Методика съёмки карьеров, отвалов и складов на основе применения трехмерных лазерно-сканирующих систем (стр. 4 )

Параметр при съёмке лазерно-сканирующими системами задаётся при обработке результатов сканирования, поэтому =0. Отсюда

Исходя из того, что площадь вертикального сечения можно найти по формуле , погрешность определения площади получается по формуле

,

где ; n – число снимаемых точек в сечении; и - средние квадратические ошибки определения приращения по горизонтальной оси X и по вертикальной оси Y соответственно. учитывая, что приращения и можно получить тригонометрическим нивелированием через измеренные расстояния Li и вертикальные углы δi на съемочные точки вертикальных сечений, и определяются следующим образом:

где mL – общая погрешность измерений; ml – погрешность измерений расстояний Li; mδ – погрешность измерений вертикальных углов δi; ρ = 206265.

Значение mS позволяет производить расчёты ошибки определения объёма MV, а также относительной ошибки mV и изучить влияние на эти величины количества вертикальных сечений, при сканировании представляющих собой движение лазерного луча в вертикальной плоскости. Информация о числе сечений, при котором изучаемые ошибки будут минимальны, позволит производить съёмку объекта (в данном случае отвалов, насыпей и складов) в оптимальном режиме по точности последующего определения объёма.

Расчёты проводились для нескольких форм отвалов: вытянутая призма, изометрическая призма, полусфера и клиновидная призма. Это формы элементарных объёмов, вписываемых в пространство, ограниченное поверхностью объекта. В ходе исследований была выведена также зависимость между габаритными размерами объектов и характера влияния числа вертикальных сечений на ошибку определения объёма. Все результаты расчётов были отражены на построенных трёхмерных графиках зависимости между абсолютной и относительной погрешностью определения объёма от количества и площади вертикальных сечений MV=f(n, S), mV=f(n, S), а также на двухмерных графиках зависимости указанных погрешностей от количества вертикальных сечений MV=f(n)и mV=f(n).

Результатом исследований является получение методических указаний (табл.3) по производству наземной лазерно-сканирующей съёмки, в которых отражена информация о зависимости погрешности определения объёма объекта (склада, отвала, насыпи) от его параметров и числа вертикальных сечений, позволяющая минимизировать влияние этой величины на результат съёмки и оптимизировать плотность съёмки лазерным сканером.

Таблица 3

Методические указания по производству наземной лазерно-сканирующей съёмки

№ п/п	Форма снимаемого объекта	Размер снимаемого объекта	Число сечений, n	Число ТЛО, млн. точек	Приблизительная величина погрешности определения объёма, mV
1	вытянутая	до 100 м	800-900	10,8-12,15	0,38-0,9
2	100-1000 м	1000-1200	13,5-16,2	0,01-0,05
3	более 1000 м	1500	20,25	0,002
4	изометрическая	до 100 м	500-700	6,75-9,45	0,03-0,05
5	100-1000 м	700-800	9,45- 10,8	0,0013-0,005
6	более 1000 м	900	12,15	0,0005
7	полусферическая	до 100 м	1000	13,5	0,018
8	100-1000 м	2000	27,0	0,0001
9	более 1000 м	5000	67,5	0,00001
10	клиновидная	до 100 м	5000-6000	67,5-81,0	0,8-2,5
11	100-1000 м	7000-8000	94,5-108,0	0,1-0,3
12	более 1000 м	8000	108,0	0,04

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследования и их практическая реализация представляют собой законченную научно-квалификационную работу, в которой решена актуальная научно-техническая задача – разработка методики съёмки карьеров, отвалов и складов, основанной на оптимизации съёмочного процесса за счёт учёта взаимного расположения сканера и объектов съёмки, использовании разработанной геометрической классификации, уменьшении погрешности определения объёма снимаемого объекта. Предложенная методика охватывает все этапы съёмочного процесса, включая предварительный анализ снимаемого объекта и постобработки полученных результатов с конечной целью получения трёхмерной, достоверной и информативной моделью карьера (склада). Использование разработанных аналитических моделей позволяет сократить время проведения наземной лазерно-сканирующей съёмки.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

- рассмотрена возможность применения технологий лазерно-сканирующих систем при решении основных задач маркшейдерского обеспечения на карьерах;

- разработана классификация складов и отвалов, основанная на параметрах, имеющих значение при съёмке наземными лазерными сканерами;

- на основании разработанных аналитических моделей геометрических построений взаимного положения лазерного сканера и объектов съёмки обоснована возможность оптимизировать процесс сканирования карьеров, отвалов и складов в зависимости от конфигурации и размеров снимаемых объектов за счёт следующих факторов: размещения сканера от снимаемого объекта на расстоянии, позволяющем произвести съёмку отвала по высоте; минимизации числа точек стояния сканера;

- выведена формула средней квадратической погрешности функции определения объёма склада (отвала) и найдено значение средней квадратической ошибки определения площади вертикального сечения; установлена зависимость ошибки определения площади одного сечения от числа образующих его точек;

- исследована зависимость ошибки определения объёма склада полезного ископаемого от количества вертикальных сечений и формы объекта, выявлены параметры сканирования, позволяющие учитывать эту зависимость с целью минимизации указанной погрешности;

- предложена методика построения цифровой модели карьера по результатам наземной лазерно-сканирующей съёмки с учётом всех разработанных рекомендаций по оптимизации съёмочного процесса.

Основные результаты диссертации изложены в статьях:

1) Правдина Е. А.Применение лазерно-сканирующих технологий при маркшейдерском обеспечении горных работ на карьерах // Записки Горного института. – 2008. - т.173. – С.68-70;

2) Правдина Е. А Исследование процессов накопления погрешностей съёмки лазерно-сканирующими системами/ , , // Маркшейдерский вестник. - 2008. - №4(66). - С.17-21;

3) Нестеренко Е. А Исследование возможностей фиксации сдвиговых деформаций лазерно-сканирующей системой Imager 5006 // Вестник Южно-российского государственного технического университета. – 2008.- №1. – С.50-55;

4) Nesterenko Ekaterina Dependence of dump volume determination error on vertical sections number at the laser scanner survey research// Materialy XLIX Sesji Pionu Gorniczego. - Krakow, Poland.- 2008. –P.88;

5) Нестеренко Е. А Оптимизация лазерно-сканирующей съёмки/ , , // Маркшейдерский вестник. – 2009. - №6. – С.38-43;

6) Нестеренко Е. А Построение цифровой модели карьера по результатам наземной лазерно-сканирующей съёмки/ , , // Маркшейдерский вестник. – 2010. - №1. – С.45-49.