【Maptek XR3超长距离三维激光扫描仪】

原产地：澳大利亚

型号：Maptek XR3

测程：2400米

精度：5mm

用 途：地形测量、地质灾害测量、边坡实时监测、滩涂测量、电力巡检等

Maptek XR3-CT三维激光扫描仪在露天矿山中的应用

三维激光扫描技术是一门新兴的测绘技术，是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命，三维激光扫描技术又称“实景复制技术”。三维激光扫描仪采用非接触式高速激光的测量方式，在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量，获得点云数据。海量点云数据经过三维重构可以再现矿山开采现状，便于用于矿山边坡稳定性分析。

1、Maptek XR3-CT三维激光扫描仪原理

激光发射器发出激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿相同的路径反射传回到接收器，可以计算目标点P与扫描仪距离S，控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值β(如图1所示) 。

图1 三维激光扫描仪工作原理

2、Maptek XR3-CT三维激光扫描仪应用优势

安全 便携的设计方式，在危险或难以到达的环境可进行快速测量。

高效 大大缩短外业工作时间，简化内业数据处理工作流程。

坚固 IP65防护等级，可适应-40℃~+50℃的恶劣工作环境。

灵活 地面扫描与车载扫描一体化，标准的测量设站功能，结合GPS使用更方便

多功能 同步获取点云数据和影像信息，外业任意定义扫描区域及点云密度。

高精度 精确的地形图测绘，可靠的工程量统计，有效避免人为误差。

高度集成 系统集成长测程扫描仪、望远镜、数字罗盘、GPS、数码相机、红色激光指示器。

兼容性 通过功能强大的后处理软件提取数据成果可第三方矿业三维软件无缝对接。

3、Maptek XR3-CT三维激光扫描系统参数

产品参数

参数值

常规参数

仪器类型

高速脉冲式三维激光扫描仪

用户界面

使用触摸笔操作外置工程型笔记本电脑，装有为用户定制操作系统

扫描仪驱动

伺服马达

内置相机

内置14700万像素相机

数据采集

外置工程型笔记本电脑或USB自动存储

倾斜补偿器

内置倾斜补偿器精度(20″)

扫描参数

激光类型

脉冲式，波长1545nm，激光类型1级(IEC 60825-1-2007)

内置GPS

内置GPS(L1)

内置数据罗盘

±1度

扫描距离

2.5－2400m

扫描速率

50KHZ、100KHZ 、200KHZ

激光发散角

0.25mrad

精度

测距

5mm

重复性

±4mm

视场角

水平

360度

垂直

100度

后视望远镜

内置14倍望远镜以及附加的激光指示器，可发650nm波长红色激光进行激光后视定向

电池

电池类型

一体化的可再充、可拆卸的轻质锂电池

工作时间

4小时

环境参数

工件温度

-40℃到+50 ℃

防护等级

IP65(IEC 60529)

物理尺寸

尺寸

455×246×378

重量

9.4Kg(不含配件)

4、Maptek XR3-CT在露天验收测量中的应用

露天矿山每个月都要进行验收工作，应用传统方式时，测量人员需要手持RTK到达露天采场工作面进行数据采集工作，此项工作不仅工作量大，而且危险，无法保障测量人员的安全，且传统测量时，只是人工选取一定的特征点进行数据采集，人为误差较大；而应用三维激光扫描仪进行验收测量时，该系统采用非接触式测量，测量人员可以在较安全的区域完成数据采集工作，保障了测量人员的安全，高密度点云，可大大提高数据精度。应用I-Site XR3-CT进行露天验收测量的步骤如下：

