三維激光掃描在礦山安全監測平臺中的應用

摘要：針對礦山安全監測的需求，本文利用三維激光掃描技術為露天礦山安全監測平臺提供三維的可視化實時監控場景。案例研究表明，利用三維激光掃描技術，可以率、*精度的構建礦山安全監測三維可視化平臺，可實現新*代物聯網條件下礦山安全的多源監測技術的集成。

關鍵詞：三維激光掃描；礦山；安全監測

*、礦山安全監測

礦產資源在目前階段是*上發展社會經濟的重要的基礎資源，也是人民生活水平提升的物質基礎*。礦產資源具有稀缺性和的特點，因此也是人類寶貴的自然財富。礦產資源的開發過程中不可避免的會伴生各種礦山災害，比如地表塌陷、邊坡滑坡、井下透水、瓦斯濃度過*等。因此，在礦山安全生產過程中必須遵循“安全、預防為主、綜合治理”的安全生產方針^[1]。而礦山安全監測也日益受到*和企業的重視。

礦山安全監測的方法和手段很多，是*個復雜且龐大的系統工程。礦山安全監測涉及到不同種類的礦山如露天礦、地下礦、煤礦、金屬礦等，礦山安全監測涉及到各種傳感器，包括位移、應力、壓力、氣象、水文、氣體濃度、熱量等，涉及的儀器設備包括壓力計、張力計、測量機器人、GNSS接收機、溫度計、濃度計以及遙感衛星、無人機等^[2]。礦山安全監測的方式也是綜合各種傳感器的信息加上趨勢分析進行判斷和預警。因此，在礦山安全監測中，*個集成多源傳感器并能進行在線實時綜合分析的安全監測平臺是礦山安全監測中的重要技術支撐。隨著物聯網技術的發展，礦山安全監測平臺也逐步朝著智能三維可視化的方向發展。

二、三維激光掃描技術

三維激光掃描技術是*種利用激光測距原理進行快速、準確的空間三維測量的新技術^[3]。該技術與傳統手段相比，具有獲取數據速度快、獲取數據的精度*和獲取的數據信息量豐富等特點。除了傳統的空間坐標信息，三維激光掃描技術還可以獲取目標對象的紋理信息和反射率信息。因此該技術的出現也被稱為是測量技術從單點測量到面測量的*個飛躍^[4]。此外，該技術在成果表現形式上，具有成果種類豐富的特點，因此該技術廣泛的受到了各個行業和領域的關注。目前在傳統測繪、文化遺產保護、工業設計、智慧城市、工廠設計、軍事分析等領域都有了*定的研究和應用^[5]。

三維激光掃描技術按照工作原理可分為脈沖式與相位式兩類。脈沖式以點脈沖激光按照飛行時計算距離；相位式以連續的相位激光波通過相位差實現測距。由于三維激光掃描采集的點云速度快、數據量很大，形成的目標對象的表面密集的三維點集數據通常形象的被稱作點云^[6]。

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