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大型堆体测量，这款轻量化三维激光十几分钟搞定！

大型堆体测量，这款轻量化三维激光十几分钟搞定！ 中海达
2022-09-23
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导读：快又准，HD TLS360效率杠杠的！
堆体测量，尤其是大型堆体体积测量如何提高准确性，是困扰行业多年的难题。正常的大型堆体一般有万吨以上，如测量误差超过1%，价值损失就在千万元以上。因此，提高大型堆体体积测量的准确性，对企业加强物资管理，核算物料消耗具有重要现实意义。

项目背景

项目位于内蒙古某矿山，该散堆料场存放长约50米，宽约50米，高约2~3米的煤炭矿石堆。火车进场装煤时，存在装载量误差大、部分运输车厢不标准的情况。为充分发挥火车运力，既不空载也不超载，客户需要对煤炭矿石堆进行精准测量。

▲项目现场图


痛点分析

大型煤炭矿石堆的体积测量方式通常采用全站仪、RTK单点测量方式。由于大型煤炭矿石堆不便攀爬，在全站仪、RTK单点测量方式下，人工要打到每个精准的特征点位很难做到，且作业效率低。同时，这种单点测量方式测量数据密度小，无法精准获取煤炭矿石堆的体积。

实施方案

针对项目现状，客户提出了利用三维激光扫描技术完成煤炭矿石堆的体积测量。拥有精度高、面测量、非接触的数据采集特点的三维激光扫描技术能够很好地解决全站仪、RTK单点测量方式存在的痛点。

▲HD TLS360迷你便携三维激光扫描仪
项目采用的设备为中海达HD TLS360迷你便携三维激光扫描仪（下称HD TLS360），该设备具有轻便小巧、无需调平、一键操作、无线操控等特点，可以快速获取被测目标的三维数字化信息数据。通过借助中海达专业数据处理软件，项目可获取堆体的三维数据模型，从而能够计算及分析煤炭矿石堆的精确体积等数据。

作业过程

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外业数据采集

①测前准备：通过踏勘现场，确定现场8个测站数和测站位置，并确定选择使用现场特征点拼接数据。
②外业数据采集：将HD TLS360架设在三脚架上，无需调平，在设置好参数后，即可进行扫描作业。此次8个测站外业数据采集共用时不到20分钟（包括搬站、采集设置等）。

▲外业数据采集

2

内业数据处理

①拼接操作
在中海达专业数据处理软件中打开外业采集的点云数据，将扫描场景中的特征同名点进行拼接。拼接过程中，相邻两站拼接，仅需选取同一对同名点就可完成拼接工作。由于中海达专业数据处理软件采用ICP精细拼接算法，可自动完成拼接优化，因此可以快速处理点云去噪、分类、剔除无效点，大幅度减少了手工拼接的误差，使得数据处理效率大大提高。

▲拼接操作图
②生成三维图形
拼接完成后，利用中海达专业数据处理软件生成煤炭矿石堆三维图形。

▲逼真的煤炭矿石堆三维图形
③料场分堆、分区测量
基于煤炭矿石堆三维图形，根据分割线的位置将煤炭矿石堆三维图形上的料堆分割计算出不同料堆的各自体积，并在煤炭矿石堆三维图形上用颜色区分显示。
▲左右滑动查看渲染后的煤炭矿石堆三维图

成果展示

通过1个小时的数据处理，中海达专业数据处理软件输出了最终的成果，客户可以直观的得到煤炭矿石堆的体积等数据。其中基准面高程为-2.025070，2D面积为3170.160157平方米，3D表面积为3659.886698立方米，3D体积为11826.891175立方米。有了准确的数据后，客户可以根据火车的装载量，合理安排煤炭运输，杜绝了空载、超载现象的发生，从而有效地节省了运费成本。

▲煤炭矿石堆体积计算成果图

项目总结

现场测量结果表明：


1.HD TLS360可对不规则料堆进行体积测量，测量精度均在3%以内，满足应用要求。


2.从外业数据扫描到内业数据处理，HD TLS360的作业效率是全站仪、RTK单点测量方式的数倍。


因此，相比全站仪、RTK单点测量方式，采用HD TLS360进行作业，内外业的处理时间大大缩短，成果更直观，数据模型更准确，为大型堆体体积测量提供了快速、安全、准确的解决方案。

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