掃描技術的研究，在未來的地質礦產方面的應用，有深遠的意義。如何更好的進行地質勘探和礦產探測，一種好的方法是很重要的，其對于地形地質的研究提供有價值的參考，對于礦產的鑒別等，都有很重要的意義。相信在科學技術不斷的發展的道路上，三維掃描技術將會發揮自己更大的作用，其對于地質礦產的應用研究，將會有新的突破。

[1]毛方儒，王磊.三維激光掃描測量技術[J].宇航計測技術，2005，25(2)：1-6.

[2]張國輝等.基于三維激光掃描儀的地形變化監測[J].儀器儀表學報，2006，6(27).

[3]徐進軍，張民偉.地面3維激光掃描儀: 現狀與發展[J].測繪通報，2007(1)：47-50.

[4]宋宏.地面三維激光掃描測量技術及其應用分析[J].測繪技術裝備，2008，2(10).

[5]馬立廣.地面三維激光掃描儀的分類與應用[J].地理空間信息，2005，3(3)：60-62.

[6]范海英，楊倫，邢志輝等.Cyra 三維激光掃描系統的工程應用研究[J].礦山測量，2004(3)：16-18.