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摘要：三维激光扫描作为一种非接触式测量技术，近年来在我国的探矿领域得到了广泛的应用，包括矿山坡度监测，露天矿储量管理，地表沉陷监测等。根据近年来的相关研究成果，系统地分析了3D激光扫描技术在我国矿业中的应用现状，并对存在的问题进行了探讨。
关键词：矿山测量;三维激光扫描技术;技术原理;存在问题
三维激光扫描作为一种非接触式测量技术，近年来在我国的探矿领域得到了广泛的应用，包括矿山坡度监测，露天矿储量管理，地表沉陷监测等。根据近年来的相关研究成果，系统地分析了3D激光扫描技术在我国矿业中的应用现状，并对存在的问题进行了探讨。
1 技术原理
技术管理是使用极坐标测量来有效地获取被测对象的空间坐标数据。近年来，传统的扫描方法通常是云计算。通过扫描对象的表面，可以获得具有显示特征的几何形状的三维数据[1]。三维激光扫描设备在目标激光范围和角度测量系统中有效。快速测量复杂场景中物体的空间。直接访问的对象与激光点的水平方向和强度密切相关。并存储倾斜范围和相关数据。计算，获取点云数据，完成1000米以内的距离测量，并获得每秒超过100，000次的扫描速度。扫描的数据通过TCP/IP协议成功传输到计算机，场景图像通过USB数据线传输到计算机，并且这些点由计算机处理。
2 我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题
2.1 边坡监测
（1）在基于三维激光扫描的表面特征测量中，难以识别特征点。变形监控需要重复测量特征点以获得特征点运动。在斜坡监测中，通过使用三维激光扫描技术很难稳定地获取和识别不同时期的特征点[2]。因此，有效解决特征点识别问题，例如研究基于面积或体积变化的边坡变形监测方法，是激光扫描边坡监测的研究方向。（2）点云过滤算法有局限性。受到地下采矿干扰的自然斜坡经常附着在大量植被和其他物体上。在通过变形监测获得高精度DEM的过程中，由于滤波算法的限制，DEM精度往往不高，不可能获得耳环的高精度运动变形面。 （3）点云中的孔被坡度阻塞。由于地面3D激光扫描设备的安装角度，从倾斜点云收集的数据质量较差，并且地面上经常会形成许多孔。因此，需要进行更多的研究来提高从地面收集3D激光扫描点云数据的质量。 （4）动态3D激光扫描斜率监控。近年来，大量学者使用三维激光扫描技术实时执行动态斜率监控。实际上，从数据收集和处理到结果形成需要很长时间，并且有许多手动干预因素使动态实时监视变得困难。随着人工智能技术和大数据技术的发展，它适用于3D激光扫描的动态实时监控。
2.2 露天矿储存量管理
（1）三维激光扫描穿透。3D激光扫描设备是根据激光脉冲的特性设计的，不穿透，仅记录当前的反射信号。您无法扫描完全隐藏的对象（例如植被覆盖的斜坡等）。常用的校准方法对于增强此类目标的扫描效果并不理想。 （2）从点云生成高精度DEM的过程更加复杂。高精度的DEM生成和后处理需要各种软件，并且处理过程繁琐。从点云数据处理到数字高程模型构建的综合系统的开发将成为重要的研究方向。 （3）无人机的3D激光扫描和倾斜摄影的融合精度不高。三维激光扫描技术可以从地面获取目标物体的高精度点云数据，但无法从目标物体顶部的遮挡部分收集点云数据。 UAV倾斜摄影测量技术可以有效地从目标对象的顶部遮挡部分获取三维数据，并通过相关软件将其转换为点云数据。因此，无人机的3D激光扫描和倾斜摄影测量的融合精度需要进一步研究。
2.3 设备软件
