Методика съемки карьеров, отвалов и складов на основе применения трехмерных лазерно-сканирующих систем

Нестеренко, Екатерина Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Методика съемки карьеров, отвалов и складов на основе применения трехмерных лазерно-сканирующих систем
ВАК РФ 25.00.16, Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр

Автореферат диссертации по теме "Методика съемки карьеров, отвалов и складов на основе применения трехмерных лазерно-сканирующих систем"

На правах рукописи НЕСТЕРЕНКО Екатерина Александровна

МЕТОДИКА СЪЁМКИ КАРЬЕРОВ, ОТВАЛОВ И СКЛАДОВ НА ОСНОВЕ

ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ЛАЗЕРНО-СКАНИРУЮЩИХ СИСТЕМ

Специальность 25.00.16 - Горнопромышленная и неф-

тегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ИИ4606553

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2010

004606553

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор

Гусев Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Тригер Леонид Михайлович, кандидат технических наук, доцент

Брынь Михаил Ярославович

Ведущая организация - ОАО «Институт по проектированию горнорудных предприятий Гипроруда».

Защита диссертации состоится 30 июня 2010 г. в 16 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.08 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 28 мая 2010 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследования: Крупные успехи в об-

ласти создания средств измерений на основе лазерно-сканирующих съёмок обеспечивают качественно новые возможности в задачах трёхмерного моделирования объектов маркшейдерских съёмок для программных решений горнотехнических задач. Растёт число горных предприятий, заинтересованных во внедрении инновационных технологий - эффективных и высокопроизводительных систем лазерного сканирования. Тем не менее, предложения рынка таких систем провоцирует внедрение их в практику маркшейдерских работ без должного научно-методического и нормативного обоснования.

Очевидно, что разработка научно и практически обоснованного методического обеспечения маркшейдерских работ на основе современных достижений в области лазерного сканирования является актуальной задачей, востребованной горным производством.

Развитию технологии лазерного сканирования способствовали труды многих ученых, таких как Медведев Е.А., Мельников С.Р., Науменко А.И., Середович В.А. и др.

Поиск эффективного и качественного решения маркшейдерских задач на основе автоматизированных и высокопроизводительных лазерно-сканирующих систем послужил основным мотивом представленных исследований.

Цель диссертационной работы. Разработка методики производства съёмки средствами лазерно-сканирующих технологий и пространственного моделирования выработок открытых горных работ (уступов, траншей, полутраншей, подъездных путей на карьерах), складов и отвалов на основе данных лазерного сканирования.

Основные задачи исследований:

- оценка и анализ существующего опыта лазерно-сканирующих съёмок карьеров, отвалов и складов;

- разработка и обоснование количественных критериев, определяющих затраты, качество и полноту лазерно-сканирующей съёмки открытых горных выработок, отвалов и складов;

- обоснование методических рекомендаций и требований к планированию и проведению лазерно-сканирующих съёмок открытых горных выработок, складов и отвалов;

-разработка рекомендаций по пространственному моделированию выработок открытых горных работ, складов и отвалов для решения основных горнотехнических задач;

-обоснование методов оценки погрешностей получаемых пространственно-цифровых моделей отвалов и складов.

Идея работы. С целью повышения эффективности съёмки карьеров, отвалов и складов следует использовать аналитические модели съёмочного процесса, созданные на основе лазерно-сканирующих систем.

Научная новизна работы:

Предложены аналитические модели геометрических построений взаимного положения лазерного сканера и объекта для определения количественных параметров технологического процесса лазерно-сканирующей съёмки, позволяющей оптимизировать съёмки конкретных объектов (карьеров, отвалов, складов).

Для оценки точностных параметров создаваемых пространственных моделей карьеров, отвалов и складов установлены аналитические зависимости погрешности определения объёмов от режимов плотности сканирования.

Научные положения, выносимые на защиту:

1) разработка методики лазерно-сканирующей съёмки открытых горных работ должна базироваться на классификации, позволяющей оптимизировать съёмочный процесс за счёт комплексного учёта классификационных признаков;

2) количественные параметры технологического процесса съёмки должны быть обоснованы применением специальных аналитических моделей геометрических построений взаимного положения лазерного сканера и объектов съёмки;

3) обоснование точности определения объёма склада полезного ископаемого должно быть построено на аналитических зависимостях, определяемых из моделирования измерительных процессов съёмок.

