Использование по inpho для задач съемки подробностей и моделирования форм горной геометрии открытых разработок

      Комментарии к записи Использование по inpho для задач съемки подробностей и моделирования форм горной геометрии открытых разработок отключены

Использование по inpho для задач съемки подробностей и моделирования форм горной геометрии открытых разработок

А. И. Баскаков

Дистанционные способы зондирования Почвы на данный момент все в основном применяются с целью создания высокодетальных геоинформационных моделей техногенных ландшафтов местности, включающих открытые разработки, объекты инфраструктуры горно-обогатительного комплекса и прилегающие к ним территории [1]. Такие модели удачно употребляются в качестве фактической цифровой геоподосновы всех элементов обстановки, динамически изменяющейся при эксплуатации рудника.

Эти, приобретаемые на базе материалов космической стереосъемки очень высокого разрешения, разрешают на более действенном уровне решать многие задачи маркшейдерского обслуживания, делать своевременный тотальный мониторинг отвалов поверхностей и состояния карьеров, проводить анализ геометрии их подробностей, рассчитывать количества углубления/насыпи, осуществлять перспективное планирование горных выработок и т. п. Источником трехмерных данных в этом случае есть фотограмметрическая стереомодель местности, которая порождает облако точек, сопоставимое по плотности с результатами воздушного лазерного сканирования. В следствии интерпретации облака точек генерируются планово-высотные измерения нужных структурных подробностей горной геометрии поверхностей открытых разработок.

Эти измерения в будущем смогут быть конкретно использованы для исполнения анализа деформаций бортов карьеров в задачах геомеханического пополнения и мониторинга (составления) как погоризонтных так и сводных маркшейдерских замыслов горных работ. В целом полученные измерения образуют единую  геопространственную базу, применяемую для выработки своевременных горнотехнических мероприятий и условий по эксплуатации месторождений и объектов инфраструктуры рудников.

В качестве иллюстрации сообщённого на рис. 1, 2 изображены фрагменты цифровых трехмерных моделей карьера рудника Космурун и прилегающих к нему отвалов вскрышных пород. Эти модели созданы по данным космической стереосъемки очень высокого разрешения предлагаемым ниже образом.

Что же касается классических наземных способов маркшейдерских съемок, то как показывает практический опыт, они достаточно трудоемки и не столь своевременны как дистанционные способы и в целом уступают им в эффективности. С позиций современных способов дистанционного зондирования, классическая съемка наземными способами имеет низкую детальность и дает очень приближенное аппроксимационное представление поверхностей горной геометрии.

Наряду с этим адекватность (точность) данной аппроксимации принципиально зависит от квалификации и опыта исполнителя работ и по данной причине не поддается объективным точностным оценкам. Увеличение же детальности съемки, методом повышения числа измерений, ведет к значимому росту затрат и входит в несоответствие с требованием своевременного отражения динамики трансформации горной обстановке при добыче и складировании руды. К тому же, в некоторых случаях достаточно затруднительно, а иногда и нереально взять правильные измерения отвалов формы и подробностей карьеров в области труднодоступных участков поверхностей откосов, осыпей, оползней, обвалов, конечно заполненных пульпой хвостохранилищ и шламонакопителей.

Рис.1. Трехмерная модель карьера рудника Космурун

Рис.2. Трехмерная модель отвалов рудника Космурун

Разработка космической стереосъемки, включая получение и обработку точных материалов, имеет, в сравнении с классическими наземными способами, намного более высокую производительность, низкую себестоимость и недостижимую для классических способов информативность. Комплексное применение, при маркшейдерском обслуживании, в качестве источников данных фотограмметрической стереомодели наземных методов и местности топогеодезических наблюдений разрешает существенно сократить производственные затраты и оперативно приобретать геоинформационные материалы нужного содержания на совсем новом качественном уровне.

Интегрирование разработки интерпретации материалов космической стереосъемки INPHO в совокупность мониторинга открытых разработок позволяет разглядывать фотограмметрическую стереомодель местности в качестве главного (другого) источника массовых измерений геометрии пространственных форм и тем самым существенно снизить количество иногда делаемых наземных топогеодезических наблюдений при съемке подробностей и обмерах горной массы открытых разработок.

Особое ПО INPHO включает, например, технологический инструментарий модулей MATCH-T_DSM, DT-MASTER_STEREO и SCOP++, предназначенный для генерации туч точек высокой плотности с последующим их анализом в соответствие с выбранной DTM либо DSM концепцией интерпретации приобретаемых измерений. Реализация данной разработке разрешает не только детально обрисовать характерные формообразующие структурные изюминки любых поверхностей техногенного рельефа, но и произвести с применением математического аппарата распознавания, классификации, интерполяции и фильтрации измерений облака точек [2,3], полномасштабную и точную оценку точности создаваемых моделей этих поверхностей как на уровне раздельно забранных элементов, так и в целом.

