龔 平

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊，貴州 清鎮(zhèn) 551400）

隨著近些年我國旅游事業(yè)的不斷發(fā)展，各地先后出現(xiàn)了眾多礦洞項目，并由此生成了諸多的礦洞建模需求。而在以往的礦洞建模工作當中，工作人員大多選擇采用建立實體模型的方式，但由于受到施工條件等因素的影響，導致建模步驟較為復(fù)雜、繁瑣、涉及的參數(shù)信息眾多，在一定程度上影響了建模效率。因此本文將嘗試立足礦洞實際情況，運用三維建模技術(shù)以有效解決這一現(xiàn)實問題。

1 測區(qū)概況

為有效研究礦洞三維建模技術(shù)與作業(yè)，本文將以萬山汞礦18號至3號洞礦洞項目為例。該項目中礦洞總長在1.5公里左右，礦洞寬度大約為2m。而本測區(qū)則位于萬山鎮(zhèn)萬山國家礦山公園入口附近，其地理坐標為東經(jīng)109°12′，北緯27°32′，測區(qū)內(nèi)擁有一個主礦洞和數(shù)條支洞。礦洞總共擁有三個采礦區(qū)，礦區(qū)面積分別約為9.87畝、7.63畝以及3.56畝。為了保障礦洞作業(yè)的規(guī)范性、有序性，且最終的測繪成果技術(shù)規(guī)格與質(zhì)量水平均與用戶實際需求相符合，需要對礦洞進行三維建模。

2 礦洞三維建模與作業(yè)分析

（1）前期準備工作。在此次進行礦洞三維建模當中，其最為重要的三大認為分別為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及礦洞作業(yè)。為了能夠在切實保障礦洞三維建模質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能提高建模效率，為此工作人員在此番礦洞三維建模中選擇使用一臺掃描效率可以達到每秒976000點數(shù)的三維激光掃描儀，用以負責完成各項關(guān)于礦洞的信息數(shù)據(jù)的采集工作。同時搭配使用Scene軟件以及Geomagic Studio 2012模型處理軟件負責快速、精準地完成對采集得到的各項礦洞信息數(shù)據(jù)的處理工作。此外，還需要各配置一臺性能良好的打印機與五臺計算機，用以為后續(xù)的礦洞作業(yè)的實施以及監(jiān)督管理提供必要技術(shù)支撐。在正式使用上述儀器設(shè)備前，工作人員需要對所有設(shè)備儀器進行嚴格的質(zhì)量檢驗，確保其能夠與作業(yè)要求完全符合[1]。在將工程坐標系統(tǒng)作為此次礦洞三維建模項目的坐標系統(tǒng)，并嚴格依照《工程測量規(guī)范》等相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，有序開展礦洞三維建模。

（2）采集外業(yè)數(shù)據(jù)。在采集外業(yè)數(shù)據(jù)的過程當中，工作人員首先通過對所測區(qū)域進行全方面的實地勘查，確定掃描站點的具體數(shù)量并有效明確架設(shè)站點的最優(yōu)位置，從而使得在實地進行數(shù)據(jù)采集時能夠有最大效率架設(shè)基站。通過結(jié)合實地勘查結(jié)果可知，本項目最佳掃描站點距離為15m，在考慮轉(zhuǎn)站方便的基礎(chǔ)上，將能夠保障掃描范圍最大化的位置設(shè)置為站點架設(shè)位置。在依照相關(guān)規(guī)范要求完成站點的設(shè)置之后，需要工作人員采用三維激光掃描儀根據(jù)從內(nèi)到外的順序，依次按照編號進行掃描[2]。在將標靶球放置在制定位置以方便轉(zhuǎn)站之后，設(shè)定掃描儀的各項關(guān)鍵參數(shù)，此后需要工作人員對掃描儀進行初始化處理，在完成上述操作后方可正式進行掃描。當完成所有站點的掃描工作之后，三維激光掃描儀所獲取的所有信息數(shù)據(jù)將被統(tǒng)一默認存儲在儲存卡當中，此時工作人員通過依次移動標靶球，轉(zhuǎn)站進行下一站掃描。

（3）處理內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)。在進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的過程當中，工作人員首先需要將三維激光掃描儀當中自帶的內(nèi)存卡取出，并將存儲在內(nèi)存卡中的掃描結(jié)果復(fù)制到計算機當中。隨后需要工作人員啟動與掃描儀相配套的數(shù)據(jù)處理軟件Scene，將所有需要進行分析處理的掃描數(shù)據(jù)依次導入其中。而考慮到此次礦洞三維建模當中獲得的掃描數(shù)據(jù)眾多，掃描站點共計98個，因此需要采用分組處理的方式對各站掃描數(shù)據(jù)進行拼接處理。

在依次加載每一站掃描結(jié)果之后，將對應(yīng)視圖打開，并軟件識別的標靶球進行準確標記，直至完成所有的標靶球識別后再進行站點拼接。此時工作人員需要將Geomagic Studio 2012（64 bit）軟件打開，進行格式為PTS的點云數(shù)據(jù)的依次加載，而后依照實際建模需求選擇有效點云分布與數(shù)量。此后重新對不需要的點云數(shù)據(jù)進行整理，便可以進入封裝成模的環(huán)節(jié)。但考慮到在此次礦洞三維建模當中，礦洞本身屬于不規(guī)則圖形，因而需要依照三角網(wǎng)模型構(gòu)建礦洞三維模型，最后將客戶所需模型數(shù)據(jù)統(tǒng)一設(shè)置成OBJ格式并進行有效保存即可。

3 礦洞三維建模與作業(yè)的質(zhì)量評價管理

在完成所有礦洞三維建模與作業(yè)之后，需要嚴格依照《測繪產(chǎn)品質(zhì)量驗收規(guī)定》，由相關(guān)負責人與工作人員負責對整個項目的內(nèi)業(yè)以及外業(yè)質(zhì)量進行全面監(jiān)督檢查，以保障內(nèi)外業(yè)質(zhì)量與規(guī)定要求相符合。值得注意的是，在作業(yè)之前需要統(tǒng)一組織所有參加作業(yè)的人員進行系統(tǒng)的技術(shù)培訓與安全教育，使其能夠扎實掌握基本的操作技能，形成較高的安全意識[3]。在使用各項儀器設(shè)備之前可以統(tǒng)一對其進行嚴格的質(zhì)量檢驗和校正處理，以有效保證測繪儀器設(shè)備本身的質(zhì)量以及規(guī)格、性能等滿足相關(guān)要求。而在作業(yè)期間，需要根據(jù)具體工序，分階段依次檢查審核測繪成果與建立的礦洞三維模型，以便可以及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題并進行有效糾正。當所有建模和作業(yè)工作完成之后，則由單位組織對此次礦洞三維建模工作進行單位級驗收。

根據(jù)最終的驗收結(jié)果顯示，本項目中使用的三維掃描儀器等設(shè)備具有較高的精度，方案設(shè)計科學合理，所使用的測量方法精準無誤，在充分利用儀器掃描數(shù)據(jù)和軟件模型處理下所建立起的礦洞三維模型以及最終獲得的成果數(shù)據(jù)具有較高的質(zhì)量水平，與客戶三維模型精度要求相吻合。

4 結(jié)語

本文通過以萬山汞礦18號至3號洞礦洞項目為例，對礦洞內(nèi)三維建模與作業(yè)展開分析研究，指出在嚴格依照相關(guān)標準要求下借助三維激光掃描儀以及專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件和模型處理軟件下，所建立的礦洞三維模型滿足各項用戶需求。工作人員也通過依照具體控制流程，逐級、逐項地對該礦洞項目展開了評審工作，使得建模與測繪任務(wù)均實現(xiàn)了有序進行。而該三維建模技術(shù)在礦洞項目當中所表現(xiàn)出的針對性強、操作簡便等特性也為其在其他礦洞項目中的廣泛運用提供了重要的可行性。在實際操作時，工作人員也需要落實好各項儀器設(shè)備的檢驗與校準工作，確定正確的工程坐標系統(tǒng)，合理選擇掃描站點的數(shù)量以及站點架設(shè)位置等，從而使得三維建模技術(shù)的應(yīng)有效用能夠得到充分發(fā)揮。