Методика исследований. Теоретические методы (наименьших квадратов, теория ошибок измерений) использовались для обоснования оценки погрешностей получаемых пространственно-цифровых моделей отвалов и складов. Экспериментальные методы (анализ данных экспериментальной сканерной съемки карьера, модельные исследования) позволили разработать рекомендации по пространственному моделированию открытых горных выработок, складов и отвалов.

Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается согласованностью теоретических с полученными практическими результатами, их внедрением в производственную деятельность Научно-производственного предприятия «Бента», что подтверждено актом о внедрении.

Научное значение работы

-разработаны аналитические модели геометрических построений взаимного положения лазерного сканера и объектов съёмки;

- выполнены исследования точности результатов наземного лазерного сканирования;

-разработана методика проведения лазерно-сканирующих съёмок и методика создания трехмерных моделей объектов карьеров, отвалов и складов по данным наземного лазерного сканирования.

Практическое значение работы. Определены оптимальные параметры проведения лазерно-сканирующей съёмки и разработана методика создания трехмерных моделей объектов карьеров, отвалов и складов по данным наземного лазерного сканирования.

Реализация выводов и рекомендаций работы Основные положения диссертационной работы рекомендуются к внедрению на карьерах общераспространённых полезных ископаемых Ленинградской области (карьеры ОАО «Рудас», карьеры ОАО «Победа-ЛСР», карьер ОАО «Ленинградсланец»), на карьерах Ковдорского ГОКа, ОАО «Апатиты». На основе результатов проведённых исследований будут сформулированы рекомендации по выполнению сканерной съёмки для решения практических задач. Практические результаты рекомендуются к внедрению в учебный процесс.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Проблемы природопользования" (СПГГИ(ТУ), апрель 2007 г.), конференции Краковского научно-технического университета (Польша, декабрь 2008 г.), Научно-практической конференции молодых учёных и специалистов "Инновационное развитие горнометаллургической отрасли" (Троицк, ноябрь 2009 г.),научный симпозиум "Неделя горняка-2010" (Москва, МГГУ, 2010 г.), научный семинар "Актуальные проблемы применения современных средств получения и обработки геопространственных данных" (СПГГИ(ТУ), март 2010 г.) и на заседаниях кафедры "Маркшейдерское дело" СПГГИ(ТУ).

Личный вклад автора

-проведение анализа современных способов съемок карьеров, отвалов и складов и требований нормативных документов к точности их выполнения;

- разработка аналитических моделей для определения количественных параметров технологического процесса лазерного сканирования, позволяющих оптимизировать съёмки конкретных объектов;

- установление аналитических зависимостей погрешности определения объёмов от режимов плотности сканирования.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 6 публикациях, 4 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 4 главы, введение, заключение, библиографический список из 82 наименований. В работе 87 рисунков и 5 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе выполнен анализ современных способов съемок карьеров, отвалов и складов, требований нормативных документов к точности их выполнения. Приведены общие сведения о наземной сканерной съемке, выполнен анализ возможностей ее применения при решении основных задач маркшейдерского обслуживания на карьерах.

Во второй главе приведена классификация карьеров и отвалов, основанная на параметрах, имеющих значение при сканировании. Представлены методы оптимизации процесса съёмки карьеров, складов и отвалов с использованием технологий наземного лазерного сканирования за счёт минимизации числа скан-позиций.

Третья глава посвящена исследованию процессов накопления погрешностей съёмки лазерно-сканирующими системами при определении объёма склада полезного ископаемого.

В четвертой главе описаны основные программные пакеты, используемые для работы с наземными лазерными сканерами. Приведена методика проведения лазерно-сканирующих съёмок и этапы обработки результатов сканирования с целью получения трёхмерной модели карьера.

Основные результаты исследований отражены в защищаемых положениях:

1. Разработка методики лазерно-сканирующей съёмки открытых горных работ должна базироваться на классификации, позволяющей оптимизировать съёмочный процесс за счёт комплексного учёта классификационных признаков

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 лазер-

ных 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, У, 2), интенсивностью и реальным цветом.

Проведение съёмки карьеров, складов полезного ископаемого (отвалов вскрышных пород) с использованием наземных лазерно-сканирующих систем подразумевает учёт ряда параметров снимаемых объектов, не играющих роли при осуществлении съёмки традиционными способами, например, формы объекта. В связи с этим предлагаются классификации, разделяющие карьеры, отвалы и склады по признакам, отвечающим за выбор оптимального режима сканирования (табл. 1,2).

