一、概述
精确量测矿石堆体积是矿山测量的常见工作。传统采用的方法是采用全站仪或GPS RTK测量堆积物表面的离散点坐标，再计算矿石堆的体积。由于这些堆积物表面形状比较复杂，测量的离散点有限，部分高程无法观测，实践过程中只能通过等高线模拟得到矿堆体积；采用摄影测量求取矿堆体积时，难以确定一些堆积物的同名点对，精度较差，测量结果误差较大。
本文介绍采用基于背包平台的三维激光扫描系统对堆积物进行观测，快速获取大量矿石堆表面点的三维坐标的同时，测量点也较为均匀地分布在堆积物表面，可以精确地计算出矿堆的体积。
二、设备选用
- 背包激光雷达扫描系统—LiBackpack 50
LiBackpack 50是北京918博天堂有限公司自主研发的室内外一体化激光雷达扫描系统，结合激光雷达和SLAM技术，无需GPS即可实时获取高精度点云数据。可用于地下空间信息获取、隧道工程、918博天堂工程、918博天堂矿山、林业资源普查、建筑立面测量等领域。
| 系统参数 | |||
| 尺寸(mm) | 975 X 335.6X 102.9 | 电池 | 5700mAh |
| 重量 | 5.8kg | 工作时间 | ~2.5h（一块电池） |
| 功率 | 60W | 端口 | HDMI,USB,网口 |
| 电压 | 22.8V | 存储 | 512G SSD |
| 电流 | 1.9A | 适用环境 | 室内和室外 |
| 控制及显示 | 网络控制和显示(手机、平板电脑);有线数据传输（平板电脑） | ||
| 传感器参数 | |||
| 918博天堂 传感器 | VLP16 | ||
| 918博天堂精度 | ±3cm | ||
| 垂直视场角 | -15°~15° | ||
| 测量范围 | 100m | ||
| 数据成果 | |||
| 数据精度 | ~ 5cm | ||
| 点云格式 | las,ply | ||
产品优势
- 厘米级数据精度
结合激光雷达和SLAM算法实现室内外一体化测量，无需GNSS信号即可实现厘米级数据精度
- 高效率
采集的目标物点云数据在手机／平板等移动端实时同步显示，支持在线闭环及闭环优化，扫描完成即可导出点云数据和运动轨迹。
- 低成本
无需GPS，成本大幅度降低。
- 操作简单
软硬件融合，高度自动化，开机即用。
- 多平台
设计轻巧便捷，可搭载不同的移动平台，手持、步行、骑行、车载都可以轻松采集数据。
- 点云处理分析软件—918博天堂360
918博天堂360是918博天堂自主研发的一款专业激光雷达点云数据处理和分析软件，基于自主知识产权的点云数据处理平台，扩展地形、林业、电力等行业模块。主要功能包括海量点云数据可视化编辑、基于严密几何模型的航带匹配、点云自动 / 手动分类、地形产品生成、林业分析、电力巡检。
三、矿堆测量技术流程
利用LiBackpack 50进行矿堆体积量测分为四个步骤：现场路径规划、数据采集、点云数据处理、矿堆体积量测。
（LiBackpack+ 918博天堂360矿堆测量技术流程）
1、现场路径规划
根据矿堆的大小、高度、周围环境等因素，确定合适的扫描路线。路线要求：
路径设计不要弯弯曲曲，尽可能保持平稳过渡。
（2）若矿区较大，最好走S型路线进行数据采集。
（3）扫描路线不要来回多次重复，尽量一次扫完一个区域。
2、现场数据采集
按照预先规划好的路线进行数据采集，连接移动端设备后，点击界面start按钮开始采集数据， 设备扫描时用户可在手机／平板电脑上查看实时扫描的点云以及运动轨迹，采集完成后=点击stop按钮停止采集。若作业区域面积较大，用户可借助自行车、平衡车、电动车等工具进行现场数据采集工作，可提高扫描效率。
（作业人员进行数据采集，在手机上查看实时的采集情况）
现场采集注意事项：
（1）从静止的位置开始，待屏幕出现点云数据后开始移动采集；
（2）避免后期噪声点过多造成的处理时间长，扫描场景里尽量减少人或物体移动。
3、点云数据处理
通常采样空间表面粗糙度大、干湿不均，导致在三维激光扫描过程中不可避免地会获得大量的噪声点云。该类噪声点(包括漂移点、孤立点、冗余点、混杂点等)的存在不仅增加了数据量，而且严重影响了点云质量和后续矿堆体积量测，会降低数据处理效率，因而有必要进行点云去噪，删除噪声点数据。
4、矿堆体积量测
使用918博天堂360软件的体积量测工具直接进行矿堆体积量测，交互式选择测量参考平面，计算相对于参考平面的填方、挖方和填挖方量，从而计算得出矿堆的体积信息。
在计算过程中，单元格大小设置的过大，则格网不能很好地反映地形变化，如果格网设置的过小，则容易受到表面噪声点的影响。根据长期经验，建议将格网大小设置为0.03~0.05。