基于三维激光扫描技术的爆堆特征信息提取与应用

发布时间：2020-11-15 11:54

　　 长期以来,由于我国矿产资源开发利用与管理相对粗放,信息化程度不高,在造成了资源严重浪费的同时,还引发了一系列生态环境问题,制约了资源开发利用和生态环境的可持续发展。因此,必须快速准确获取矿产客观基础数据,为矿政、生产部门提供技术支持和决策依据,促进自然资源管理向规范化、现代化和信息化转变。三维激光扫描技术通过向目标物体发射激光点来获取目标对象表面真实的三维坐标信息,可以实现高精度、高效率及非接触的基础数据获取快速获取。论文将现代测绘学理论与爆破工程紧密结合,着重对基于三维激光扫描技术的爆堆体积计算和特征信息提取深入研究,旨在拓展新技术在矿产资源开发利用领域中应用。主要研究工作和取得成果如下:(1)介绍了三维激光扫描技术的数据获取与数据处理流程。针对研究的爆堆点云数据特点,基于绝对位置站点坐标拼接,利用ICP算法对多站数据进行精准拼接,以上方法的拼接精度可以达到厘米级;并采用基于反射率阈值法、SOR滤波法和基于旋转变换的人眼识别法先后对点云数据进行了去噪处理,可以有效的去除空气中灰尘和地面上的大型机械与人产生的噪声点,得到较为干净的点云数据,为后续爆堆体积计算和特征信息的提取提供高质量的数据支撑。(2)利用叠置分析、曲率计算等方法确定出爆堆爆前爆后轮廓边界,进行了当下爆堆体积计算的主流方法的比较,分析了基于三维激光扫描技术的爆堆体积计算的优势,建立了一套高效、快捷的基于爆堆激光点云数据的体积计算方法。(3)基于Riscan Pro实现了爆堆爆后隆起高度和前抛距离实现快速提取。应用MATLAB平台编写算法对爆堆特征信息进行智能提取,实现了爆堆爆后隆起高度、前冲距离的人机交互-自动提取,并将提取的结果与实际量测值进行了对比分析;并对提取的爆堆特征信息的精度进行了统计分析,结果显示精度相当,为爆破效果评价提供了准确的数据支持。(4)基于爆堆特征信息和现场记录的地质信息,选取十项指标数据构成爆破效果评价体系,利用模糊综合评价方法对爆堆爆破效果进行综合评价,得出松散系数、隆起高度、炸药单耗和劳动成本等评价指标低于期望权重;前抛距离、布设钻孔数、震动强度和粉尘浓度等评价指标得分权重高于预期权重,可以达到较为满意的效果。
【学位单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TD235
【部分图文】：

技术路线图

第二章爆堆激光点云数据的获取预处理10第二章爆堆激光点云数据的获取与处理2.1三维激光扫描仪的工作原理三维激光扫描系统由激光扫描系统、电源和笔记本电脑等设备构成，激光扫描系统是三维激光扫描仪主要组成部分，由高精度的激光测距仪和一组多面反射棱镜构成，另外也集成电荷耦合器件和仪器内部控制和校正系统等（如图2.1所示），图2.2描述了基于脉冲激光测距[53]。图2.1地面三维激光扫描系统图2.2脉冲激光测距原理三维激光扫描仪在获取目标物体的三维坐标过程中，扫描控制模块控制和计算每次脉冲激光的角度，测得测站至扫描点的斜距，结合扫描的水平和垂直方向角，进而得到点云的空间相对坐标。

第二章爆堆激光点云数据的获取预处理10第二章爆堆激光点云数据的获取与处理2.1三维激光扫描仪的工作原理三维激光扫描系统由激光扫描系统、电源和笔记本电脑等设备构成，激光扫描系统是三维激光扫描仪主要组成部分，由高精度的激光测距仪和一组多面反射棱镜构成，另外也集成电荷耦合器件和仪器内部控制和校正系统等（如图2.1所示），图2.2描述了基于脉冲激光测距[53]。图2.1地面三维激光扫描系统图2.2脉冲激光测距原理三维激光扫描仪在获取目标物体的三维坐标过程中，扫描控制模块控制和计算每次脉冲激光的角度，测得测站至扫描点的斜距，结合扫描的水平和垂直方向角，进而得到点云的空间相对坐标。
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本文编号：2884726