Таблица 1

Классификация отвалов и складов

Классификационный признак Типы отвалов Причина использования

Форма Правильной/ неправильной формы Вытянутой/ невытянутой формы Выбор оптимального (в отношении точности и скорости) режима сканирования и числа станций

Объём до 20ТЫС.м-1 20-50 тыс.м3 50-100 тыс.м3 100-200 тыс.м3 200-500 тыс.м3 500-1000 тыс.м3 1000-2000 тыс.м3 более 2000 тыс.м3 Выбор оптимального (в отношении скорости и точности*) режима сканирования, удалённости от снимаемого объекта

Число ярусов Одноярусные Двухъярусные Многоярусные Выбор оптимального числа и местоположения станций для избежания мёртвых зон

Рельеф местности отвального поля Равнинные Нагорные Необходимость учёта рельефа дна для верного подсчёта объёма породы (полезного ископаемого)

Высота до 50 м больше 50 м Выбор оптимального (в отношении точности и скорости) режима сканирования, выбор числа станций

Продолжение табл. 1

Классификационный признак Типы отвалов Причина использования

Порода, составляющая отвал (склад) С нормальным коэффициентом отражения С низким коэффициентом отражения Необходимость учёта для корректировки результатов съёмки (различный коэффициент отражения, наличие/отсутствие пыли)

Устойчивость откосов Устойчивые Неустойчивые Выбор безопасного местоположения станций (удалённость точки стояния «уг нижних контуров отвала)

*Примечание: допустимая разность основного и контрольного определения объема уменьшается с уменьшением объёма отвала Таблица 2 Классификация карьеров

Классификационный признак Типы карьеров Причина использования

Форма Правильной/ неправильной формы Вытянутой/ невыгяну-той формы Выбор оптимального (в отношении точности и скорости) режима сканирования и числа станций

Число уступов С одним уступом С двумя уступами С числом уступов больше пяти Выбор оптимального числа и местоположения станций для избегания мёртвых зон

Угол борта Пологие (20' -30') Крутые (ЗО'-бО-) Выбор оптимального (в отношении точности и скорости) режима сканирования, выбор числа станций

Добываемая порода С нормальным коэффициентом отражения С низким коэффициентом отражения (<30%) Необходимость учёта для корректировки результатов съёмки (различный коэффициент отражения, наличие/отсутствие пыли)

Технология основных производственных процессов Способом БВР Экскаваторным Гидромеханизация Выбор оптимального местоположения станций для обеспечения безопасности съёмки

2. Количественные параметры технологического процесса съёмки должны быть обоснованы применением специальных аналитических моделей геометрических построений взаимного положения лазерного сканера и объекта съёмки

При использовании для съёмки лазерно-сканирующих систем перед началом собственно съёмки ориентировочно намечаются по-

зиции 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.

Для решения задачи оптимизации съёмочных работ лазерным сканером условно были взяты склады полезного ископаемого (отвалы вскрышных пород) в виде правильных геометрических форм: конус, призма с трапециевидным сечением, ограниченная с двух сторон усечёнными конусами, Г-образная призма.

При съёмке сканером в обзорном режиме зона сканирования представляет собой полусферу с радиусом г, равном максимальной измеряемой дальности. Для лазерных сканеров (ЛС) с фазовым дальномером /-=50-80 м, а для имеющих импульсный дальномер /"=300-1500 м. Измеряемая максимальная дальность фазовых сканеров меньше, чем у импульсных, но производительность и точность съёмки значительно выше. Поэтому способ оптимизации лазерно-сканирующей съёмки разрабатывался в первую очередь для фазовых лазерно-сканирующих систем.

Установка сканера относительно снимаемого объекта определяется параметром /, расстоянием до нижнего контура снимаемого объекта (отвала). Допустимое значение этого параметра составляет г,шп<1<>", где /*„,„ - минимальное измеряемое расстояние лазерным сканером.

Конкретные значения I выбираются, исходя из угла падения лазерного луча к сканируемой поверхности откоса отвала 5, при котором и меньше которого точки лазерных отражений от снимаемой поверхности откоса не возвращаются в приёмный тракт прибора. Из анализа опыта съёмки лазерным сканером гидротехнических тоннелей Зеленчукской ГЭС этот угол составляет 3-8°. Используя этот угол, находится значение расстояния / от сканера до объекта, при котором съёмкой захватывается верхняя часть отвала.

В случае, если снимаемый объект (склад, отвал) имеет форму усечённого конуса, то расстановка скан-позиций вокруг него будет соответствовать рис. 1а.

