三維激光掃描技術(shù)基于激光測(cè)距原理，通過發(fā)射激光束并接收其反射回來的信號(hào)，計(jì)算出掃描儀與被測(cè)堆體之間的距離。獲取的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、噪聲濾除、數(shù)據(jù)處理等流程，構(gòu)建出厘米級(jí)的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)測(cè)量方法的局限性，在礦業(yè)儲(chǔ)量測(cè)算、土木工程計(jì)量及環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

堆體測(cè)量是糧食倉儲(chǔ)、煤礦管理、工程建設(shè)等領(lǐng)域，制定生產(chǎn)計(jì)劃、確保準(zhǔn)確的庫存管理和資源評(píng)估的重要手段。因此，運(yùn)用高效率、高精度的三維激光掃描技術(shù)提高堆體測(cè)量的準(zhǔn)確性，是目前堆體測(cè)量工作的發(fā)展趨勢(shì)。

1項(xiàng)目背景

近日，應(yīng)某單位客戶邀請(qǐng)，深圳市鵬錦科技有限公司技術(shù)人員攜帶T100手持三維激光掃描儀（下稱T100）前往河南某地進(jìn)行煤堆掃描計(jì)量測(cè)試，測(cè)量體積誤差小于1%，達(dá)到客戶測(cè)量要求。

圖片掃描場(chǎng)地

2、痛點(diǎn)分析

堆體環(huán)境較為復(fù)雜，堆體表面坡度變化不一，傳統(tǒng)測(cè)量往往不能反映堆體最真實(shí)的形狀，數(shù)據(jù)精度存在較大誤差，且不適于面積較大的堆體管理，既耗時(shí)又耗力，傳統(tǒng)測(cè)量無法滿足需求。

3、實(shí)施方案

T100三維激光掃描移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)、精確、簡單、高效的特性，作業(yè)人員手持即可開啟一鍵式掃描作業(yè)，移動(dòng)式掃描方式搭配強(qiáng)大建圖系統(tǒng)，大大提升作業(yè)效率，滿足盤點(diǎn)需求。

圖片

4、作業(yè)流程

規(guī)劃路線

在掃描前需提前勘探現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，提前定制掃描路線，以避免重復(fù)性掃描工作。本次采集路線采用蛇形繞行，路徑之間間隔不超過20米，以確保采集的點(diǎn)云更加清晰稠密，避免漏采。同時(shí)采集路線的起始點(diǎn)與終點(diǎn)重合，便于出現(xiàn)點(diǎn)云分層時(shí)，作業(yè)人員可以在后處理時(shí)進(jìn)行糾正和優(yōu)化。

堆體點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集

測(cè)量人員依據(jù)提前規(guī)劃好的掃描路線進(jìn)行掃描，掃描過程中可通過手機(jī)實(shí)時(shí)查看采集路徑、相對(duì)位置、激光點(diǎn)云效果，以及錯(cuò)采漏采情況，防止多次補(bǔ)采帶來的不便和成本增加。

圖片作業(yè)人員操作設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)處理

將掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)解算，導(dǎo)入配套軟件LidarWorks中進(jìn)行建模分析，自動(dòng)提取堆體，選取基準(zhǔn)面，對(duì)煤堆進(jìn)行體積計(jì)算一鍵生成報(bào)告。

LidarWorks 是為T系列移動(dòng)三維掃描儀精心打造的一款集設(shè)備應(yīng)用與點(diǎn)云處理于一體的配套型軟件。該軟件具有高度的兼容性，能夠輕松處理第三方設(shè)備的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。軟件具備點(diǎn)云數(shù)據(jù)測(cè)覽、優(yōu)化和格式轉(zhuǎn)換等基本功能，同時(shí)還能夠完成多組數(shù)據(jù)的拼接、合并，并針對(duì)體積測(cè)量和測(cè)圖等方面應(yīng)用開發(fā)了專項(xiàng)應(yīng)用功能，有效提高了數(shù)據(jù)處理的效率和精度。

圖片LidarWorks配套軟件

圖片煤礦堆三維點(diǎn)云模型數(shù)據(jù)

圖片煤礦堆三維點(diǎn)云模型數(shù)據(jù)（抽稀）

5、數(shù)據(jù)結(jié)果

可手動(dòng)輸入堆體密度(t/m3)，輸出包含重量在內(nèi)的完整PDF結(jié)果報(bào)告。

圖片河南堆體體積盤點(diǎn)報(bào)表1

測(cè)得體積㎡：177.335㎡

換算重量：141.868t

重量誤差：1.6%

圖片河南堆體體積盤點(diǎn)報(bào)表2

測(cè)得體積㎡：872.298㎡

換算重量：697.838t

重量誤差：1.5%

圖片河南堆體體積盤點(diǎn)報(bào)表3

測(cè)得體積㎡：624.973㎡

換算重量：987.470t

重量誤差：1.8%

整體重量誤差在2%以內(nèi)，1.5%，最高1.8%

6、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

提高測(cè)量精度

相比傳統(tǒng)測(cè)量方法，三維激光掃描技術(shù)能夠更精確地獲取堆體的形狀和尺寸信息，減少了人為因素帶來的測(cè)量誤差，提高了測(cè)量結(jié)果的可靠性。

提升測(cè)量效率

三維激光掃描儀能夠快速獲取大量數(shù)據(jù)，大幅縮短了數(shù)據(jù)采集和處理的時(shí)間，適用于大規(guī)模堆體的快速測(cè)量和監(jiān)測(cè)。

實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理

掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換為三維模型，便于在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行可視化展示和分析，支持堆體的數(shù)字化管理，如體積計(jì)算、表面積計(jì)算、堆體變化監(jiān)測(cè)等。

支持復(fù)雜堆體測(cè)量

對(duì)于形狀復(fù)雜、不規(guī)則或難以接觸的堆體，三維激光掃描技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量，無需對(duì)堆體進(jìn)行特殊處理或改造，降低了測(cè)量成本和時(shí)間。

同時(shí)，可以通過背包、無人機(jī)、車載等多種平臺(tái)掃描方式作業(yè)，適應(yīng)不同作業(yè)場(chǎng)景、不同測(cè)區(qū)范圍的工作需求。