《矿山三维激光空间感知技术及应用》系统介绍了不同种类三维激光扫描仪的结构、扫描原理、误差来源、国内外各种三维激光扫描仪的技术优势和特点、点云数据处理流程和方法、三维模型构建算法,并结合矿山具体工艺和实际场景,全面介绍了三维激光扫描仪在采空区探测、采场爆破设计优化等具体场景中的应用案例,内容丰富,实用性强。
《矿山三维激光空间感知技术及应用》可供三维激光扫描仪研发人员、测绘人员、矿山测量人员使用,也可供大专院校相关专业的师生参考。
我国作为矿业大国,拥有数量众多的金属和非金属矿山,矿山现场环境恶劣、危险区域多、管理粗放,极大地影响了矿山作业的效率和安全生产,为了改善这种状况,目前大部分矿山正朝着设计三维化、开采智能化、生产规模化、管理精细化的方向发展,因此对矿山三维空间数据的需求十分迫切,而三维激光空间感知技术具有高精度、非接触、高速度、无损伤等特点,成为矿山三维空间数据获取的重要技术手段。本书围绕三维激光空间感知技术涉及的基本概念、三维激光扫描仪产品、点云数据处理流程、三维模型构建方法、矿山典型应用案例进行了系统阐述,本书共分6章:第1章主要介绍了矿山空间感知技术的意义,分析了矿山三维激光空间感知技术目前面临的挑战及发展现状,可使读者对矿山三维激光空间感知技术有初步了解。第2章主要对三维激光扫描系统进行了阐述,介绍了三维激光扫描测量的原理、三维激光点云静态构建方法、三维激光扫描点云动态构建方法、三维激光扫描误差及修正方法,可使读者对三维激光扫描系统有一个全面的认识。第3章主要介绍了矿山三维激光空间感知装备,详细介绍了典型的架站式三维激光扫描仪、钻孔式三维激光扫描仪、移动式三维激光扫描仪的产品性能、技术参数、适应范围等,使读者在实际选择一款合适的三维激光扫描仪时有所参考。第4章系统阐述了三维激光点云数据处理流程和方法,包括三维激光扫描点云数据的基本概念、数据处理流程、点云数据匹配方法、点云数据去冗方法、点云数据去噪方法、点云数据精简方法、点云数据分割方法、点云数据聚类方法,让读者对三维激光扫描仪形成的点云数据如何进行处理,具体使用哪些方法有深入的认识。第5章系统阐述了点云数据三维模型构建与处理方法,详细说明了α-shape三维重建法、基于RBF的点云三维重建法、基于Delaunay三角剖分的三维重建法、Marching Cubes三维重建法、轮廓线三维重建法,并结合矿山实际数据进行三维建模效果说明,同时结合三维模型后续实际使用需求,系统阐述了三维模型基本运算、修复、渲染的原理。让读者清晰地知道应该使用什么方法把点云数据转换成三维模型,并对三维模型进行各种操作。第6章结合矿山的各种应用场景及实际需求,全面介绍了矿山三维激光空间感知技术在采空区探测、采场爆破优化与残矿回采、溜井扫描与治理、巷道掘进验收、露天边坡变形监测、岩体结构面智能识别与分组、料堆精细化盘料、数字矿山模型构建等方面的应用案例,让读者清楚知道矿山三维激光空间感知技术是如何具体应用于矿山实际需求的。
1绪论.11.1矿山空间感知技术的意义.11.2矿山三维激光空间感知技术面临的挑战.11.3矿山三维激光空间感知技术的发展现状及趋势.12三维激光扫描系统概述.22.1三维激光扫描测量原理.22.1.1激光测距原理.22.1.2三维激光扫描仪典型结构.42.1.3三维激光扫描系统几何模型.62.2三维激光扫描点云静态构建方法.82.2.1单站扫描点云构建方法.82.2.2多站扫描点云构建方法.82.3三维激光扫描点云动态构建方法.112.3.1SLAM连续扫描方法.112.3.2组合导航连续扫描方法.142