1、三维激光扫描技术在矿山边坡变形监测中的应用张灯军：三维激光扫描技术作为一种新技术，它被称之为由“单点测量到“面测量进化的革命性技术突破。本文中，笔者归纳了“三维激光扫描技术的工作流程，基于此，探讨了“三维激光扫描技术获取DEM模型的方法，着重讨论了外业数据采集和数据处理过程中的关键技术，如点云数据匹配、数据绝对定位及拼接等。试验结果初步说明了，该技术较为适合大变形边坡监测，能够为边坡灾害提供真实、客观、有效的预警信息。关键词：三维激光扫描技术;工作流程;DEM模型三维激光扫描技术能够提供扫描物体外表的三维点云数据，而相比较而言，传统的“地表建模工具的作业效率低下，且已经有了逐步被三维激光扫描技
2、术替代的趋势。新时期，三维激光扫描技术是一项已经逐渐成熟的新技术，它应用于矿山边坡变形监测中，既能够实现矿山边坡坡体的快速数字化，还能够获取矿山边坡坡体外表的三维影像，从而切实实现“见=测1。下文中，笔者归纳了“三维激光扫描技术的工作流程，并探讨了“三维激光扫描技术获取DEM模型的方法，着重讨论了外业数据采集和数据处理过程中的关键技术，如点云数据匹配、数据绝对定位及拼接等，具体如下：1.三维激光扫描的工作流程目前，三维激光扫描技术已经引起了研究领域的关注，而三维激光扫描仪的工作原理就是激光测距，通过记录被测物体外表“点的三维坐标、反射率以及纹理等信息，进而快速生成被测物体的三维模型及点、线、面
3、等各种图间数据。这里需要注意的就是，该技术测量的“点呈现大量、密集的特征。运用三维激光扫描技术监测矿山边坡的变形，能够获取大量的点云数据，并且每个点的位置信息都可以通过极坐标（，d）清晰地展现于扫描坐标中。扫描前，要结合矿山边坡坡体的具体情况，设置恰当的“扫描控制点，并通过GPS（ Global Positioning System）获取每一个“扫描控制点的大地坐标，为将“点云坐标转化为“大地坐标奠定根底，同时也能够为分析矿山边坡变形提供一份客观、标准的数据。结合三维激光扫描技术获取的数据，提取矿山边坡坡体的特征，进而生成精确度较高的DEM模型。2.三维激光扫描技术在矿山边坡变形监测中应用的方
4、法与流程2.1外业数据采集结合矿山边坡具体的地理位置，利用CYRA2500三维扫描仪对监测体进行大面积的扫描，而CYRA2500三维扫描仪工作时，要按部就班地逐站进行数据扫描，并且在此次三维激光扫描数据获取的过程中，采用“分站一分景的扫描过程，即分别在矿山边坡坡体的上、中、下三个位置建立分站，并且每个分站都要通过“圆形区域完成扫描。这里需要注意的就是，扫描仪器采集到的信息，并不能够直接运用，而是要对信息进行预处理，剔除误差信息，确保信息的客观性与可操性，为建立精确度高的DME模型提供数据支持。2.2数据处理采集数据工作完成后，紧随而来的就是数据处理工作，结合多年一线的实践经验，精确处理数据并非
5、一项简单的工作，而是要通过多个技术环节共同协作完成，主要有点云数据匹配、各景扫描数据以及坡体DEM生成，具体如下：（1）点云数据匹配。点云数据匹配的终极目标就是完成“点云坐标到“大地坐标的转化，而实际运用中，往往会采用“标志点匹配法实现，具体步骤为：首先，按照空间坐标与距离值，处理矿山边坡坡体的第一幅点云标志点的集合，同时还要动态进行分层划分，进而形成层嵌套;其次，将矿山边坡坡体的第一幅点云作为基准，并将第一幅点云标志点与第二幅点云标志点进行匹配，这里需要注意的就是：匹配点云标志点时，要结合运动规律预设出数据采集的区域，同时要选用“区域数据匹配法，将已然处理好的数据引入到相对应的数据层，进行更
6、深入的预测估计，并要结合实况不断地修改、更正数据层，进而实现最优化状态。（2）各景扫描数据绝对定位及拼接。点云坐标就是以各分站位置原点的三维坐标系坐标，而要想建立精确度高的坡体DEM模型，就要将各景的“点云坐标统一呈现于同一坐标下。多视点云拼接就是贯彻实测位置的原那么，将不同坐标系中的“分景点云数据，统一在同一个坐标系中描述出来，得到较为完整、写实的三维物体。目前，在数据处理过程中，一般会运用标定物拼接和ICP（It-erative Closest Point迭代最近点）算法这两种方法，实现点云拼接2。标定物拼接：最大的优点就是速度比较快，仅仅需要解一组线性方程组就可以，而最大的缺点就是准确率
7、较低，因为标定物往往都有一定的体积，进而导致标定物点、线、面等的反射率的一致性难以保障。ICP算法：是一種点集对点集配准方法。该方法的精确性非常高，操作便易，且扫描不再需要借助反射体，但是迭代过程会消耗大量的时间，特别是初值选择不当的情况下，收敛的速度就会更为缓慢，甚至会出现“发散的现象。试验时，可以选用CPS和全站仪对坡体进行联合监测而扫描。（3）矿山边坡坡体DEM的生成。为了生成矿山边坡坡体的DEM模型，可以选用CYCLONE软件，利用其具备的数据导出功能，完成扫描格式IMP向用户需求格式IMP的转化。无论任何时段的DEM都要通过坐标进行统一描述，呈现于同一个坐标系统中，目的就是采用求差方
8、法，对矿山边坡变形进行客观的分析。当比较同水平坐标点的高程变化时，就要将初始化的DEM数据作为参考，并将后面的DEM进行内插计算，进而获取坡体变化的大小。3.结论与讨论将某矿山边坡作为研究对象，为了监测该矿山边坡变形的情况，明确三维激光扫描技术较于常规测量方法优越，笔者分别采用了三维激光扫描技术与常规测量方法进行了监测，并对两种方法测量的数据结果进行了比照，见表1。结合表1发现，三维激光扫描技术能够获取大量的点云数据，是传统测量法所获得“点的数十倍，精确获取了坡体外表变化的情况，更生成了直观、形象的三维影像，同时它降低了投入的人力与费用，更提高了监测的平安性，防止测量人员深入矿区。而由甲、乙、丙、丁四个区域变化量的测量结果得知，三维激光扫描技术测量的数据更客观与可靠。除此之外，三维激光扫描技术能够为边坡灾害提供真实、客观、有效的预警信息。参考文献：1王黎明，刘夫晓，王新生.三维激光扫描技术在矿山巷道变形监测中的应用U.矿山测量，2022（03）：79-80+95.2王伟忠，朱煜峰，王建强.三维激光扫描数据拼接质量改善方法研究以新疆呼图壁煤矿为例卟现代矿业，2022（08）：49-50.
