·1140 北京科技大学学报 第36卷 坐标轴的长方体，沿探测杆(y轴)方向，在极值点 开始 P.(x。Jm,),P.(x,y,乙)范围内根据分层数l 按值分层 对该长方体进行剖分，形成S,S2,…,S,个子集，如 导人y坐标 文件 按：值分区 图7所示. 标记密集区点云 按步长精简 坐标转换整理 数据导出 点云合并 结束 图9算法流程图 Fig.9 Procedure of the algorithm 图7分层剖分示意图 Fig.7 Sketch map of hierarchical sub-division 据工程的实际环境，在-755m标高附近，从58线位 置上的两处上部酮室分别探测，获取两个点云数据， 在子集S,内，以点云的xm,术ar云an,之a四个 如图10所示. 值为界对环状点云带分区，分成四个区，如图8所 a b 示 图8分区排序示意图 Fig.8 Sketch map of sub-region sorting 图10两次探测获取点云，(a)56-8:(b)56-6 Fig.10 Point cloud obtained from different poeitions:(a)56-8; 对区内数据点，按x坐标从最小值开始，如y:( (b)56-6 取值为1,2，…，)层的1区内点所有点依次排序 (如果有x坐标相同的点，以数据存储顺序先后排 由图10可见，单次探测存在大量“盲区”，并且 序). 距离扫描头远端的边界点云数据较稀疏，缺失细节 按精简步长k对排好序的点云进行删除，如设 特征，为补齐这些缺陷，需将两次探测获取的数据文 k=2,则序号为2的点被删除，其他点保留，以此类 件进行拼接，基于最小二乘法求得转换矩阵后拼接 推，从yn所在层的1区开始，到y所在层的4区 的点云模型如图11所示，拼接前后坐标、点数目等 结束，完成所有点云精简. 的统计数据见表2. 3.3算法流程 算法流程图如图9所示 4大型贯通采空区实例 某铜矿是国内大型深部多金属矿山，多年的生 产形成了许多形状复杂的采空区，在矿柱回采和空 区充填前，需要精确获取采空区边界三维信息 以56-6、56-7·和56-8三个相连接采区探测 为例，56-6和56-8为回采结束的采场，底部留有 图11两个点云数据拼接 少量存留矿量，地压扰动造成56-7部分矿柱垮塌， Fig.11 Merging of two point clouds 将三者贯通，形成一个大型的贯通复杂采空区，并且 比较三种拼接方法的误差：高斯投影坐标法是 垮塌区有进一步扩大的趋势，因此需要及时掌握贯 由全站仪直接测定四个靶标的高斯投影坐标，并以 通空区的精确边界形态，为生产设计提供数据.根 此为参照，获取每个探测点的高斯坐标，然后将两次‘ 北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 坐标轴 的 长 方 体 ， 沿 探 测 杆 （ 轴 ） 方 向 ， 在 极 值 点 尸 ， 、 ， ， 范 围 内 根 据 分层 数 认‘ ， 才 ‘ 对该长方 体进行 剖 分 ， 形 成 ， ， … 个子集 ， 如 产 枳上分 图 所示 标记密集 点 云 按步】 精 简 坐标转换整理 数‘导 出 人 点 云合并 ■」 结束 图 算 法 流程 图 图 分层剖 分示 意 图 据 工程 的 头 际环境 ， 在 标 局 附近 ， 从 线位 、 一 置上 的 两处上部硐 室分别探测 ， 获取两个点 云数据 ， 在子集 《 丨 内 ， 以 点 的 ％ ， ， 四 如 图 所示 值 为 界对环状点 云 带 分 区 ， 分成 四 个 区 ， 如 图 所 一 ￡ — — ‘ 图 分 区排 序 示 意 图 图 ⑶ 两 次探测 获 取点 ： ； 对 区 内 数据点 ， 按 ； 坐标从最小值开 始 ， 如 取值 为 ， ， ， 层 的 区 内 点 所 有 点 依 次 排 序 如 果 有 ％ 坐 标 相 同 的 点 ， 以 数据 存 储顺 序 先 后 排 細 可 见 ， 单次探测 存在 大量 “ 盲 区 ” ， 并且 ， ） 距离 扫描头远 端 的 边 界 点 云 数据 较稀 疏 缺 失 细 节 按精 简 步长 对擁細点 云 进行 嫩 特征 力 补 齐歴纖 需将献删获細数据文 ， 则 序号为 的 点 被《 除 ， 其他点保 留 ， 以 此 籠行拼接 ， 基于最小 三 乘法求 得转 换矩 阵 后 推 ， 从 所在层 的 区 开 始 ， 到 所 在 层 的 区 的 点 云 模型如 图 所示 ， 拼 接前后 坐标 、 点 数 目 等 结束 完成贿点 精 简 算 法 流 程 難流程 图 如 图 所示 大 型 贯 通 采 空 区 实 例 某 铜 矿 是 国 内 大 型 深部 多 金 属 矿 山 ， 多 年 的 生 产形成 了 许 多形状 复 杂 的 采 空 区 在 矿 柱 回 采 和 区充猶， 冑雜纖贼舰辦三雜 、 以 、 和 三 个 相 连 接 采 区 探 测 为例 ， 和 为 回 采 结束 的 采 场 ， 底 部 留 有 图 两 个点 云数据 拼接 少量存 留 矿量 ， 地压扰动造成 部分矿柱垮塌 ， ‘ “ ° ° ° ° 将三者贯通 ， 形 成一 个大 型 的 贯通 复杂采空 区 并且 比 较三 种 拼接方法 的 误差 ： 高 斯投 影 坐 标法 是 垮塌 区 有进一 步扩 大 的 趋 势 ， 因 此需要 及 时 掌 握贯 由 全站仪直接测 定 四 个 靶 标 的 高 斯投 影 坐标 并 以 通空 区 的 精确 边 界 形 态 ， 为 生 产设 计提 供数 据 根 此为参照 获取每个探测点 的 高斯坐 标 然后将两 次