三维激光扫描技术在矿区大坝沉陷监测中的应用.pdf

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1、第6期矿山测量NO．62014年l2月MINESURVEYINGDec．2O14doi：10．3969／j．iaan．1001—358X．2014．06．21三维激光扫描技术在矿区大坝沉陷监测中的应用郭超，李建委，冯华俊，赵京黔‘(1．北京中色测绘院有限公司北京100012；2．中交水运规划设计院有限公司，北京100007)摘要：文中介绍了当今世界最新的地面三维激光扫描技术。通过实例探讨三维激光扫描技术在矿区大坝沉陷监测中的实用性，并将监测结果与所测数据进行了精度比较，得出了一些有益经验。关键词：三维激光扫描技术；开采沉陷

2、监测；点云；配准；滤波中图分类号：TD327文献标识码：B文章编号：1001—358X(2014)06—0070—03在工程施工中，一个重要的内容是沉陷监测，其(2)主动性、实时性、动态性。不受周围环境气贯穿于矿区开采建设的整个过程。目前，矿区沉陷压、光照等条件限制，能实现全天候实时观测。监测的方法很多，伴随着新技术的不断出现，如何利(3)高精度、高密度、高数据采样率。用现场测出的数据快速、准确、高效、轻松地计算沉目前该技术主要应用领域包括：文物保护与重陷监测结果，就成了人们日益关心的问题。随着三建；逆向工程；虚拟现实；特

3、殊地形绘制与灾害分析；维激光扫描技术的出现，矿区沉陷监测有了新的更对象识别；森林和农业资源调查；通过与计算机视觉为快捷的途径。本文通过对新技术与传统方法的实和图形学结合，还可应用于影视特技、工业生产、国际测试对比，探讨了三维激光扫描技术在矿区沉陷防建设、建设设计等。监测中的实用性和适用性。2工程使用仪器1三维激光扫描技术本工程所用仪器为徕卡C10如图1，是目前世界三维激光扫描技术不同于传统测绘技术，它可上脉冲式三维激光扫描仪中扫描速度最快的。徕卡以对指定目标进行整体或局部的全自动高精度完整C10是最新三维激光扫描技术的代表

4、产品，完全一扫描测量，直接得到全景点三维坐标数据(由于得到体化设计，该仪器已经成为便携式的高端测绘设备，的扫描点非常密集，也被称为“点云”)，可以真实描具有以下突出特点：全景测量、高速、高精度；远距离述目标物体的整体结构及形体特性，并通过扫描点扫描、图形化的控制界面；功能强大的视频／照相采云逼近目标的完整原形及矢量化数据结构⋯。集、一体的数据存储；热拔插内置电池；双轴补偿器1．1测量原理等。三维激光扫描仪由激光扫描系统、激光测距系统和支架系统组成，测量原理是通过扫描头中的激光发射器发射出窄束的激光脉冲，经过水平和垂直反射镜

5、的旋转，使激光分别按水平和垂直方向扫过被测物体表面，通过扫描控制模块可以测量和控制每个脉冲激光发出的角度，距离测量模块可以测量激光从发出到返回仪器经过的总时间或相位差来计算扫描仪中心到被测物体的距离，按扫描原理可分为结构光法、相位干涉法和脉冲测距法三种。1．2技术优势和应用领域技术优势主要体现在以下几个方面：(1)非接触性。可用于测绘人员不方便达到的图1徕卡C10三维激光扫描仪位置和一些危险区域的信息采集。工作流程分三部分：70第6期矿山测量2014年12月表1提取点的坐标表2水准测量与三维激光扫描对比结果由表2可知，三维

6、激光扫描数据与水准数据较接近，平均误差为12mm，最大误差发生在序号10处，为25mm，满足开采沉陷监测精度要求，证明该项技术可以用于矿区开采沉陷监测。4结语本文介绍了三维激光扫描测量原理、技术优势及应用领域，并对某矿区大坝沉陷监测进行了实际应用，获得了大坝整体垂直位移形变结果图，将监测结果与水准数据进行了对比，结果符合开采沉陷监测精度要求，证明了三维激光扫描技术在矿区沉陷监测中的实用性和适用性。参考文献：[1]毛方儒，王磊．三维激光扫描测量技术[J]．宇航计测技术，2oo5，25(2)：l一6．[2]用犬伟．地面三维激光

7、扫描与RTK融合在开采沉陷观测中的应用研究[D]．徐州：中国矿业大学，2011．[3]郑德华．三维激光扫描数据处理的理论与方法[D]．上海：同济大学，2005．[4]唐蓉．基于海量点云的三维模型快速重建技术研究[D]．北京：北京理工大学计算机学院，2011．作者简介：郭超(1983一)，男，硕士，工程师，主要从事工程测量、GIS及三维激光扫描技术应用等工作。(收稿日期：2014—08—15)72