Совершенствование методики съёмки карьеров, отвалов и складов на основе применения трёхмерных лазерно-сканирующих систем

   Совершенствование методики съёмки карьеров, отвалов и складов  на основе применения трёхмерных лазерно-сканирующих систем

   Сегодня воздушное и наземное лазерное сканирование уже прочно вошло в повседневную практику. Обладая рядом практически  значимых технологических преимуществ, лазерное сканирование широко используется в целом ряде приложений топографо-геодезического, инженерно-изыскательского, землеустроительного и экологического характера.

   Так, с большим успехом методы лазерного  сканирования используются для создания цифровых моделей рельефа местности и насыщенных городских ландшафтов, таксации леса, прогнозирования зон затопления, мониторинга береговой линии, управления устойчивостью карьерных откосов, мониторинга отвалообразований и многого другого.

   Возможности технологии лазерного сканирования особенно при комбинировании с традиционными аэросъемочными и фотограмметрическими методами велики.

   Система для наземного лазерного сканирования состоит из наземного лазерного сканера и полевого персонального компьютера со специализированным программным обеспечением. Сканер состоит из лазерного дальномера, адаптированного для работы с высокой частотой, и блока развертки лазерного луча. В основу работы лазерных дальномеров, используемых в наземном лазерном сканере, положены импульсный и фазовый безотражательные методы измерения расстояний. Формой представления результатов наземного лазерного сканирования является массив точек лазерных отражений от объектов, находящихся в поле зрения сканера, с пятью характеристиками, а именно пространственными координатами (X, Y, Z), интенсивностью и реальным цветом.

   Горные  работы – источник повышенной геомеханической  опасности. Получение достоверных данных о геометрии прибортового массива месторождения с использованием обычных средств весьма затруднительно, так как при этом необходимо присутствие человека в опасных оползневых зонах, а на некоторые важные участки попасть практически невозможно. В виду этого для получения данных о геометрии откоса борта была использована технология дистанционного измерения при установке цифрового тахеометра с безотражательным режимом измерения на противоположном борту карьера. По результатам безотражатнльной съёмки была получена 3D модель откоса борта (рисунок 1).

Рисунок 1 - Трёхмерная модель откоса борта

   При использовании для съёмки лазерно-сканирующих  систем  перед началом собственно съёмки ориентировочно намечаются позиции установок сканера (скан-позиции) относительно снимаемого объекта из расчёта охвата съёмкой возможно большей части объекта.

   При этом изложенный критерий не обладает достаточной степенью объективности и не позволяет минимизировать объём работы лазерным сканером без потери части съёмочной информации.

   Учитывая, что при съёмке лазерным сканером получается большой объём избыточных измерений о снимаемом объекте, актуальной является задача оптимизировать количество получаемой такой съёмочной информации об объекте. Так, число станций сканирования (скан-позиций) должно быть достаточным для полного охвата снимаемого объекта, но при этом необходимо минимизировать их количество для уменьшения времени проведения съёмки и  количества измерительной информации о снимаемом объекте.

   В случае если снимаемый объект (склад, отвал) имеет форму усечённого конуса, то расстановка скан-позиций вокруг него будет соответствовать рисунку 2а.

   Рисунок 2 - Расстановка сканерных станций вокруг объекта (а) и их взаимное расположение (б)

   Необходимо  расположить точки установки  сканера, во-первых, на расстоянии l, учитывающем охват съёмкой по высоте и, во-вторых, таким образом, чтобы дальности действия сканера (окружности радиуса r) соприкасались в точках пересечения окружностей радиусом r с внешним (нижним) контуром объекта, т.е. с окружностью радиуса R (точки А и В на рисунке 2б). Отсюда количество станций (n) можно определить из решения геометрической задачи (схема на рисунке 1б) с использованием теоремы косинусов. 

Список  источников 

1. Ожигин  Д.С.,Чувашов П.Ю. «Цифровое моделирование прибортового массива Чиганакского месторождения баритов»
2. Нестеренко Е.А. «Методика съёмки карьеров, отвалов и складов на основе применения трёхмерных лазерно-сканирующих систем» Санкт-Петербург 2010г.