（1）点云数据过滤与分类算法。将三维激光扫描技术应用于开采沉陷监测时，主要是通过获取表面点云数据并使用各种点云数据过滤算法来获得高精度的DEM。然后，在不同的时间段计算DEM的差异，以获得开采沉降面积。与保护区管理和边坡监测不同，沉降监测的范围更广，涉及土壤扰动的信息也更多。因此，需要更智能，更准确地点云数据分类和过滤算法。 （2）无法获得曲面的水平运动的信息。传统的开采沉陷监测方法可以有效地获得地表水平运动的信息。尽管三维激光扫描可以获取大规模的地面沉降，但由于无法在不同的时期获得相同的特征点，因此无法获取水平面的运动信息[3]。因此，需要进一步研究如何使用三维激光扫描技术来准确获取水平面运动信息。 （3）多站点云数据拼接的精度很高，并且缺少点云数据。但是，由于3D激光扫描仪的应用范围有限，因此需要大量的工作站进行拼接。目标缝纫错误或中转站测量将降低点云数据的准确性。地形起伏造成的遮挡和观测站分布不均造成的点云数据不足，将极大的影响后续的建模精度。因此，有必要研究从多个站点进行实时云数据拼接的精度，以解决点云数据丢失的问题。 （4）三维激光扫描与干涉合成孔径雷达数据融合。随着干涉式合成孔徑雷达（ISAR）技术的发展，近年来，许多矿区已经采用ISAR技术进行地面沉降监测。但是，由于技术无法获取大规模的沉降信息，因此必须将其与其他实际测量方法结合使用。通过3D激光扫描技术获得的平面沉降数据与InSAR技术相结合，形成了一个集成的InSAR技术监测程序，用于监测边缘微变形和3D激光扫描技术来监测沉陷盆地的大变形，这值得进一步研究。
3 结束语
同时，3D激光扫描技术在许多其他领域也有不同的应用。但是，在实际的应用过程中，仍然存在很多问题。对于大多数中小型企业而言，它们负担不起高昂的价格，这意味着技术渗透率相对较低。在这方面，有必要对该技术进行持续的研究，以便三维激光扫描技术能够实现创新的发展，以便在各个领域发挥自己的价值。
参考文献
[1]廉旭刚， 蔡音飞， 胡海峰. 我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题[J]. 金属矿山， 2019， 000（003）：35-40.
[2]张鹏. 浅谈三维激光扫描技术的工程应用现状[J]. 建筑工程技术与设计， 2018， 000（031）：3207.
[3]刘夫晓. 三维激光扫描技术在矿山测量中的应用[J]. 中国金属通报， 2020， No.1014（02）：106+108.
关键词：矿山测量;三维激光扫描技术;技术原理;存在问题
三维激光扫描作为一种非接触式测量技术，近年来在我国的探矿领域得到了广泛的应用，包括矿山坡度监测，露天矿储量管理，地表沉陷监测等。根据近年来的相关研究成果，系统地分析了3D激光扫描技术在我国矿业中的应用现状，并对存在的问题进行了探讨。
1 技术原理
技术管理是使用极坐标测量来有效地获取被测对象的空间坐标数据。近年来，传统的扫描方法通常是云计算。通过扫描对象的表面，可以获得具有显示特征的几何形状的三维数据[1]。三维激光扫描设备在目标激光范围和角度测量系统中有效。快速测量复杂场景中物体的空间。直接访问的对象与激光点的水平方向和强度密切相关。并存储倾斜范围和相关数据。计算，获取点云数据，完成1000米以内的距离测量，并获得每秒超过100，000次的扫描速度。扫描的数据通过TCP/IP协议成功传输到计算机，场景图像通过USB数据线传输到计算机，并且这些点由计算机处理。
2 我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题
2.1 边坡监测
（1）在基于三维激光扫描的表面特征测量中，难以识别特征点。变形监控需要重复测量特征点以获得特征点运动。在斜坡监测中，通过使用三维激光扫描技术很难稳定地获取和识别不同时期的特征点[2]。因此，有效解决特征点识别问题，例如研究基于面积或体积变化的边坡变形监测方法，是激光扫描边坡监测的研究方向。（2）点云过滤算法有局限性。受到地下采矿干扰的自然斜坡经常附着在大量植被和其他物体上。在通过变形监测获得高精度DEM的过程中，由于滤波算法的限制，DEM精度往往不高，不可能获得耳环的高精度运动变形面。 （3）点云中的孔被坡度阻塞。由于地面3D激光扫描设备的安装角度，从倾斜点云收集的数据质量较差，并且地面上经常会形成许多孔。因此，需要进行更多的研究来提高从地面收集3D激光扫描点云数据的质量。 （4）动态3D激光扫描斜率监控。近年来，大量学者使用三维激光扫描技术实时执行动态斜率监控。实际上，从数据收集和处理到结果形成需要很长时间，并且有许多手动干预因素使动态实时监视变得困难。随着人工智能技术和大数据技术的发展，它适用于3D激光扫描的动态实时监控。
