本發(fā)明涉及礦山勘探領(lǐng)域，特別是涉及一種基于三維激光掃描技術(shù)的露天礦山采礦權(quán)實(shí)地核查及儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)檢測方法

背景技術(shù)：

在露天礦山是否符合規(guī)定的開采要求的抽查方面，主要采用全站儀或rtk對(duì)采剝面進(jìn)行測量，通過對(duì)采剝面的輪廓進(jìn)行離散采點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)而分析露天礦山的越界情況是否符合規(guī)定，動(dòng)用資源儲(chǔ)量采用構(gòu)建剖面方法計(jì)算。這種抽查手段主要存在以下缺陷：

(1)由于是對(duì)采剝面的邊界關(guān)鍵點(diǎn)采集坐標(biāo)，無法獲取關(guān)鍵點(diǎn)之外的點(diǎn)位信息，因此無法獲取礦山的整個(gè)三維信息，精度難以保證。

(2)對(duì)動(dòng)用資源儲(chǔ)量的計(jì)算是以關(guān)鍵點(diǎn)構(gòu)筑剖面信息，進(jìn)而對(duì)剖面以角(截)椎體、棱柱體近似估計(jì)，存在人為因素的影響。

(3)后期成果主要呈二維形式，二維成果很難直觀顯示以及很難準(zhǔn)確地描述礦山的關(guān)鍵信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有露天礦山采礦權(quán)核查技術(shù)或設(shè)備存在的測量信息少、精度低、信息成果多樣性差的問題，本發(fā)明提供一種一種露天礦山的實(shí)地動(dòng)態(tài)檢測方法，包括如下步驟：

步驟100，根據(jù)要求選擇三維激光掃描儀設(shè)備，同時(shí)劃分每個(gè)三維激光掃描儀設(shè)備的掃描區(qū)域，然后在每個(gè)掃描區(qū)域布置三維激光掃描儀設(shè)備；

步驟200，在相鄰掃描區(qū)域之間建立公共特征點(diǎn)云，然后依次啟動(dòng)各掃描區(qū)域的三維激光掃描儀設(shè)備對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行掃描，并得到區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟300，對(duì)區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云拼接、點(diǎn)云修剪和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后得到整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟400，利用工具對(duì)整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后即可得到當(dāng)前露天礦山的各種實(shí)際數(shù)據(jù)和三維可視化圖像。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在劃分掃描區(qū)域時(shí)，以每個(gè)三維激光掃描儀設(shè)備能夠覆蓋的范圍為準(zhǔn)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述公共特征點(diǎn)云是指相鄰兩個(gè)掃描區(qū)域的三維激光掃描儀設(shè)備同時(shí)都能夠掃描到的物體。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述三維激光掃描儀設(shè)備獲取當(dāng)前掃描區(qū)域的圖像時(shí)處于固定狀態(tài)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述三維激光掃描儀設(shè)備獲取區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí)與地面的掃描夾角為80～100度。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在各所述三維激光掃描儀設(shè)備對(duì)各自的掃描區(qū)域進(jìn)行掃描時(shí)，還包括一次rtk測站作業(yè)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，通過rtk和三維激光掃描儀設(shè)備的結(jié)合獲取西安80坐標(biāo)系。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，rtk的坐標(biāo)點(diǎn)至少選取兩個(gè)，同時(shí)坐標(biāo)點(diǎn)之間的距離以能夠控制整個(gè)露天礦山的掃描范圍為準(zhǔn)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述實(shí)際數(shù)據(jù)包括開采范圍越界分析、動(dòng)用資源儲(chǔ)量計(jì)算、露天礦山臺(tái)階分析、tin三維模型、坡度圖、剖面圖和等高線。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理是的工具是arcgis軟件。

本發(fā)明基于三維激光掃描技術(shù)，能夠?qū)Τ椴闀r(shí)刻的露天礦山的空間形狀復(fù)原。通過點(diǎn)云處理軟件，實(shí)現(xiàn)露天礦山采礦權(quán)核查和動(dòng)用資源儲(chǔ)量檢測。本發(fā)明使得露天礦山采礦權(quán)核查的準(zhǔn)確度更高，動(dòng)用資源儲(chǔ)量計(jì)算的精度更高。同時(shí)后期成果多樣化促進(jìn)了數(shù)字礦山的發(fā)展，使得三維化管理模式逐漸替代二維。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的實(shí)地動(dòng)態(tài)檢測方法的步驟流程示意圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的實(shí)地動(dòng)態(tài)檢測方法的處理過程流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的露天礦山的實(shí)地動(dòng)態(tài)檢測方法，一般性地包括如下步驟：

步驟100，根據(jù)要求選擇三維激光掃描儀設(shè)備，同時(shí)劃分每個(gè)三維激光掃描儀設(shè)備的掃描區(qū)域，然后在每個(gè)掃描區(qū)域布置三維激光掃描儀設(shè)備。

三維激光掃描儀設(shè)備選型時(shí)，需要考慮對(duì)當(dāng)前露天礦山的大小、精度和環(huán)境適宜性要求。

在劃分掃描區(qū)域時(shí)，需要考慮露天礦山的整體范圍、采剝面、現(xiàn)場開采的地物地貌形狀、特征物分布、現(xiàn)場施工狀況設(shè)備及三維激光掃描儀設(shè)備能夠覆蓋的范圍，再確定三維激光掃描儀設(shè)備的現(xiàn)場測站布置。

