基于三維激光掃面的地質(zhì)快速測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究

胡文武

（華北地質(zhì)勘查局五一九大隊(duì)，河北 保定 071051）

地質(zhì)快速測(cè)量技術(shù)是地質(zhì)勘探的重要組成部分，考慮到礦區(qū)地理環(huán)境復(fù)雜，對(duì)地質(zhì)測(cè)量工作者的能力和技術(shù)提出了更高的要求，地質(zhì)工作者經(jīng)常在環(huán)境惡劣的條件下完成工作，除此之外，地質(zhì)工作者還必須具備高超的技術(shù)和扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，來提高地質(zhì)測(cè)量的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。本文基于三維激光掃面的地質(zhì)快速測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)通過激光測(cè)距來完成地質(zhì)測(cè)量，提高地質(zhì)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

1 地質(zhì)快速測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)

（1）設(shè)定待測(cè)距離參數(shù)。在礦山開采地質(zhì)測(cè)量工作中，地質(zhì)快速測(cè)量技術(shù)是礦山開采的關(guān)鍵，考慮到礦山開采中地質(zhì)測(cè)量工作的特殊性，要保證地質(zhì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)與工程質(zhì)量測(cè)量的細(xì)節(jié)相吻合，這一點(diǎn)為地質(zhì)測(cè)量后期的工作提供了技術(shù)保障。地質(zhì)測(cè)量工作的開展需要從整個(gè)工程的檢查入手，提高地質(zhì)測(cè)量工程資料的準(zhǔn)確性，來保證地質(zhì)測(cè)量的精準(zhǔn)度。從地質(zhì)快速測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)角度出發(fā)，通過設(shè)定待測(cè)距離參數(shù)來實(shí)現(xiàn)地質(zhì)快速測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)；從工程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)角度出發(fā)，測(cè)量過程中要盡量避免出現(xiàn)誤差以及漏洞[1]。地質(zhì)測(cè)量工程復(fù)雜且難度大，測(cè)量的技術(shù)涉及到的難點(diǎn)多，因此突出了地質(zhì)測(cè)量技術(shù)在工程中顯得格外重要，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性為地質(zhì)測(cè)量工程提供了可靠的技術(shù)支持。

（2）計(jì)算待測(cè)距離。由于三維激光掃面具有激光掃描時(shí)間短、能量集中、運(yùn)行功率大等特點(diǎn)[2]，因此，利用三維激光測(cè)量距離可以有效降低距離測(cè)量的誤差，基于三維激光掃面的地質(zhì)快速測(cè)量技術(shù)主要是利用礦體對(duì)三維激光的反射所得到的反射信號(hào)進(jìn)行待測(cè)距離的測(cè)定，待測(cè)距離計(jì)算公式如下。

公式中，d表示待測(cè)距離；c表示激光在礦區(qū)傳播的速度；t表示激光在待測(cè)距離基礎(chǔ)上的往返傳播時(shí)間。

三維激光測(cè)距工作原理圖見圖1。在地質(zhì)測(cè)量工作中，當(dāng)激光測(cè)距儀對(duì)準(zhǔn)礦區(qū)內(nèi)某一地質(zhì)目標(biāo)后，激光器就會(huì)發(fā)出三維激光束，經(jīng)過發(fā)射鏡頭將發(fā)散角進(jìn)行壓縮，激光發(fā)射時(shí)會(huì)有一小部分的激光束由反射鏡反射到探測(cè)器中作為激光束發(fā)射的參考信號(hào)，用來統(tǒng)計(jì)激光發(fā)出的時(shí)間。

圖1 三維激光掃面測(cè)距原理圖

根據(jù)上述待測(cè)距離公式可以直接計(jì)算出待測(cè)距離，再結(jié)合激光的往返傳播時(shí)間來研究基于三維激光掃面的地質(zhì)快速測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)。