2.2 露天矿储存量管理
（1）三维激光扫描穿透。3D激光扫描设备是根据激光脉冲的特性设计的，不穿透，仅记录当前的反射信号。您无法扫描完全隐藏的对象（例如植被覆盖的斜坡等）。常用的校准方法对于增强此类目标的扫描效果并不理想。 （2）从点云生成高精度DEM的过程更加复杂。高精度的DEM生成和后处理需要各种软件，并且处理过程繁琐。从点云数据处理到数字高程模型构建的综合系统的开发将成为重要的研究方向。 （3）无人机的3D激光扫描和倾斜摄影的融合精度不高。三维激光扫描技术可以从地面获取目标物体的高精度点云数据，但无法从目标物体顶部的遮挡部分收集点云数据。 UAV倾斜摄影测量技术可以有效地从目标对象的顶部遮挡部分获取三维数据，并通过相关软件将其转换为点云数据。因此，无人机的3D激光扫描和倾斜摄影测量的融合精度需要进一步研究。
2.3 设备软件
（1）点云数据过滤与分类算法。将三维激光扫描技术应用于开采沉陷监测时，主要是通过获取表面点云数据并使用各种点云数据过滤算法来获得高精度的DEM。然后，在不同的时间段计算DEM的差异，以获得开采沉降面积。与保护区管理和边坡监测不同，沉降监测的范围更广，涉及土壤扰动的信息也更多。因此，需要更智能，更准确地点云数据分类和过滤算法。 （2）无法获得曲面的水平运动的信息。传统的开采沉陷监测方法可以有效地获得地表水平运动的信息。尽管三维激光扫描可以获取大规模的地面沉降，但由于无法在不同的时期获得相同的特征点，因此无法获取水平面的运动信息[3]。因此，需要进一步研究如何使用三维激光扫描技术来准确获取水平面运动信息。 （3）多站点云数据拼接的精度很高，并且缺少点云数据。但是，由于3D激光扫描仪的应用范围有限，因此需要大量的工作站进行拼接。目标缝纫错误或中转站测量将降低点云数据的准确性。地形起伏造成的遮挡和观测站分布不均造成的点云数据不足，将极大的影响后续的建模精度。因此，有必要研究从多个站点进行实时云数据拼接的精度，以解决点云数据丢失的问题。 （4）三维激光扫描与干涉合成孔径雷达数据融合。随着干涉式合成孔徑雷达（ISAR）技术的发展，近年来，许多矿区已经采用ISAR技术进行地面沉降监测。但是，由于技术无法获取大规模的沉降信息，因此必须将其与其他实际测量方法结合使用。通过3D激光扫描技术获得的平面沉降数据与InSAR技术相结合，形成了一个集成的InSAR技术监测程序，用于监测边缘微变形和3D激光扫描技术来监测沉陷盆地的大变形，这值得进一步研究。
3 结束语
同时，3D激光扫描技术在许多其他领域也有不同的应用。但是，在实际的应用过程中，仍然存在很多问题。对于大多数中小型企业而言，它们负担不起高昂的价格，这意味着技术渗透率相对较低。在这方面，有必要对该技术进行持续的研究，以便三维激光扫描技术能够实现创新的发展，以便在各个领域发挥自己的价值。
参考文献
[1]廉旭刚， 蔡音飞， 胡海峰. 我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题[J]. 金属矿山， 2019， 000（003）：35-40.
[2]张鹏. 浅谈三维激光扫描技术的工程应用现状[J]. 建筑工程技术与设计， 2018， 000（031）：3207.
[3]刘夫晓. 三维激光扫描技术在矿山测量中的应用[J]. 中国金属通报， 2020， No.1014（02）：106+108.