4.1、第一期数据采集

应用I-Site XR3-CT进行露天验收测量是通过对比两期数据模型，从而计算两期间的采掘方量。如下图所示为某矿山10月份露天采场模型。

4.2 第二期数据采集

应用I-Site XR3-CT采集露天采场第二次数据，并建立模型如图3所示。

4.3 采掘方量计算

应用二次采集的数据模型，可快速统计两期间的采掘方量，如图4所示，为两期间变化的区域分布图，如图5所示为采掘方量计算对话框，如图6所示为采掘方量统计结果。

5、Maptek XR3-CT在边坡变形监测中的应用

随着露天矿开采作业的推进，露天矿边坡将越来越高，推进到最终便帮或者为了减少剥离量通常在最终边坡进行并段，导致边坡越来越陡，加之爆破工作的影响，露天边坡滑坡灾害将成为矿山最重要的安全生产问题，因此露天矿边坡岩土工程分析，边坡位移实时监测与预警是矿山安全生产保障的前提。MAPTEK公司专注于矿山生产与安全技术应用，其生产的最新一代三维激光扫描仪I-Site XR3-CT，配套Sentry软件可实现对矿山边坡的实时动态监测，I-Site XR3-CT的高防护等级和防震设计为其长期进行实时监测提供了可靠保证，现场监测如下图所示。

1)、边坡监测实时性

Maptek XR3-CT拥有IP65的防护等级和高防震设计，是长时间持续监测的基本保障。采用太阳能蓄电池供电或者其他不间断电源持续供电；采用光缆进行数据传输，以链接监测点与调度指挥中心，使数据与结果实时传输回调度中心。

配套的Sentry软件可实现扫描仪数据自动采集、数据自动处理与统计分析，通过Sentry软件对监测区域及监测数据采集周期进行设置，可实现同一监站对多个被检测区域进行同时监测。

2)、外界影响因素综合分析

MAPTEK I-Site XR3-CT边坡监测系统同时配套了气象监测站，在三维激光扫描仪对边坡进行实施监测是，同时通过气象站监测作业区域温度、湿度、风速、风向、降雨量以及气压等信息，以综合分析气象信息对滑坡灾害的影响，用以保障滑坡监测预警准确性。

3)、边坡滑坡变形曲线分析

MAPTEK I-Site XR3-CT边坡监测系统可自定义监测区域，快速统计分析区域变形，绘制变形曲线，分析边坡变形情况，如下图所示，并可实现变形区域的历史数据查询，保障数据的完整性。

4)、变形阈值设置

MAPTEK I-Site XR3-CT边坡监测系统可自定义边坡变形阈值，不同区域可设置不同变形阈值，同一区域可设置不同等级的变形阈值。

5)、监测报警

在Sentry软件上进行安全预警设置，可对不同监测区域，设置不同的预警阈值，预警信息可根据预警危险程度通过邮件或者短信发布给工程师、主管部分及各级专家等单个或者多个部门或者层级。

6、爆堆统计分析

露天爆破参数的优化可大大提供矿山生产技术管理水平，并为其带来经济效益，因此露天爆破参数的测定至关重要，而这其中爆堆的测量尤其重要。由于爆破后，爆堆较为松散，所以传统测量时人员需要到达爆堆上进行数据采集工作，此时人员的安全无法得到保障，而应用三维激光扫描仪的非接触式测量，可在保障测量人员安全的前提下完成数据采集工作，并且爆堆为不规则体，所以应用三维激光扫描仪的高密度点云可大大表现爆堆的细节，为爆破量的统计提供了可能。爆破量的统计步骤如下：

6.1 建立爆堆模型

应用现场采集的爆堆点云数据，可快速建立爆堆模型，如图7所示。

​6.2 建立去除爆堆后的模型

应用现状数据，可快速勾画出爆破边界线，如图8所示，依据勾画的爆破边界线和现状模型建立去除爆堆后的模型如图9所示。

6.3 爆破量统计

应用软件中的表面体积计算功能，可快速统计爆破量，如图10所示为爆破量统计对话框，如图11所示为爆破量统计结果。

Maptek的脉冲式三维激光扫描仪，结合车载支架、三脚架、及功能强大的后处理软件，可以进行点云和影像数据的同步采集，满足露天/地下矿山生产验收、现状测量、尾矿库现状测量、排土场测量、边坡定期定点监测、地质影像编录、边坡全天候监测与预警、边坡岩土工程分析等功能