三維激光掃描儀在地質(zhì)礦產(chǎn)的應(yīng)用

1 三維激光掃描技術(shù)概述

三維激光掃描技術(shù)是科技界的一次新的革命，是在GPS定位技術(shù)之后的又一次重要的科技進(jìn)步[1]。三維激光掃描技術(shù)又叫做實景復(fù)制技術(shù)，顧名思義，其對實景的捕捉功能是很強(qiáng)大的。三維激光掃描技術(shù)，是對傳統(tǒng)的單點測量的一次重大突破，在對實景進(jìn)行測量的時候，具有明顯的高效率性和高精度性[2]。三維激光掃描技術(shù)可以獲得高分辨率的數(shù)字地形模型，因此在礦業(yè)發(fā)展中有很重要的地位[3]。三維激光掃描技術(shù)有很多的優(yōu)點，比如其快速的測量，不接觸性，強(qiáng)的穿透性等，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對掃描物體的實時動態(tài)監(jiān)測，其效果好，效率高，全自動化等優(yōu)點，使得其應(yīng)用的范圍更加廣泛。

2 三維激光掃描儀在地質(zhì)礦產(chǎn)的應(yīng)用

2.1 三維激光掃描儀的工作原理

    三維激光掃描儀的主要組成部分包括掃描儀、控制器以及電力供應(yīng)三個部分[4]。其中，掃描儀的組成主要有激光測距系統(tǒng)以及激光掃描系統(tǒng)，同時含有儀器的內(nèi)部控制系統(tǒng)和校正系統(tǒng)。在儀器的內(nèi)部，由2個同步反射鏡的高速和有規(guī)律的轉(zhuǎn)動，來改變激光脈沖發(fā)射體所發(fā)出的窄速激光脈沖的方向，依次掃描被測位置，由時間長短來計算路程的遠(yuǎn)近。由掃描控制部分來控制和測量每個脈沖激光的角度，計算三維坐標(biāo)。其工作原理圖如圖1所示。對于激光掃描的觀察數(shù)據(jù)，主要是水平方向的夾角α和天頂距值θ，由脈沖激光的傳播時間計算，根據(jù)路程公式計算從檢測到物體的距離S，以及掃描位置的反射強(qiáng)度I。一般的坐標(biāo)劃分為橫向掃描面內(nèi)的X軸，與X軸垂直的Y軸和Z軸（圖2）。由公式1計算得到激光點的三維坐標(biāo)。公式1： Xs=Scosθsinα

              Ys=Scosθcosα

              Zs=Ssinθ

    圖1 激光掃描儀測量的基本原理             圖2 測量點坐標(biāo)計算

2.2 三維激光掃描儀在地質(zhì)礦產(chǎn)的應(yīng)用

三維激光掃描儀在地質(zhì)和礦業(yè)方面的應(yīng)用非常廣泛。在地質(zhì)方面的應(yīng)用，包括對地質(zhì)填圖的編錄，在探礦工程方面的地質(zhì)編錄，以及一些樣本的采樣編錄。通過三維激光掃描儀的使用，能夠?qū)ΦV區(qū)的地形、地貌等進(jìn)行掃描計算以及繪制，建立相關(guān)的數(shù)據(jù)庫。通過對地形地貌的測量繪制以及數(shù)據(jù)庫的建立等，可以使得一些后期的勘探設(shè)計，具體操作安排等都可以通過數(shù)據(jù)庫而得到信息，減少了大量的外出采集數(shù)據(jù)的程序，在室內(nèi)就可以很好的完成，由此而極大程度的提高了工作的效率和精確度[5]。

三維激光掃描儀在礦業(yè)方面的應(yīng)用也是非常廣泛的。在礦床的勘探方面，三維激光掃描儀能夠用于礦體取樣的指導(dǎo)，礦體礦床的質(zhì)量評定，對礦體結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘探預(yù)測，以及數(shù)據(jù)儲備和質(zhì)量分析等方面的應(yīng)用研究。三維激光掃描技術(shù)在礦山方面的應(yīng)用也很多，對于礦山的數(shù)據(jù)處理，能夠采用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行礦山的數(shù)據(jù)采集，繪制云圖，然后經(jīng)過數(shù)字化的礦山軟件實現(xiàn)高效經(jīng)濟(jì)的礦業(yè)工作。三維激光掃描技術(shù)能夠?qū)ο锏肋M(jìn)行精確的三維測量，對于其修復(fù)變形監(jiān)測等都具有實際的指導(dǎo)作用[6]。三維激光掃描技術(shù)能夠完成采礦設(shè)計，空區(qū)的充填以及安全方面的工作預(yù)測，對多個方面都有科學(xué)的指導(dǎo)意義。對于一些沉陷等事故，三維激光掃描技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確的檢測到，對安全生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的保障。

3 結(jié)束語

    三維激光掃描儀在地質(zhì)礦產(chǎn)方面的應(yīng)用非常廣泛，其發(fā)揮的作用也是其它技術(shù)所不可比擬的。對于三維激光掃描技術(shù)的研究，在未來的地質(zhì)礦產(chǎn)方面的應(yīng)用，有深遠(yuǎn)的意義。如何更好的進(jìn)行地質(zhì)勘探和礦產(chǎn)探測，一種好的方法是很重要的，其對于地形地質(zhì)的研究提供有價值的參考，對于礦產(chǎn)的鑒別等，都有很重要的意義。相信在科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展的道路上，三維掃描技術(shù)將會發(fā)揮自己更大的作用，其對于地質(zhì)礦產(chǎn)的應(yīng)用研究，將會有新的突破。

參考文獻(xiàn)：

[1] 毛方儒, 王磊. 三維激光掃描測量技術(shù)[J].宇航計測技術(shù): 2005, 25(2):1- 6.

[2] 張國輝等.基于三維激光掃描儀的地形變化監(jiān)測[J].儀器儀表學(xué)報，2006.6（27）

[3] 徐進(jìn)軍, 張民偉. 地面3 維激光掃描儀: 現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 測繪通報: 2007,(1): 47- 50.

[4] 宋宏.地面三維激光掃描測量技術(shù)及其應(yīng)用分析[J].測繪技術(shù)裝備,2008.2(10)

[5] 馬立廣. 地面三維激光掃描儀的分類與應(yīng)用[J]. 地理空間信息. 2005, 3 (3):60- 62.

[6] 范海英, 楊倫, 邢志輝等.Cyra 三維激光掃描系統(tǒng)的工程應(yīng)用研究[J]. 礦山測量:2004, (3):16- 18.