地下矿洞采空区项目报告
时间：2020-08-26 08:22:11 来源：达达文档网 本文已影响 人 
RIEGL VZ-1000应用于海南矿业地下矿洞采空区扫描建模项目报告
一、项目概况
时间：2013年7月8日-7月10日
地点：海南省昌江黎族自治县石碌镇
合作单位：武汉中科院 海南矿业股份有限公司
测区概况：主测区位于地下-150米，-200米区域的钴铜矿产层，主要被测目标是该区域内的8个矿洞采空区，各采空区之间由巷道相接，采空区高程落差最大接近50米，前后纵深1.5公里，结构相对复杂并且大部分采空区只有单一通道，不利于常规测量进行正常作业；由于矿区仍在持续生产作业并且矿区内部采用爆破式开采方式，导致采空区内岩层不稳定，可能会出现落石或垮塌的危险，所以要求测量人员和仪器不能长时间在采空区内进行作业。
项目成果要求：全部采空区完整拼接三维点云数据、各采空区实体三维数字模型、采空区三维等值线图，-150米和-200米中段平面图。
二、扫描测量详程
本次扫描采用RIEGL VZ-1000三维激光扫描仪
技术资料
RIEGL VZ-1000
RIEGL VZ-1000 三维激光扫描仪是激光扫描仪行业的划时代的产品。它使用极其纤细的近红外线激光束，采用非接触式快速获取数据的扫描机制原理，以无与伦比的高速和激光点云密度为用户提供令人惊叹的数据。安装和操作极其简单，不用携带笔记本电脑，从架设三脚架、安装设备到完成高精度的360度激光扫描和影像获取仅仅需要不到三分钟。全部设备包括电池不到十公斤。用户也可使用iPod来进行远距离的遥控操作，所有收据都可存在设备附带的存储卡中。每秒发射高达300,000点的纤细激光束提供高达0.0005度的角分辨率。其高精度的激光测距是是基于RIEGL独一无二的（waveform digitization）全波形回波技术（和（on-line waveform analysis）实时全波形数字化处理和分析技术。与传统的一次回波仅能反映一个反射目标物体的技术相比，它可以获取无穷多个反射物体的、极其详尽的细节信息。它的高质量的制作水准和密封等级使得它能够在极其恶劣的环境条件下完成高难度的测量任务和进行多个目标发射体回波的分析。基于Riegl 独特的多棱镜快速旋转扫描技术，它能够产生完全线性的、均匀分布的、单一方向的、完全平行的扫描激光点云线。
操作模式：
□ 不需要笔记本就可以单机获取数据，通过内置的用户界面可 做基本的配置及输入命令。
□ 通过有线网络端口或无线网络端口，在笔记本上通过RiSCAN PRO远程遥控操作。
□ 将命令提示整合到移动扫描系统里。
□ 提供了后处理软件的接口。
使用界面：
□ 整合了人机接触界面(HMI)，直接在扫描设备上单机机操作。
□ 3.5寸高分辨率TFT彩色液晶显示屏，320 x 240像素，配备了防刮花保护玻璃罩以及防反射保护膜及多种语言菜单。
应用领域：
□ 建筑和正射摄影测量 □ 建模测量
□ 考古和文物古迹 □ 城市建模
□ 隧道测量 □ 土木工程
主要特征：
□ 边扫描 边调控制 视场角 □ 集成了倾角传感器和激光铅锤
□ 基于全回波数字化和实时波形分析技术能够 □ 内置GPS接收器和天线
获取高精度和高重复度的距离信息 □ 多种端口(LAN, WLAN, USB 2.0)
□ 多个目标物体扫 描 □ 设备本身提供了内部数据保存的能力
RIEGL VZ-1000 技术参数
Rangefinder performance 测距仪性能
激光产品等级分类
最短距离 1.5m
激光波长 近红外
射束发散性 0.3mard
每个脉冲所能够接收到的目标物数量 无数个
Scanner performance 扫描仪性能
Vertical（line）scan垂直（线性）扫描
扫描范围 100°（+60°/-40°）
扫描机制 旋转多面棱镜
扫描速度 3线/秒~120线/秒
角度步频率△（在激光束连续射到发射之间） 0.0024°≤△≤0.288°
角度测量分辨率 0.0005°（1.8arcsec）
Horizontal (frame) scan 水平（帧）扫描
扫描范围 360°
扫描机制 选择扫描头机身
扫描速度 0°/s~60°/s
角度步频率（在激光束连续射到发射之间） 0.0024°≤△≤0.5°
角度测量分辨率 0.0005°（1.8arcsec）
倾斜度传感器 整合垂直扫描器设置位置
内嵌 Sync Timer 整合GPS同步时间计时扫描
General technical data 综合参数
接口 LAN 10/100/1000MBit/S位于机身上；LAN 10/100MBit/s整合WLAN;USB2.0
输入电源电压 11-32VDC
数据存储 内嵌32GByte闪存
功率 60W
最要尺寸/重量 308mm*180mm(长*直径)/9.8kg
温度 0°C~40°C(使用)，-10°C~50°C（存放）
保护等级 IP64，防尘防水
一、外业数据采集
数据采集每站用时5分钟，单站扫描点数为1000万点。
人和常规设备无法进入采空区内部，扫描仪则可在采空区通道口对采空区进行大面积扫描采集。
二、数据成果
巷道内部结构，通过多站扫描拼接，一个完整的巷道系统可以以三维点云形式呈现出来。
在完全无光的矿洞内扫描仪激光能达到最好的接收效果，点云平滑浅薄，没有杂点和厚度。
采空区整体高程模型
采空区原始点云对比
通过多站扫描能把整个采空区及连接巷道扫描拼接完整，形成一个完整的地下矿带。
采空区三维等高线，拥有了点云数据、模型数据和线画图，可以轻松得到采空区各层面积及采空区容积，方便回填。
整个项目总工期两天半，共扫描8个采空区，共架设扫描19站，除去常规测量引点用时和在矿洞内行走耗时，扫描仪真正工作时间大概为3个半小时，内业处理分为点云数据去噪抽稀、总体拼接、高程模型建立、二维及三维等高线绘制，内业数据由一名技术员处理，总用时5天，相比常规用全站仪引点进行单点测量，扫描仪完成整个项目的时间为常规测量用时的十分之一，大大节省了时间提高了效率降低了成本。