此外，在三維激光掃描儀設(shè)備獲取當(dāng)前掃描區(qū)域的圖像時(shí)最好處于固定狀態(tài)。

步驟200，在相鄰掃描區(qū)域之間建立公共特征點(diǎn)云，然后依次啟動(dòng)各掃描區(qū)域的三維激光掃描儀設(shè)備對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行掃描，并得到區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

在逆向工程中通過測量儀器得到的產(chǎn)品外觀表面的點(diǎn)數(shù)據(jù)集合稱之為點(diǎn)云。公共特征點(diǎn)云是指相鄰兩個(gè)掃描區(qū)域的三維激光掃描儀設(shè)備可以同時(shí)掃描到的物體。

在三維激光掃描儀設(shè)備對(duì)當(dāng)前掃描區(qū)域進(jìn)行掃描作業(yè)時(shí)，對(duì)每個(gè)掃描區(qū)域還包括一次rtk測站作業(yè)。rtk(real-timekinematic)載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測量站載波相位觀測量的差分方法，將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。這是一種新的常用的gps測量方法，能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，可極大提高外業(yè)作業(yè)效率。

此外，露天礦山的三維激光掃描儀設(shè)備掃描之前，應(yīng)確定當(dāng)前露天礦山的測站數(shù)量和位置，若測站位置未在合適的位置，即與周圍測站之間不存在合適的公共特征點(diǎn)云，則會(huì)導(dǎo)致該測站獲取到的區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)無法與整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)融合；同時(shí)若其他測站區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)未能覆蓋該區(qū)域，則會(huì)導(dǎo)致該露天礦山的三維掃描外業(yè)工作返工，造成時(shí)間和經(jīng)濟(jì)上的損失。

三維激光掃描儀設(shè)備與地面的掃描夾角可以在80～100度之間，且越接近90°越好。三維激光掃描儀設(shè)備應(yīng)布置在較穩(wěn)定的區(qū)域，同時(shí)周圍無大型設(shè)備作業(yè)或人工剝離作業(yè)。

具體的公共特征點(diǎn)云可以是電桿、標(biāo)牌等明顯具有清晰輪廓的物體。

在掃描作業(yè)時(shí)，提出以rtk、三維激光掃描儀設(shè)備結(jié)合獲取帶有西安80坐標(biāo)系的露天礦山整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)。露天礦山掃描作業(yè)過程中，為保證露天礦山的三維激光掃描儀設(shè)備外業(yè)工作效率，以先局部坐標(biāo)系掃描區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)，后內(nèi)業(yè)變換坐標(biāo)系的方式流程處理。本方法對(duì)rtk獲取西安80坐標(biāo)系提出兩種方式，一是對(duì)測站點(diǎn)做好標(biāo)記，將rtk置于測站點(diǎn)上，獲取該測站點(diǎn)坐標(biāo)；二是選取露天礦山內(nèi)的特征物體，如標(biāo)牌，警告牌等具有明顯、清晰的輪廓的物體。以上兩種方式在后期均需在內(nèi)業(yè)中識(shí)別該特征物體，設(shè)置點(diǎn)坐標(biāo)。為保證坐標(biāo)系的精度，rtk坐標(biāo)點(diǎn)至少選取兩個(gè)，同時(shí)坐標(biāo)點(diǎn)之間的距離應(yīng)能控制整個(gè)露天礦山的掃描范圍。根據(jù)露天礦山的地貌，視野開闊的區(qū)域設(shè)置高分辨率掃描，對(duì)其余視野狹窄或起伏較大的區(qū)域加密測站數(shù)量，設(shè)置低分辨率掃描，兩者相互結(jié)合，提高作業(yè)效率。

步驟300，對(duì)區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云拼接、點(diǎn)云修剪和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后得到整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

對(duì)區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)的各種處理可以采用現(xiàn)有的軟件實(shí)現(xiàn)，如arcgis。將各三維激光掃描儀設(shè)備得到的區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)行拼接和修剪后可得到整個(gè)露天礦場的整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

步驟400，利用工具對(duì)整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后即可得到當(dāng)前露天礦山的各種實(shí)際數(shù)據(jù)和三維可視化圖像。

對(duì)整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的工具，可以是arcgis一類軟件，其對(duì)整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)(前后共兩次)進(jìn)行處理，得到露天礦山的動(dòng)用資源儲(chǔ)量、越界情況、臺(tái)階分析等點(diǎn)云成果，并以三維可視化的方式整個(gè)實(shí)現(xiàn)露天礦山核查成果的三維可視化。

點(diǎn)云成果主要包含開采范圍越界分析、動(dòng)用資源儲(chǔ)量計(jì)算、露天礦山臺(tái)階分析、tin三維模型、坡度圖、剖面圖、等高線等成果。

本發(fā)明基于三維激光掃描技術(shù)，能夠?qū)Τ椴闀r(shí)刻的露天礦山的空間形狀復(fù)原。通過點(diǎn)云處理軟件，實(shí)現(xiàn)露天礦山采礦權(quán)核查和動(dòng)用資源儲(chǔ)量檢測。本發(fā)明使得露天礦山采礦權(quán)核查的準(zhǔn)確度更高，動(dòng)用資源儲(chǔ)量計(jì)算的精度更高。同時(shí)后期成果多樣化促進(jìn)了數(shù)字礦山的發(fā)展，使得三維化管理模式逐漸替代二維。

至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。