移動式手持三維掃描儀在井下測量中的應用分析

羅大偉，張志龍

（云南錫業集團大屯錫礦，云南 個舊 661021）

隨著充填、全面法采場的加速推進，充填近路、采空區測量資料的收集工作不斷增加，充填體積量的測量、計算、三維成圖等工作，給現有測量人員帶來了巨大的挑戰，如何提高工作效率，快速、準確完成井巷工程測繪工作及充填體積準確測量成為目前急需解決的問題。

1 傳統測量方法

傳統測量進路、空區采用全站儀碎步測量法及支距法測繪，采集時設站次數多，需要人員多，采集效率低，且數據為單點數據，無法全面反映空間信息。

2 移動式手持三維掃描儀測量

2.1 儀器

采用英國GEOSLAM手持便攜式ZEB-REVO三維激光掃描儀，該儀器具有SLAM系統，支持移動式實時快速測量，獲取高精度、高質量的三維點云數據，主要由激光掃描頭、主機，電池三部分組成。掃描頭重量1kg，測量距離30m，掃描范圍270°×360°。

2.2 工作原理

通過激光測距原理獲取儀器中心到掃描物體的距離、同時測量掃描物體返回的橫向掃描角度值φ和縱向掃描角度值ω，通過SLAM算法完成空間數據的相對關系匹配。

2.3 實施步驟

①規劃好數據采集路線，完成初始化開始獲取點云；②使用數據下載功能下載點云數據；③借助GeoSLAM軟件做數據預處理；④利用Reconstructor軟件做數據拼接、降噪和坐標轉換導出數據；⑤利用3DReshaper軟件生成模型和封裝模型導出DXF格式文件。

2.4 實施成果

同時對多條進路進行路徑規劃，對采場外的三個測量控制點（用于坐標轉換）掃描后，以人正常行走的速度在進路中掃描，即可完成數據的采集，如下圖1、圖2：

圖1 路線圖

圖2 點云數據

獲取數據后，通過軟件對點云的抽希、降噪、封裝后即可完成模型生成。即可在三維軟件中完成充填體積、空區體積的計算。如圖3、圖4：

圖3 充填進路掃描模型圖

圖4 采空區掃描模型圖

3 精度評定

對整個掃描區域的空間位置進行了評定，在掃描時通過立棱鏡桿獲取全站儀控制點位置，兩組數據比較，得出最大點位相差為±0.08m，滿足生產要求。

4 移動式手持掃描儀的優勢

（1）提高工作效率，節省人員投入，傳統測量，每一條采礦進路設站、測迎頭控制采用支距法或全站儀碎步測量法，測量1條采礦進路3個人用時30分鐘，手持掃描儀開機后1人以正常的速度行走采集數據，用時僅5分鐘。

（2）全站儀測量為單點數據，有限的點生成模型精度差、體積不準確，而掃描儀海量的點云數據生成模型精度高、體積更精確。

5 結論

移動式手持三維激光掃描儀能夠快速獲得空間的點云數據，叫設站式的掃描儀更加方便、靈活，獲取的空間數據更加準確，適用于特征點明顯的井下巷道、空區測量工作，能夠大大的提高測繪工作效率，節省人員。但對于特征點不明顯的直伸形巷道掃描精度偏差大，精度無法滿足要求。