三维激光扫描仪
在玉龙地质工作中的应用
作者：廖勋骆寿山刘评
单位：西藏玉龙铜业股份有限公司
西藏昌都
摘要
玉龙铜矿以前采用传统方式进行平台编录，受雨雪天气、边坡稳定性、RTK信号强弱影响不能及时到达所有边坡脚下，平台地质编录及时性受到一定影响。而三维激光扫描仪采用非接触式高速激光的测量方式，在复杂的现场和危险地段对被测矿、岩进行快速扫描测量，获得点云数据。海量点云数据经过三维重构可以再现矿山开采现状，区分矿岩界限，为生产计划的调整提供高精度原始数据，提高了地质编录的及时性，同时确保人员的安全。
关键词
玉龙铜矿；平台编录；MAPTEKXR3三维激光扫描仪；非接触式高速激光的测量方式
01
概述
玉龙铜矿位于西藏自治区昌都地区江达县°方向平距约60千米处，行*区划属江达县青泥洞乡，面积6.59平方千米。玉龙铜矿床为典型的斑岩型铜矿床，由Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ三个矿体组成[1]，采用露天开采，台阶高度有两种，I号矿体区域15m，II号矿体区域10m。目前玉龙采区平台地质编录采用地质技术人员现场根据矿石类型划分矿岩界线，测量人员运用RTK在平台坡面坎顶、坎底进行点位测量，地质人员在矿岩界线和矿石品级发生明显变化时进行地质取样，运用地质罗盘测定矿体和岩层产状，运用DIMINE、CAD等软件进行图件编制。
02
存在问题
（1）平台坡面出现上下分层时，特别是分层界线在坡面中间时，受平台高度、坡面角，RTK跑竿长度等影响，难以准确测定地质界线标高。
（2）矿体和岩层产状测定对专业基础功底的要求较高，进行平台编录时由于所看范围有限，测试的面不一定代表整个矿体，同时受操作人员影响较大，易形成人为误差。
（3）RTK测量地质界线测点，局部地段（特别是靠近山体边坡时）受信号影响误差较大，有的地方甚至没有信号。
（4）采矿区地处高原，雨雪天气较多，平台编录工作不能及时开展，对后续采剥计划的排布产生一定影响。
（5）矿山目前处于基建期，采区环形平台未形成，平台标高从m延伸至m，台阶数量多，同时由于爆破、采装、运输等影响，每个平台编录用时较长。
03
三维激光扫描仪工作原理
MAPTEKXR3-CT三维激光扫描仪扫描距离：2.5－m，扫描速率：50KHZ/KHZ/KHZ，测距精度：5mm。三维激光扫描仪的主要组成部分包括扫描仪、控制器以及电力供应三个部分[2]。通过激光发射器发出激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿相同的路径反射传回到接收器，可以计算目标点P与扫描仪距离S，控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值β。通过探测自身发射的激光回波信号来获取目标物体的空间数据信息，不受扫描环境的时间和空间的约束。
04
三维激光扫描仪
应用于平台地质编录
（1）I号矿体m平台斑岩铜矿
图1
RTK地质编录数据
图2
三维数据(仪器距编录位置50m)
对比分析结果：编录地点I号矿体m平台，矿石类型为斑岩型铜矿。图1采用RTK进行地质编录，由测量人员根据地质人员要求在坡顶底指定矿岩界限处打点，用时2小时，后期地质人员根据打点位置采用直线将矿体进行连接。图2采用三维激光扫描仪进行编录，测量三次用时30分钟，后期地质人员根据测量拼接数据及图片进行界限划分，斑岩铜矿带中间有1m宽废石（发*部分），斑岩型铜矿与废石颜色区分明显，RTK编录矿岩界线与三维激光扫描仪点云数据照片编录矿岩界线基本重合。
（2）I号矿体m平台斑岩矿
图3三维扫描数据（仪器距编录位置50m）
对比分析结果：I号矿体m平台，矿石类型为斑岩型铜矿。图3中矿岩界线在平台坡面中间，距离平台顶部6m，距离平台底部6m，平台传统方法编录时，RTK无法到达界限位置，只能通过卷尺测定大概位置，野外用时2.5小时，后期将卷尺测点一一相连，形成多段线界限；通过三维激光扫描仪扫描出的高清照片能准确圈定矿岩界线，形成弧形线段，野外用时25分钟，准确性也得到提高。
（3）II号矿体m平台氧化矿
图4三维扫描数据（仪器距编录位置50m）
对比分析结果：Ⅱ号矿体m-m平台，矿石类型为含铁氧化铜矿和褐铁矿。由于褐铁矿与氧化矿颜色区分比较明显，三维激光扫描仪点云数据照片能精准编录出褐铁矿与氧化矿的矿岩界线，还能准确的划分褐铁矿走向与倾向，为后期矿体模型的建立提供更可靠的地质依据；同时野外编录时间能节约2小时。
05
结论
（1）MAPTEKXR3-CT三维激光扫描仪采用非接触式的测量方式进行数据采集，50m范围内能准确区分矿岩界限，不用地质人员在坡脚下接触式编录、也不用测量人员在边坡边缘打点，避免了部分坡顶破碎岩层带来的安全隐患。
（2）MAPTEKXR3-CT三维激光扫描仪采用脉冲式激光测量，点速率近20万点/秒。扫描速度极快，单平台编录工作最低节约2小时以上，同时可根据扫描距离不同及矿岩界限颜色差异程度采用不同的档位来确保扫描图片的清晰度，达到高分辨率的目的[3]，便于后期矿岩界限的准确圈定。
（3）原来结合RTK进行编录时，坡顶和坡底之间无法实测的界线点只能利用卷尺进行大概区分，后期采用多段线进行界限线的连接，与真实的界限还是有细微差距；利用三维高清图片及数据连接的界限完全可以做到与实际吻合的程度，后期计算的爆堆矿石量更为准确，更有利于损失贫化的管理。
（4）三维激光扫描仪可以利用自身携带的拼接功能进行多次测量，避免了RTK测量时出现的无信号现象。
参考文献
[1]四川省地质矿产勘查开发局四○三地质队.西藏自治区江达县玉龙矿区铜矿勘探报告[R].张文宽，王毅，章奇志：四川省地质矿产勘查开发局四○三地质队，9
[2]宋宏.地面三维激光扫描测量技术及其应用分析[J].测绘技术装备.8.2(10).
[3]刘建坡,李*杰,*继永.三维激光扫描技术在露天矿测量中的应用[J].科技信息：科学教研,8(22):-.
原文如下
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