堆體測量，尤其是大型堆體體積測量如何提高準(zhǔn)確性，是困擾行業(yè)多年的難題。正常的大型堆體一般有萬噸以上，如測量誤差超過1%，價(jià)值損失就在千萬元以上。因此，提高大型堆體體積測量的準(zhǔn)確性，對(duì)企業(yè)加強(qiáng)物資管理，核算物料消耗具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

　　項(xiàng)目背景：項(xiàng)目位于內(nèi)蒙古某礦山，該散堆料場存放長約50米，寬約50米，高約2~3米的煤炭礦石堆。火車進(jìn)場裝煤時(shí)，存在裝載量誤差大、部分運(yùn)輸車廂不標(biāo)準(zhǔn)的情況。為充分發(fā)揮火車運(yùn)力，既不空載也不超載，客戶需要對(duì)煤炭礦石堆進(jìn)行精準(zhǔn)測量。

▲項(xiàng)目現(xiàn)場圖

       痛點(diǎn)分析：大型煤炭礦石堆的體積測量方式通常采用全站儀、RTK單點(diǎn)測量方式。由于大型煤炭礦石堆不便攀爬，在全站儀、RTK單點(diǎn)測量方式下，人工要打到每個(gè)精準(zhǔn)的特征點(diǎn)位很難做到，且作業(yè)效率低。同時(shí)，這種單點(diǎn)測量方式測量數(shù)據(jù)密度小，無法精準(zhǔn)獲取煤炭礦石堆的體積。

　　實(shí)施方案針對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)狀，客戶提出了利用三維激光掃描技術(shù)完成煤炭礦石堆的體積測量。擁有精度高、面測量、非接觸的數(shù)據(jù)采集特點(diǎn)的三維激光掃描技術(shù)能夠很好地解決全站儀、RTK單點(diǎn)測量方式存在的痛點(diǎn)。

▲HD TLS360迷你便攜三維激光掃描儀中海達(dá)TLS360

項(xiàng)目采用的設(shè)備為中海達(dá)HD TLS360迷你便攜三維激光掃描儀（下稱HD TLS360中海達(dá)TLS360），該設(shè)備具有輕便小巧、無需調(diào)平、一鍵操作、無線操控等特點(diǎn)，可以快速獲取被測目標(biāo)的三維數(shù)字化信息數(shù)據(jù)。通過借助中海達(dá)專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件，項(xiàng)目可獲取堆體的三維數(shù)據(jù)模型，從而能夠計(jì)算及分析煤炭礦石堆的精確體積等數(shù)據(jù)。

　　作業(yè)過程：

1、外業(yè)數(shù)據(jù)采集

       ①測前準(zhǔn)備：通過踏勘現(xiàn)場，確定現(xiàn)場8個(gè)測站數(shù)和測站位置，并確定選擇使用現(xiàn)場特征點(diǎn)拼接數(shù)據(jù)。

　　②外業(yè)數(shù)據(jù)采集：將HD TLS360架設(shè)在三腳架上，無需調(diào)平，在設(shè)置好參數(shù)后，即可進(jìn)行掃描作業(yè)。此次8個(gè)測站外業(yè)數(shù)據(jù)采集共用時(shí)不到20分鐘（包括搬站、采集設(shè)置等）。

▲外業(yè)數(shù)據(jù)采集

2、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

①拼接操作在中海達(dá)專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件中打開外業(yè)采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將掃描場景中的特征同名點(diǎn)進(jìn)行拼接。拼接過程中，相鄰兩站拼接，僅需選取同一對(duì)同名點(diǎn)就可完成拼接工作。由于中海達(dá)專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件采用ICP精細(xì)拼接算法，可自動(dòng)完成拼接優(yōu)化，因此可以快速處理點(diǎn)云去噪、分類、剔除無效點(diǎn)，大幅度減少了手工拼接的誤差，使得數(shù)據(jù)處理效率大大提高。

▲拼接操作圖

②生成三維圖形拼接完成后，利用中海達(dá)專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件生成煤炭礦石堆三維圖形。

▲逼真的煤炭礦石堆三維圖形

③料場分堆、分區(qū)測量基于煤炭礦石堆三維圖形，根據(jù)分割線的位置將煤炭礦石堆三維圖形上的料堆分割計(jì)算出不同料堆的各自體積，并在煤炭礦石堆三維圖形上用顏色區(qū)分顯示。

▲渲染后的煤炭礦石堆三維圖

成果展示通過1個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)處理，中海達(dá)專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件輸出了最終的成果，客戶可以直觀的得到煤炭礦石堆的體積等數(shù)據(jù)。其中基準(zhǔn)面高程為-2.025070，2D面積為3170.160157平方米，3D表面積為3659.886698立方米，3D體積為11826.891175立方米。有了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)后，客戶可以根據(jù)火車的裝載量，合理安排煤炭運(yùn)輸，杜絕了空載、超載現(xiàn)象的發(fā)生，從而有效地節(jié)省了運(yùn)費(fèi)成本。

▲煤炭礦石堆體積計(jì)算成果圖

項(xiàng)目總結(jié)現(xiàn)場測量結(jié)果表明：

1.HD TLS360中海達(dá)TLS360可對(duì)不規(guī)則料堆進(jìn)行體積測量，測量精度均在3%以內(nèi)，滿足應(yīng)用要求。

　　2.從外業(yè)數(shù)據(jù)掃描到內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，HD TLS360的作業(yè)效率是全站儀、RTK單點(diǎn)測量方式的數(shù)倍。

　　因此，相比全站儀、RTK單點(diǎn)測量方式，采用HD TLS360進(jìn)行作業(yè)，內(nèi)外業(yè)的處理時(shí)間大大縮短，成果更直觀，數(shù)據(jù)模型更準(zhǔn)確，為大型堆體體積測量提供了快速、安全、準(zhǔn)確的解決方案。

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