摘要：随着科学技术的不断发展，三维激光扫描技术的应用也愈发广泛，在测量过程中应用该技术能够对被测物体进行快速扫描，然后为相关工作人员提供精准度极高的点云扫描数据。在矿山地质测量过程中，三维激光扫描技术能够对边坡安全进行监测、对基础地质进行测绘、研究地质的露头，并了解地质的接缝情况。本文便对三维激光扫描技术在矿产地质测量中应用进行深入分析。
关键词：矿产；地质测量；三维激光扫描技术；应用
三维激光扫描技术比传统的测量方式精度高、工作效率高，应用在多种行业之中，尤其是在矿产方面的测量。矿产所在地的地形较为复杂，且存在其他的影响因素难以进行有效测量。但是，应用三维激光扫描技术便能够利用激光放射，精准采集测量数据，且该技术的工作范围相对较广，能够提升测量工作的效率，降低测量工作人员的负担。
一、三维激光扫描技术及发展
（一）三维激光扫描仪
三维激光扫描仪可以根据不同的扫描地点进行区分，一共有三种，分别是：机载（或星载）激光扫描系统；便携式激光扫描系统；地面型激光扫描系统。在对矿产地质进行测量时需要采用地面型三维激光扫描系统，三维激光扫描仪系统由三个部分组合而成，分别是：扫描仪、设备控制器、电源供应系统。下述内容中会对其应用进行实例分析。
（二）三维激光扫描技术的发展
1、三维激光扫描硬件的技术进步
首先是扫描速度得到了提升，之前为每秒几千点，现在为每秒几万点，数据采集的时间得到了有效的缩短，提升了扫描的工作效率，同时保证野外环境下也能够进行数据的安全采集；扫描结构由分体式转变为一体集成式，该种扫描结构由：扫描电池内置、高分辨数码相机、高分辨触摸屏，操作十分简单，操作也十分方便；视场角由几十度发展到全景扫描，能够减少扫描架站的使用，让操作更加便捷，且能够有效减少数据处理，提升工作效率；扫描仪已经实现了细微扫描点的测量工作，扫描仪的使用范围也预防广泛，除了矿产行业之外，企业各行业领域也都能够应用。
2、软件进步技术
随着科学技术的进步，算法程序得到了有效的完善，部分扫描软件现已经可以处理并储存十几亿点的数据信息了，扫描软件性能的提升与变化让人们的数据处理工作更加精细化、便捷化；扫描技术可以满足多个行业需求，不仅能够准确的测量地形，还能够完成建模和二维线条提取的多种功能。现阶段，三维激光扫描技术被应用在建筑结构测绘、工业设计、地形测绘、文物保护、地质测量研究之中。尤其是在地形和地质的测量工作中，应用三维激光扫描技术能够让测量工作更加简便，且拥有易操作、不受环境影响、测量结果准确度高、信息全面、后续处理简单等特点。
二、点云数据的处理
点云数据是指一个三维坐标系统会根据具体方向拥有一个坐标集，其目的是为了以点的方式记录扫描仪所扫描的物品，每个经过扫描的点都会有立体坐标，在收集整理点云数据过程中需要做好以下工作：消除杂音、所视角对其、简化数据、多视图三维重建。消除噪音是为了消除影响计算的多余数据。比如，在矿产地质扫描过程中采集到茂密的植物，这就是不必要的数据，可以通过消除杂音的方式将其进行消除工作。点云简化数据顾名思义就是将采集到的大量数据进行简化处理，因为在测量过程中收集到的数据量是巨大的，若是对所有的数据进行分析，无疑会增加测量工作人员的工作量，因此需要将重复的、无用的信息进行简化，让数据分析工作更加简便。简化数据并非只是将数据删除，而是要求在数据删除后依然保持良好的视图，删减后不会对数据的精确度带来影响。数据简化方式一般有两种，一种是平均精简，主要是将云数据分为若干个小组，然后从每个小组中进行相关数据的抽取；一种是按距离精简，通过特定距离来删除，但要保持点和点的距离始终是高于特定数值的。
多视图三维重建的目的是为了让测量目标的样貌重现，为实现这一目的简化数据是关键：在上一步骤简化数据基础上可以获取有效数据，然后通过扫描的形式获取重建后的视图，需要注意的是，重建视图必须要符合重建原则，不能根据直觉进行视图的重建工作。根据重建规则对三维视图进行重建之后便可看到被测目标的真正样貌，然后便可使用采集到的点云数据解决其中的问题。
三、三维激光扫描技术在矿产地质测量中的应用
（一）监测边坡安全