При исполнении съемок открытых разработок классическими наземными способами такую оценку нельзя сделать в принципе. Так, в виду сложности строения техногенных поверхностей и при наличии вероятных нарушений их проектной геометрии, исполнитель может пропустить отдельные технологически ответственные элементы обстановки либо не придать соответствующего значения некоторым, на его взор не серьёзным элементам окружающей обстановки.

Это событие в будущем может привести к неполному, а время от времени и к недостоверному отражению настоящего состояния объектов съемки. При интерпретации измерений облака точек, приобретаемых на базе фотограмметрической стереомодели местности, подобная обстановка всецело исключается потому, что в этом случае выполняется анализ полностью всей сцены съемки и, в вызывающих большие сомнения случаях, вероятно многократно уточнять необходимость отображения того либо иного элемента. Таким же естественным образом решается неприятность исполнения измерений в недоступных для человека местах: в пределах откосов, обрушений, оползней и т. п.

В соответствие с соглашением на проектирование объектов инфраструктуры горно-обогатительного комплекса рудников Акбастау и Космурун, осуждённого университетом «Казгипроцветмет» с Корпорацией «Казахмыс», была выполнена космическая стереоскопическая съемка с аппарата GeoEye-1 указанных рудников, находящихся на территории Аягузкого района Восточно-Казахстанской области. Полученная стереопара панхроматических изображений была использована для разработки практического подхода к совместному применению DSM и DTM режимов интерпретации измерений в концепции INPHO с целью создания пространственных моделей поверхностей фактической основы и техногенного рельефа маркшейдерских замыслов горных работ карьера рудника Космурун с примыкающими к нему отвалами горных пород (рис. 3).

Рис.3. Карьер Космурун с отвалами

В базу предлагаемого подхода положены достаточно неспециализированные объективные особенности поверхностей открытых разработок [4]. А его реализация складывается из обрисованных ниже технологических операций, имеющих целью организовать такое множество измерений съемочных точек, которое есть  достаточным для описания подробностей форм техногенных поверхностей с нужной степенью детальности.

  • По итогам определения параметров проекта INPHO, первичной подготовки файлов изображений и их радиометрической коррекции, исполнения внешнего ориентирования снимков в совокупности координат местности, в среде DT-MASTER_STEREO создается фотограмметрическая стереомодель территории съемки.
  • Правомерно вычислять, что области открытых разработок не осложнены наличием растительности, а отвалов и поверхности карьеров возможно обрисовать посредством таких элементов горной геометрии [4] какими являются технологические структурные линии. Учитывая темперамент происхождения, в качестве структурных линий «негладких» перегибов поверхности целесообразно разглядывать:
  • верхние и нижние бровки уступов;
  • линии, образованные в следствии отколов, развалов, осыпей, провалов, оползней, других нарушений и навалов;
  • вертикальные разделительные линии сложных откосов;
  • линии, ограничивающие съезды и транспортные пути.

С целью получения измерений узлов структурных линий перечисленных типов, методом применения модуля MATCH_T в режиме DSM рассчитывается облако точек измерений поверхности карьера либо отвала для выбранного значения параметра XY-factor в пределах от одного до трех пикселей. Применяя стереорежим в среде DT-MASTER_STEREO (монитор Planar SD2620W/ StereoMirror) выполняется картирование трехмерных структурных линий методом комплекта съемочных пикетов из множества измерений взятого облака точек с учетом всех характерных изюминок формы поверхности. В соответствии с [5] расстояние между пикетами для M 1:2000 может варьироваться в пределах от 5 до тридцати метров в зависимости от сложности контуров значимых форм поверхности.

  • эксплуатации и Технологические условия проектирования открытых разработок предполагают «ровную» геометрию поверхностей берм, откосов, транспортных съездов и горизонтальных площадок, обоюдное сопряжение которых выполняется по линиям «ровного» перегиба. При присутствия на этих поверхностях разных нарушений в виде провалов и оползней, последние рассматриваются складывающимися из отдельных частей поделённых структурными линиями «негладкого» перегиба. Поверхности же самих осыпей, оползней, конечно навалов руды, каковые имеют очень сложную форму, можно считать в полной мере ровными поверхностями в силу обстоятельства их образования.

Для расчета множества измерений массовых точек на указанных «ровных» поверхностях употребляется режим DTM модуля MATCH_T с шагом результирующей сетки в пределах от 10 до 15 м. Причем полученные в п. 2 структурные линии употребляются наряду с этим расчете в качестве предопределенных морфологических элементов будущей поверхности.

В ходе MATCH-T генерации измерений и последующем формировании внутренней SCOP/DTM — модели была выполнена оценка точности приобретаемых значений по 10-ти контрольным точкам, измеренным наземными способами на поверхностях отвалов и карьера с малыми уклонами. Из приведенной части протокола генерации DTM модели (табл. 1) направляться, что гарантированная оценка неточности расчета высот составила порядка 0,115 м, что более чем соответствует нормативным требованиям [5] для масштаба 1:2000 и величине сечения рельефа 0,5 м.

