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GLOBAL CITY GEOGRAPHY
点云数据处理技术在矿山环境治理项目中的应用
张　悦
（辽宁有勘察研究院，辽宁　沈阳　１１００１３）
摘要：
在大型露天矿山测量中，由于地形复杂，测量条件极差，传统测量手段很难将被测区域的地形地貌真实反映。三维激光扫描技术以毫米级的采用间隔来快速地
获得三维空间信息，并以点云的形式存储，本文引入ICP 算法解决了复杂地貌地区数据拼接难、精度差的问题；利用BP 神经网络模型进行点云数据滤波处理，提高数据的可靠性及稳定性；利用不同分辨率的均匀网格抽希三维点云数据，并生产高精细度的DTM 模型，从而生成更为贴近真实地表地貌的等高线。
关键词：点云数据；ICP 算法；BP 神经网络模型1、前言：
在大型露天矿山测量中，由于地形复杂，测量条件极差，传统测量手段获得的数据量特别少，往往很难将被测区域的地形地貌反映得更好。三维激光扫描技术是近年来测绘领域新兴的一种测绘手段，它能以毫米级的采用间隔来快速地获得三维空间信息，并且将三维空间信息以点云的形式存储，而且在后期的数据处理中可以获得精度更高、表现更为真实的DTM 模型及等高线等数字产品2、外业数据采集
在扫描工作开始前，我们先到海州露天矿进行现场踏勘工作，对现场的地形进行实地调查了解，所得数据
为下一步三维点云的数据处理做准备。本项目总共设立
扫描站点11站，点云包含总点数为1.17亿个。
3、点云数据内业处理3.1、利用ICP 算法进行点云拼接
① 从两个待拼接的点云P、Q 的拼接处各取一个子集A、B（
）；② 从A 中取任意点，设其邻域有r 个
点
，任取两个点与
组成一个平面，并过作的法线；③ 在B 中到距离小于nD 的点，
设B 在
（）邻域内各有S 个点，从S 中任取两点与组成平面，过作法线；
④ 当
，时，设和
的最小夹角为
，给定
为临界角，若＞
，则返回②重换，否则设此时平面为；⑤
过分别
向作垂线，垂足
为
，距离为，
，。设，
则对应垂足matlab等高线间隔
为所求，不断地用去逼近，因而对于每一个点存在。⑥
判断收敛条件
（N
为实际迭代点的数目）。
若此式成立，则认为已经到达要求精度。此时达到最小，即整体拼接误差到达最小。用P、Q 换A、B，完成点云P、Q 的拼接。进而为工程投资控制奠定基础。
（三）施工阶段工程造价控制。在施工阶段，应对现场进行严格化管理，还应对工程变更进行严格性控制。在没有特殊情况下，不能变更设计。如果有一定的必要，应进行预算，之后再花钱。对于一些变更的工程，其专业预算人员以及施工方进行联合，应将增减款项进行清算。这样的方式，能够对工程造价增减情况进行掌握，防止积压成堆这样的现象发生。另外，相关人员应给予施工方，将一些记录做好。
对于隐蔽工程记录，在结算过程中，应减少纠纷这样的情况出现。
在实际施工中，应按照一定程序办事，防止盲目指挥最终造成浪费这样的情况。尤其是不能进行连带建设，增加设计内容，导致工程造价不断上涨。当工程竣工时，应进行严格的审核。对于审核人员，应具有一定的职业道德，这样才能更好地完成工作。（四）招投标阶段的工程造价控制
第一，将招标文件编好。在工程造价中包含了两方面内容，一种是材料采购招标。另一种是施工招标。在招标文件中，对施工招标的具体原则以及程序等进行了确定，同时还给予了施工招标环节一些具体性指导。另外，对建设工程中的项目报建以及合同签订等，具有明确性规定。相对而言，招标文件是投标人在编制投标文件过程中的一种依据，同时也是招标人以及中标人的进行签订合同的基础。对于合同文件而言，具有着一定的法律效力。因此，招标文件在进行编制过程中，应具有一定的科学性以及合理性。在用词上应遵循着严谨的特征，在各个内容上应进行统一。在招标须知上，其合同
条件以及图纸工程量等规定，应防止出现矛盾这样的情况，同时避免出现索赔这样的事件。