边坡破坏预测、破坏状况分析、预防边坡破坏组成的三维信息构成了整个边坡的安全，对边坡安全的监测是必然的。在利用三维激光扫描技术，对发生边坡灾害的前后进行地质测量的目的是为了防止边坡被二次破坏而进行的二次破坏预防，同时还能对边坡产生的威胁性产生破坏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆利用三维激光完成数据收集工作后，进行模型构建可采用DEM和TIM软件，并进行有效的坐标转换，之后便可进行以下分析：比较重合的平面图；比较重合的等高线；比较重合的断面图；比较断面图的差分；利用DEM技术分析变化位置的数据。三维激光扫描技术在矿产地质测量工作过程中可应用到变频灾害、安全检测、加固方案之中，其应用效率高且能够直接获取相关数据。
（二）研究地质露头
三维激光扫描技术在地质露头中主要应用在以下几个方面：露头三维模型获取、地质灾害预防、提供准确数据、地震研究。三维激光扫描技术中内设相机可提升数据的清晰度，让后期信息分析的准确度更高。其该种软件还可构建彩色的Mesh模型，让三维空间的点、线、面、体等信息的获取更加清晰，然后直接运用DXF格式把相关的数据导入灰绘图之中，提升数据精确度和分辨率，减少野外收集时间，提升信息完整性。
（三）测绘基础地形
运用该基础进行基础地形的测绘需要使用后期处理软件才能获得精确度较高的地形图。首先在扫描过程中需要充分了解周围地形特点和环境，然后布置好三维激光扫描仪器的位置，并设置分辨率，将所需扫描的站点控制在具体范围之内，并设计好站点的地理坐标。在进行输出拼接过程中需要将其转换至地理坐标之内，让扫描站点处于同一坐标，Cyclone软件可实现该种要求，实现各个站点的统一控制管理。利用软件内特有功能，合理提出建筑物和植被，构建TIN网后并对其进行优化，然后在此基础上生成相应的等高线。
（四）研究地质裂缝
地质测量可了解地质实际情况，对于存在裂缝的地质也可进行全面的展现，三维激光扫描技术可收集整理整个探槽的三维信息。利用虚拟功能将拍摄的高密度、高清晰度照片导入软件之中进行数据运算；为便于浏览和分析可利用相关软件制作三角模型。
四、三维激光扫描技术应用实例分析
该项目在施工开挖过程中挖出了边坡坡角的阻滑体，容易引起滑坡地质灾害。为了对该边坡限制进行检测，给后期处理提供科学数据支持，本实例分析便会采用三维激光扫描技术，对该处边坡的扫描和数据的采集工作进行分析。
（一）扫描测站和后视点坐标的获取
将三维激光扫描仪架设在T1，因为T1是加密点，然后在T2设置反射标靶；三维激光扫描仪的测程本身就具有一定硬性，所以测量数据所需的不同测站拼接必须使用标靶，所以需要根据扫描仪的测程在相邻测站重合位置进行标靶的布设工作，标靶需要三个以上，标靶的摆放要形成不规则图形，其目的是为了让点云拼接使用。
（二）点云数据采集
在采集前需要进行布设工作，布设要结合工程实际，计划扫描测量要先选择合适的位置，然后分两站进行；然后是扫描工作，扫描需要先将仪器架设在提前选择好的测量站位之上，然后对仪器的参数进行调整，并在确认无误后在边坡的制定区域进行相应的扫描工作；然后，结束该场景的扫描工作之后需要在后视点的区域内进行扫描，不同的测站中心位置必须要严格控制，确保点云数据进行拼接时皆处于同一坐标系统。
（三）数据处理
利用Cyclone软件对两站的扫描数据进行拼接处理，便可获取边坡区域所有的数据扫描内容。
（四）采用三维激光扫描技术与传统方法监测数据的对比
本实例仅针对滑坡变形监测，且采用的都是全站仪，并采用水平位移的方式。因此，为了确保三维激光扫描技术下所获取数据的准确性，使用了全站仪对该片区域的情况又进行了二次测量，并将测量结果进行了对比，确定了监测点的精度都符合要求。
结语：
三维激光扫描技术在地质测量中的准确率高，比传统测量速度快且具有较广的灵活度，使用的范围更是极其广阔，让地质测量工作实现了有效的发展，突破了原有的工程测量技术水平，三维激光扫描技术的应用前景十分广阔，在未来发展过程中一定可以取得良好的成就。
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[4]曹玺，韩贤权，周玉红.三维激光扫描技术在地形测绘成图中的应用[J].人民长江，2015（11）：87- 88.
论文作者:杨博
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/14
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