堆體測量，尤其是大型堆體體積測量如何提高準確性，是困擾行業多年的難題。正常的大型堆體一般有萬噸以上，如測量誤差超過1%，價值損失就在千萬元以上。因此，提高大型堆體體積測量的準確性，對企業加強物資管理，核算物料消耗具有重要現實意義。

　　項目背景：項目位于內蒙古某礦山，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。火車進場裝煤時，存在裝載量誤差大、部分運輸車廂不標準的情況。為充分發揮火車運力，既不空載也不超載，客戶需要對煤炭礦石堆進行精準測量。

▲項目現場圖

       痛點分析：大型煤炭礦石堆的體積測量方式通常采用全站儀、RTK單點測量方式。由于大型煤炭礦石堆不便攀爬，在全站儀、RTK單點測量方式下，人工要打到每個精準的特征點位很難做到，且作業效率低。同時，這種單點測量方式測量數據密度小，無法精準獲取煤炭礦石堆的體積。

　　實施方案針對項目現狀，客戶提出了利用三維激光掃描技術完成煤炭礦石堆的體積測量。擁有精度高、面測量、非接觸的數據采集特點的三維激光掃描技術能夠很好地解決全站儀、RTK單點測量方式存在的痛點。

▲HD TLS360迷你便攜三維激光掃描儀中海達TLS360

項目采用的設備為中海達HD TLS360迷你便攜三維激光掃描儀（下稱HD TLS360中海達TLS360），該設備具有輕便小巧、無需調平、一鍵操作、無線操控等特點，可以快速獲取被測目標的三維數字化信息數據。通過借助中海達專業數據處理軟件，項目可獲取堆體的三維數據模型，從而能夠計算及分析煤炭礦石堆的精確體積等數據。

　　作業過程：

1、外業數據采集

       ①測前準備：通過踏勘現場，確定現場8個測站數和測站位置，并確定選擇使用現場特征點拼接數據。

　?、谕鈽I數據采集：將HD TLS360架設在三腳架上，無需調平，在設置好參數后，即可進行掃描作業。此次8個測站外業數據采集共用時不到20分鐘（包括搬站、采集設置等）。

▲外業數據采集

2、內業數據處理

①拼接操作在中海達專業數據處理軟件中打開外業采集的點云數據，將掃描場景中的特征同名點進行拼接。拼接過程中，相鄰兩站拼接，僅需選取同一對同名點就可完成拼接工作。由于中海達專業數據處理軟件采用ICP精細拼接算法，可自動完成拼接優化，因此可以快速處理點云去噪、分類、剔除無效點，大幅度減少了手工拼接的誤差，使得數據處理效率大大提高。

▲拼接操作圖

②生成三維圖形拼接完成后，利用中海達專業數據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、分區測量基于煤炭礦石堆三維圖形，根據分割線的位置將煤炭礦石堆三維圖形上的料堆分割計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分顯示。

▲渲染后的煤炭礦石堆三維圖

成果展示通過1個小時的數據處理，中海達專業數據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據。其中基準面高程為-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。有了準確的數據后，客戶可以根據火車的裝載量，合理安排煤炭運輸，杜絕了空載、超載現象的發生，從而有效地節省了運費成本。

▲煤炭礦石堆體積計算成果圖

項目總結現場測量結果表明：

1.HD TLS360中海達TLS360可對不規則料堆進行體積測量，測量精度均在3%以內，滿足應用要求。

　　2.從外業數據掃描到內業數據處理，HD TLS360的作業效率是全站儀、RTK單點測量方式的數倍。

　　因此，相比全站儀、RTK單點測量方式，采用HD TLS360進行作業，內外業的處理時間大大縮短，成果更直觀，數據模型更準確，為大型堆體體積測量提供了快速、安全、準確的解決方案。

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