Таблица 1. Протокол генерации DTM модели. Число контрольных точек 10

№

 Тип Point-ID Point-Z DEM-Z

dZ (м)
1 F A1 854.218 854.071 0.147
2 F A2 812.910 812.915 0.005
3 F A3 833.053 832.903 0.150
4 F A4 801.629 801.455 0.174
5 F A5 824.636 824.475 0.161
6 F A6 858.597 858.444 0.153
7 F A7 865.297 865.163 0.134
8 F A8 873.465 873.304 0.161
9 F A9 867.879 867.813 0.066
10 F A10 861.658 861.649 0.009

4. Не ограничивая общности, можно считать, что поверхность карьера либо отвала с нужной подробностью возможно обрисовать комплектом непересекающихся плоских треугольников, вершины которых образованы узлами структурных линий из п. 2 и выбранными характерными точками поверхности. Для предотвращения образования в будущей TIN — модели поверхности вырождающихся треугольников, посредством инструментария модуля DT-MASTER, из рассмотрения машинально удаляются те массовые точки, расстояние от которых до узлов структурных линий образовывает менее 5 метров.

Так же в пределах формообразующих «ровных» участков поверхности, каковые имеют малые трансформации значений уклонов, множество массовых точек при необходимости прореживается с учетом положения характерных точек изюминок форм подлежащих картированию. Оставшиеся в следствии структурные линии и массовые точки, полученные в п. 2, конкретно употребляются для конструирования TIN — отвалов поверхностей и моделей карьера.

Созданные постоянные кусочно-линейные цифровые трехмерные TIN-модели поверхностей открытых разработок (рис. 4, 5) смогут быть конкретно использованы для расчета количеств углубления/насыпи карьеров, отвалов вскрышных складов и пород нужного ископаемого как по отдельным горизонтам либо их частям, так и в целом по каждому из объектов.

Рис. 4. Карьер Космурун с отвалами. Трехмерная TIN-модель

Рис. 5. Отвалы карьера Космурун. Трехмерная TIN-модель

Конкретно сами эти измерений элементов горной геометрии поверхностей в виде структурных линий и характерных массовых точек составляют по сути фактическую базу замыслов горных работ, и отражают текущие ситуационные трансформации, происходящие на протяжении отработки карьера. С применением указанных данных были созданы сводные топографические замыслы отвалов и карьера (рис.6), каковые смогут быть положены в базу, динамически изменяемых при эксплуатации, погоризонтных маркшейдерских замыслов горных работ, применяемых для точного расчета производственных параметров выработки, решения задач своевременного и перспективного планирования добычи нужного ископаемого, прогнозирования площади отчуждаемых земель, оценки воздействия и тотального мониторинга на внешнюю среду, исполнения мероприятий по рекультивации отвалов и т.п.

Рис. 6. Фрагмент топографического замысла карьера Космурун

В соответствие с требованиями [5] на сводном топографическом замысле (рис. 6) карьера Космурун изображены:

  • верхние и нижние бровки уступов и их высотные отметки;
  • вертикальные линии откола, уступов, откосов и заходок;
  • линии границ обрушений, оползней и провалов;
  • характерные точки поверхности карьера на откосах и пологих участках;
  • внутренние отвалы, съезды, осыпи, обрушения, оползни;
  • фактические границы поля карьера, ситуация и естественный рельеф земной поверхности.

Потому, что добыча руды открытым методом неотвратимо влечет за собой преобразование и техногенное разрушение естественных ландшафтов как конкретно при добыче руды, так и при развитии компонентов инфраструктуры горно-обогатительного комплекса в целом, то появляется необходимость построения единой трехмерной модели всей территории техногенного действия с учетом прилегающих территорий. В данной ситуации, рассмотренным выше образом, поочередно создаются отдельные фактические базы для каждого из компонентов территории техногенного действия: карьера, отвалов и прилегающей территории с применением в каждом случае собственного комплекта управляющих параметров расчета DSM либо DTM моделей. После этого полученные эти объединяются в единое множество для конструирования целостной пространственной TIN-модели всей территории техногенного действия.

Перечень литературы:

  1. Алексеев В. Е. Создание комплекса геопространственной базы на территорию ОАО «Лебединский горно-обогатительный комбинат» // Геоматика.-2012.- №2(15).-С.35-38.
  2. Kraus, K. (1997): Eine neue Methode zur Interpolation und Filterung mit Daten schieferFehlerverteilung. VGI 85, S. 25-30.
  3. Briese, C., Pfeifer, N., Dorninger, P. (2002): Applications of the Robust Interpolation for DTM determination. IAPRS, Volume 34, Part 3A, Graz.
  4. Ушаков И. Н. Горная геометрия. М., Недра, 1979.
  5. Синанян P. P. Маркшейдерское дело. М., Недра, 1982.

Геоникс Создание структурных линий, создание модели выемки Урок 2


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: