华测三维扫描与激光雷达应用于矿山测量-课件

如何应用三维扫描解决矿山测绘？三维激光扫描仪

通过发射激光来扫描获取被测物体表面三维坐标和反射光强度的仪器。三维激光扫描技术

三维激光扫描技术，是通过三维激光扫描仪获取目标物体的表面三维数据；对获取的数据进行处理、计算、分析；进而利用处理后的数据从事后续工作的综合技术。三维激光扫描仪技术原理三维激光扫描技术的特点

快速、高密度扫描

常规测量：每次测量1个点，每次测量耗时2-5秒；

三维激光扫描仪：每秒可测量数万到数百万个点，使快速获取复杂物体表面成为可能。多学科融合三维激光扫描技术涉及现代电子、光学、机械、控制工程、图像处理、计算机视觉、计算机图形学、软件工程等技术，是多种先进技术的集成。

三维激光扫描仪技术原理三维激光扫描仪分类三维激光扫描仪技术原理三维激光扫描技术详解三维激光扫描仪技术原理脉冲式——飞行时间

原理

通过记录调制的激光信号在待测距离上往返传播所花费的时间，可由飞行时间法直接求得待测距离。其中C为光速。三维激光扫描仪技术原理相位式——相位差测距

原理通过测量调制的激光信号在待测距离上往返传播所形成的相移，间接测出激光传播时间，再根据激光传播速度，求出待测距离。三维激光扫描仪技术原理

原理

参数飞行时间脉冲法相位差法激光发射装置固体激光器（红宝石、YAG）连续光源激发器（He-Ne）测量距离远近测量精度低高扫描速度慢快不同测距原理技术对比三维激光扫描仪技术原理扫描仪工作原理红外线激光束射到旋转光学镜的中心。该光学镜将使激光在围绕扫描环境垂直旋转的方向上产生偏差；之后，将周围对象的该点处的数据并对该点进行定位。散射光反射回扫描仪。三维激光扫描仪技术原理长距脉冲式扫描仪工作原理三维激光扫描仪技术原理扫描效率:100%>>一般脉冲式激光扫描仪采用旋转棱镜式，固定视场角扫描>>Polaris创新地采用检流扫描，可调节视场角宽视场角采集大区域从用途上分（用来干什么？使用的目的？）三维重建——重建目标三维模型，即建模数值计算——距离测量、面积计算、体积计算、容积计算形变分析——前后测量数据对比，分析表面形变测绘测图——测绘地形图，DEM（高程模型），DSM（表面模型），等高线从应用领域上分采矿业、测绘工程、结构测量、逆向工程、数字城市、数字工厂、文物保护、虚拟现实、医学、娱乐业、土木工程等三维激光扫描仪应用三维激光扫描仪技术原理目录无GPS的SLAM移动测量系统用于矿山测量CMS洞穴式扫描系统用于巷道测量长距离三维激光扫描仪用于矿山测量多平台激光雷达用于矿山测量地点：内蒙古某煤矿时间：2017年12月测区大小：600m*800m作业环境：扬尘、超低温（-25℃）测区高差：8层平台约90m成果要求：地形图、矿储量计算场景一：矿山测量3个人低温风大危险区域工作量大效率低通视困难传统全站仪测量场景场景一：矿山测量传统RTK测量场景危险区域低温风大工作量大效率低单人操作800点180点/小时4小时10公里场景一：矿山测量OPTECHPOLARIS三维激光扫描仪脉冲式非接触内置双相机内置GPS/罗盘智能操作屏双电池热插拔测距2000米120°超广视场多次回波穿透植被水利

大坝监测矿山矿区测绘方量计算

测绘山区地形测绘地勘勘察测绘测站布设外业扫描采集设备：OPTECHPOLARIS场景一：矿山测量解决方案人员：1个人站数：6站扫描时间：7*6=42分钟总计时间：60分钟数据转换测站拼接处理软件：ATLAScan场景一：矿山测量解决方案全自动拼接时间：18分钟数据：6GB转换时间：20分钟自动创建TIN/DEM时间：1分钟自动生成等高线时间：2分钟场景一：矿山测量解决方案建立DEM自动等高线矿储量分析变化量分析场景一：矿山测量解决方案矿储量自动计算，生成报表时间：1分钟多期变化方量对比分析时间：5分钟传统方式三维扫描采集方式接触式远距离非接触外业采集5小时1小时内业处理1小时40分钟人员投入1-2人1人人员负担步行8公里随车搬站精度<2cm<3cm提高2倍效率，减少人力工作强度场景一：矿山测量解决方案目录无GPS的SLAM移动测量系统用于矿山测量CMS洞穴式扫描系统用于巷道测量长距离三维激光扫描仪用于矿山测量多平台激光雷达用于矿山测量矿山方量计算案例名称：内蒙古乌海矿山治理项目案例范围：海美斯矿区南北向约1420米，东西向约1247米，施工面积约1770740平方米测量任务：采用机载雷达技术，获取不同施工阶段的测区地形地貌，计算不同施工阶段的工程量使用仪器：AS-100无人机激光Lidar系统人员配备：外业2人、内业2人作业时间：外业3个工作日，内业7个工作日成果需求：DOM/DEM/DSM成果、原始地形与我公司地形套合图、计算对比图、填挖方计算结果矿山方量计算无人机激光雷达系统对土石方进行数据采集，生成高精度DEM，方便计算填挖量，也可以两期数据做对比。DOM/DEM/DSM成果DOMDEMDSM等高线渲染图填挖方计算结果海美斯精度计算面积（平方米）总填方（立方米）总挖方（立方米）净值（立方米）一段精细290286.8230064.82160051.6370013.19二段精细225964.25122082.06141658.8724076.81三段精细508201.05136637.28336120.84199483.56四段精细271754.74249393.71133720.5115673.22斜坡精细10002.806266.07529.80-1263.80机载雷达密集点云三维模型RTK测量点位三维模型对比总结机载雷达与GPS-RTK测量矿区测图差异分析：1）对于地形复杂区域，比如陡坡、斜坡、火区，RTK测量人员难以抵达现场进行测量；

机载雷达可以在短时间内获取此类区域的真实地形，弥补RTK测量在此类区域的数据空缺。2）对于小区域填挖变化频繁、同区域先挖后填的情况，RTK测量组织起来相对容易，对工程进行中局部区域的微小变化能够快速测量，但如果存在陡坡或者火区，测量工作同样也会受限。3）RTK测量需要在整个区域范围内布设大量点位，逐点测量，工作量大，时间长。

机载雷达能够快速获取测区点云和影像数据并进行处理得到成果，作业高效。4）RTK测量人员不能到达的斜坡边缘，会导致边缘不准确，测量地形与真实地形存在差异。传统方式三维扫描采集方式接触式单点测量非接触扫描采集效率一般高内业处理人工绘图，速率较快自动化处理人员投入2-3人/组单人作业人员负担强度大，风险大事半功倍，安全可靠精度高较高数据完整性低高，保留所有细节数据管理管理点线面管理可视化，大数据平台管理提高2倍效率，减轻工作强度，进行大数据存档与分析√CHC技术对比AS-300重量3.9kg多次回波穿透植被绝对精度5cm内置相机4800万像素多平台机载、车载、船载、背包测程250mAS-300多平台激光雷达系统复杂地形测绘、高精度公路勘测、植被茂密地区测量√CHC技术优势一：高精度AS300激光雷达系统无需地面控制点，点云数据绝对精度可达5cm以内，满足1:500测图需求。√CHC技术优势二：高效率AS300激光雷达系统一个架次可飞0.3平方公里地形/10公里道路，作为车载扫描系统每天可采集100公里以上带状数据。√CHC技术优势三：多平台AS300激光雷达系统可搭载到无人机、汽车、电动车、背包、轮船等多种载体，实现一机多用，不受空域禁飞影响。√CHC技术优势四：多功能AS300激光雷达系统可同时实现1:500无人机免相控航测、倾斜摄影测量、长距离三维激光扫描、移动测量车的功能。▶通过高精度POS解算可得到满足1:500测绘要求的免相控航测影像数据；▶通过高精度DEM和影像数据可实现三维建模，并可实现单体化；▶通过高效数据采集，可实现无盲区激光扫描作业，代替长距离激光扫描仪；▶通过车载平台实现便携式移动测量系统，精度有保障。√CHC技术优势五：适应性强AS300激光雷达系统可适应多种作业环境。▶多云、雾霾、阴天环境正常数据采集；▶沙漠、滩涂、沼泽等地形相似地区（无法通过空三）正常数据采集；▶植被茂密地区具有多重回波功能，直接扫描到地面点；▶受空域禁飞影响时可快速更换为汽车、背包等载体，保证工作正常开展。目录无GPS的SLAM移动测量系统用于矿山测量CMS洞穴式扫描系统用于巷道测量长距离三维激光扫描仪用于矿山测量多平台激光雷达用于矿山测量GeoSLAM手持扫描系统4kg轻便手持1.5cm高精度测程30mSLAM实时技术36000㎡/小时地矿巷道安全空区分析建筑建筑BIM室内成图林业林业巡检树木统计6kg轻便背负5-10cm绝对精度测程100mSLAM实时技术多平台车载步行10万㎡/小时HERON背包式移动SLAM系统测绘地籍测量修补测建筑建筑BIM室内成图林业林业巡检地下地下空间普查地矿测量目录无GPS的SL