矿山边坡机载LiDAR数据采集三维建模研究

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2025.S1.0029

中国安全科学学报 ›› 2025, Vol. 35 ›› Issue (S1): 192-198.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2025.S1.0029

矿山边坡机载LiDAR数据采集三维建模研究

李斌¹(), 邹阳²^,³, 彭志伟⁴, 武文霖⁵, 刘佳宁⁶^,^**()

¹ 晋能控股集团晋圣松峪煤业有限公司, 山西晋城 048200
² 山西晋煤集团技术研究院有限责任公司, 山西晋城 048000
³ 山西省地球物理勘探创新技术中心, 山西晋城 048000
⁴ 晋能控股集团赵庄煤业有限责任公司, 山西晋城 048000
⁵ 晋能控股集团长平煤业有限责任公司, 山西晋城 048000
⁶ 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院, 辽宁阜新 123000

收稿日期:2025-02-14 修回日期:2025-04-17 出版日期:2025-09-03
通信作者:
^** 刘佳宁(2002—),女,辽宁铁岭人,硕士研究生,主要研究方向为遥感数据处理与应用。E-mail:1010248024@qq.com。
作者简介:
李斌 (1987—),男,山西晋城人,本科,助理工程师,主要从事地测防治水工作,开采岩移移动观测与数据处理方面的工作。E-mai:514471666@qq.com。
邹阳, 工程师
彭志伟, 工程师
武文霖, 工程师
基金资助:
国家自然科学基金资助(50604009); 辽宁省教育厅科学技术研究项目(LJ2020JCL006); 自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室资助项目(LSMNR-202107)

Study on 3D modeling of airborne LiDAR data acquisition on mine slope

LI Bin¹(), ZOU Yang²^,³, PENG Zhiwei⁴, WU Wenlin⁵, LIU Jianing⁶^,^**()

¹ Jinsheng Songyu Coal Industry Co., Ltd., Jinneng Holding Group, Jincheng Shanxi 048200, China
² Shanxi Jincheng Group Technology Research Institute Co., Ltd., Jincheng Shanxi 048000, China
³ Shanxi Province Technical Innovation Center for Mine Geophysical Exploration, Jincheng Shanxi 048000, China
⁴ Zhaozhuang Coal Industry Co., Ltd., Jinneng Holding Group, Jincheng Shanxi 048000, China
⁵ Changping Coal Industry Co., Ltd., Jinneng Holding Group, Jincheng Shanxi 048000, China
⁶ School of Geomatics, Liaoning Technical University, Fuxin Liaoning 123000, China

Received:2025-02-14 Revised:2025-04-17 Published:2025-09-03

摘要/Abstract

摘要： 为解决机载激光雷达系统(LiDAR)技术在复杂矿山地形三维建模中的参数优化问题,提高建模精度与效率,开展了系统性研究。首先,分析机载LiDAR数据采集原理、测量系统组成及数据处理过程,明确技术应用的基础逻辑;然后,结合矿山边坡复杂地形特点,提出机载LiDAR数据采集的飞行路线、航高及重叠度等参数要求,形成最佳数据采集方案以获取高精度矿山边坡数据;最后,通过某露天矿边坡的三维建模试验,验证所提方案的可行性和有效性。结果表明:优化的数据采集方案可提高数据采集及三维建模的精度与效率;所建模型能为边坡稳定性分析、变形监测等提供数据支持。

关键词: 机载激光雷达系统(LiDAR), 三维建模, 点云数据, 数据采集, 稳定性分析

Abstract:

To address the parameter optimization challenge of airborne LiDAR technology in 3D modeling of complex mine terrains and enhance modeling accuracy and efficiency, a systematic study was conducted. Firstly, the principles of airborne LiDAR data acquisition, the composition of the measurement system, and the data processing process were analyzed to clarify the basic logic of the technical application. Then, combined with the characteristics of the complex terrain of mine slopes, the parameter requirements for flight routes, flight altitude, and overlap in airborne LiDAR data acquisition were proposed, and the optimal data acquisition scheme was formed to obtain high-precision mine slope data. Finally, the feasibility and effectiveness of the proposed scheme were verified through a 3D modeling test on the slope of an open-pit mine. The results show that the optimized data acquisition scheme can improve the accuracy and efficiency of data acquisition and 3D modeling; the built model can provide data support for slope stability analysis and deformation monitoring.

Key words: airborne light detection and ranging (LiDAR), 3D modeling, point cloud data, data acquisition, stability analysis

中图分类号:

X948

李斌, 邹阳, 彭志伟, 武文霖, 刘佳宁. 矿山边坡机载LiDAR数据采集三维建模研究[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(S1): 192-198.

LI Bin, ZOU Yang, PENG Zhiwei, WU Wenlin, LIU Jianing. Study on 3D modeling of airborne LiDAR data acquisition on mine slope[J]. China Safety Science Journal, 2025, 35(S1): 192-198.

图/表 9

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图2

图3

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表1

图7

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参考文献 13

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序号	参数	数值
1	旁向重叠度/%	63
2	飞行速度/(m·s^-1)	13.5
3	航高/m	100
4	航线间距/m	52
5	作业面积/km²	1.017
6	预计航时/min	37

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Study on 3D modeling of airborne LiDAR data acquisition on mine slope

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