（3）確定激光的往返傳播時(shí)間。激光的往返傳播時(shí)間直接影響待測(cè)距離的測(cè)定。通過激光測(cè)距儀測(cè)量的待測(cè)距離屬于雙倍距離，在實(shí)際計(jì)算過程中要取實(shí)際測(cè)量值的二分之一，由于地質(zhì)測(cè)量工作很容易受到外部環(huán)境因素的影響，并且激光測(cè)距儀本身很容易受到磨損，導(dǎo)致測(cè)定的激光往返傳播時(shí)間不準(zhǔn)確，因此確定激光的往返傳播時(shí)間可以保證待測(cè)距離測(cè)量的準(zhǔn)確性。

（4）實(shí)現(xiàn)多因素檢測(cè)。采用基于三維激光掃面的地質(zhì)快速測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)完成地質(zhì)測(cè)量工作，為了驗(yàn)證本文的技術(shù)對(duì)地質(zhì)測(cè)量的可信度，因此采用不同因素進(jìn)行檢測(cè)。

首先，礦區(qū)地質(zhì)所處的環(huán)境會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。地質(zhì)測(cè)量過程中，會(huì)受到環(huán)境當(dāng)中空氣的溫度和濕度影響，在測(cè)量之前要確保周圍環(huán)境穩(wěn)定，如果礦區(qū)環(huán)境惡劣，就會(huì)使地質(zhì)測(cè)量工作受到阻礙，影響待測(cè)距離的測(cè)定結(jié)果，因此，保證礦區(qū)環(huán)境穩(wěn)定可以有效降低地質(zhì)測(cè)量時(shí)外界因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，從而保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性。其次，從設(shè)計(jì)方案的工作人員態(tài)度和專業(yè)性出發(fā)，必須具備健全的專業(yè)知識(shí)，在了解地質(zhì)測(cè)量工作流程的基礎(chǔ)上理解測(cè)量工作的最終目標(biāo)，通過針對(duì)測(cè)量區(qū)域進(jìn)行實(shí)地考察，落實(shí)地質(zhì)測(cè)量技術(shù)方案，如果存在問題及時(shí)處理，從根本上保證地質(zhì)測(cè)量技術(shù)的可靠性。

2 實(shí)例驗(yàn)證

圖2 距離誤差與激光往返時(shí)間關(guān)系圖

通過以上對(duì)待測(cè)距離的分析研究，地質(zhì)測(cè)量部門應(yīng)該完善地質(zhì)測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)，為了驗(yàn)證基于三維激光掃面的地質(zhì)快速測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)比原始技術(shù)更強(qiáng)大，通過制定對(duì)比實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步證明。實(shí)驗(yàn)過程中采用型號(hào)相同的激光測(cè)距儀來完成地質(zhì)測(cè)量工作，為了方便分析結(jié)果，實(shí)驗(yàn)在不受溫度、濕度等其他環(huán)境以及外界因素影響的條件下進(jìn)行，選擇同一塊地質(zhì)，給予不同的激光往返傳播時(shí)間，分別采用本文研究的基于三維激光掃面的地質(zhì)快速測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)和原始地質(zhì)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行距離測(cè)定，比較兩種技術(shù)測(cè)量的距離與實(shí)際距離的誤差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

根據(jù)兩種不同技術(shù)測(cè)量的距離與實(shí)際距離的誤差關(guān)系圖可知，采用基于三維激光掃面的地質(zhì)快速測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)測(cè)量的距離與實(shí)際距離誤差很小，基本都在0.1km以內(nèi)，而傳統(tǒng)技術(shù)測(cè)量出來的距離與實(shí)際距離誤差很大，因此可以得出基于三維激光掃面的地質(zhì)快速測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量的目的。

3 結(jié)語

總而言之，作為一項(xiàng)先進(jìn)的地質(zhì)測(cè)量技術(shù)，不僅測(cè)量結(jié)果可靠，而且不論測(cè)量什么構(gòu)造的地質(zhì)，都可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單測(cè)量的目的，相比于原始地質(zhì)測(cè)量技術(shù)，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可以有效提高地質(zhì)測(cè)量的準(zhǔn)確性，以此來確保測(cè)量質(zhì)量和效率。本研究能為地質(zhì)測(cè)量提供可靠的技術(shù)支持，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。