第二，应对合同进行全方位管理。对于施工合同而言，主要是针对工程结算以及拨付工程款进行的依据，同时也是工程建设中，进行质量控制以及进度控制的一种重要依据。在一定程度上讲，合同的科学性会对工程费用具有严重影响。假如合同条款十分不明确，或者是存在着一定的漏洞。进而对工程费用具有严重影响，同时在进行支付过程中，会产生争执这样的情况，最终对工程费用具有严重影响。因此，
合同在进行签订过程中，应抱着谨慎的态度，将业主以及施工单位之间的权责弄清，这样才能更好地将合同进行签订。这样的方式，对公路工程造价控制而言，发挥重要作用，并产生一定的效益。结束语：
总而言之，对于公路工程建设来讲，投资较大，同时具有一定的复杂性。因此，应对公路工程项目造价进行合理控制，在决策阶段以及设计阶段和施工阶段，应进行严格化管理，将有效措施利用其中。这样才能创造出一定的经济效益，同时在真正意义上创造出社会效益。参考文献
[1]王树东.公路工程造价的合理确定与控制分析[J].北方交通,2015,(01):128-129+132.
[2]王志宏.公路工程造价的确定与控制[J].交通世界(运输.车辆),2011,(08):160-161.
[3]侯秀杰，阮明华.公路工程造价的合理确定与控制[J].交通标准化,2011,(Z2):126-128.
城市地理
248下图为相邻两站数据经过ICP 算法进行拼接后得到的精度计算结果，可以看到两站点云数据拼接的标准差为
2.9mm，符合精度要求。
图3.1 相邻两站数据ICP 算法拼接精度计算结果
3.2、利用BP 神经网络模型与MATLAB 结合的方式进行点云数据滤波处理
我们从点云数据中提取了1886个点，其中1500个作为训练数据，386个作为预测数据，并对其进行分组编号。将训练数据与预期数据导入训练系统中，其中参数设置如下：ainParam.show=50，训练次数ainParam.epochs=1000000，训练所要达到的精度为al=2e-5，学习效率为net.
trainParam.lr=0.01。将部分点云数据导入到三维建模软件Geomagic Studio 中，进行数据建模，观察模型效果，可以得出：利用BP 神经网络模型对点云数据进行滤波时，在能过很好地滤波数据的同时还能够较好地保留地物边缘的特
征信息，如下图所示。3.3、利用高分辨率DTM 模型生成等高线
经过了滤波处理后的点云数据能够比较清晰地表现出南帮的地貌，用这些点云数据生产出来的等高线在表
达地貌起伏等方面精细度极高，是常规人工测量所不可及的，利用间隔为0.300的点云数据生产出来的等高线可以很清晰地表现出地貌的特征。在专业三维数据后处理软件RiSCAN Pro 中经过多次实验并总结后，对点云
数据进行2m×2m 的均匀网格抽希，而在局部地貌比较复杂的区域利用0.5m×0.5m 的均匀网格进行抽希，以便
保持复杂地貌地区仍能被点云数据详尽地描述。
图3.5 CAD 成果4、结论
本项目是利用三维激光扫描仪对大型露天煤矿的南邦进行测图工作，根据踏勘情况设计出11个扫描站点，并且在野外采集了过亿的三维坐标点，并且经过一系列的数据处理，完成了整个海州露天矿南帮的1:500测绘任务。主要特点如下：
1）在超大型露天矿山三维扫描测图中，引入ICP 算法对多站点三维点云数据进行拼接，解决了复杂地貌地区数据拼接难、精度差的问题；
2）将BP 神经网络模型与Matlab 相结合的方式引入到大型露天矿山三维扫描数据的处理中，并对该方法进行了实验及验证，实现了对三维扫描数据进行合理地滤波处理，提高数据的可靠性及稳定性；
3）利用不同分辨率的均匀网格抽希三维点云数据，并以疏、密点云组合的方式组织点云数据，并生产高精细度的DTM 模型，从而生成更为贴近真实地表地貌的
等高线。特别关注·SPECIAL ATTENTION

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