Рис.1. Расстановка сканерных станций вокруг объекта (а) и их взаимное расположение (б)

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

п = -

arceos

R2 +(R + l)2-г2

2 Д(й + /)

Областью определения функции является выражение гт1п<1<г, где гтщ - минимальное измеряемое расстояние лазерным сканером, что обосновывает приведённые выше допустимые значения данных переменных.

Для формирования зон перекрытия, в пределах которых во время съёмки будут устанавливаться марки внешнего ориентирования, в формулу 1 необходимо подставить дальность сканирования г на 10% меньше максимальной. Тогда при производстве съёмки от точек соприкосновения уменьшенных радиусов сканирования (от то-

чек А и В на рис.1б) в обе стороны сформируются зоны перекрытия шириной 0,2г, в пределах которых устанавливаются марки внешнего ориентирования и которые будут являться общими для соседних сканов. В результате можно будет решить задачу регистрации ска-нов в единой системе координат.

Следующим изучаемым объектом является призма с трапециевидным сечением, ограниченная с двух сторон усечёнными конусами (рис.2).

Исходя из того, что геометрически нижняя граница данного тела имеет вид прямоугольника и двух полуокружностей, можно вывести формулу определения п: Рис.2.Изучаемый объект

+--JÍ-—_ (2)

_,2 R2+(R + l)2-r2

' arceos---—-

2 R(R + l)

Областью определения данной функции является выражение гтт<1<г, где rmin - минимальное измеряемое расстояние лазерным сканером.

В процессе производства открытых горных работ образуются отвалы разнообразной сложной формы. Для изучения оптимального количества скан-позиций была рассмотрена одна из упрощённых форм отвала, условно названная Г-образной. Подобные отвалы могут быть изучены как две призмы трапециевидного сечения с прямоугольным основаниями, ограниченными с двух сторон частями усечённых конусов (рис.Зя). Из геометрии нижней границы изучаемого объекта следует формула (3), областью определения данной функции является выражение rmin<l<r:

л/г2-/2 ' Jr^í

4 arceos

R2¿+(R2+iy-г 2R2(R2+l)

(3)

R¡ +(R)+ lf- r 2 ВД+/)

arccos

»XJ

Рис.З.Нижняя граница изучаемой Г-образной призмы (а) и карьера (б).

В некоторых случаях встаёт вопрос о правомерности использования данной формулы: если значения Ьу и ¿2 объекта приблизительно равны между собой, а также, если угол поворота сильно вы-полаживается. При совпадении этих двух условий форма объекта (склада, отвала) стремится к полусферической, а его нижняя граница приобретает очертания окружности. Опытным путём было установлено, что при соотношении Ц = 1,5Х2 использование формулы 1 приведёт к более точным результатам.

При соотношении = 1,6£2 количество станций, определяемое по формуле 1 и по формуле 3 приблизительно одинаково. Если же разница в соотношении длин сторон превышает заявленный предел (1,6), то объект уже рассматривается как вытянутый и количество станций определяется по формуле 3.

Использование формулы (3) позволяет определить число станций, необходимых для полного охвата нижней границы объекта в процессе съёмки с заданной точностью. Но эта формула составлялась на основе геометрически правильных фигур: прямоугольников и окружностей. На практике отвалы имеют сильно размытые грани-

цы, к тому же не учитывается тот факт, что поворот объективно не является четвёртой частью окружности. Подобные допущения вынуждают рассмотреть возможность введения коэффициента, который бы приближал реальное число станций к гипотетическим, посчитанным по формуле 3. В результате построения в программной среде AutoCAD моделей объектов различных размеров было выявлено, что подобный коэффициент приблизительно равен 0,9. Т.е. окончательное число станций равно п ~ 0,9ri .

В отношении расстановки станций при сканировании песчаных карьеров, имеющих один уступ, геометрически схема определения их количества остаётся прежней (рис.1 б). Соответственно, и формулы 1 и 2 не претерпевают изменений. В случае, если карьер имеет сложную форму, и его нижнюю границу можно условно разбить на прямоугольник и три полуокружности, как показано на рис. 36), то формула 3 примет вид формулы 4.

п= ■ , = +

Vr2-/2 я,2+(/г,-/)2-/-2

• ' * Qivfnc-i-2-1-1-

aj -f^-i; -г2

arccos —---

2*1 № -1) (4)

к R2

R22 + (R2-l)2-r2 Jr2-l2

2 arccos —-—--- ^ '

2R2(R2 -I)

Областью определения данной функции является выражение

Г„т<1<Г.

При планировании съёмки верхней части отвала точки установки лазерного сканера относительно друг друга определяют, исходя из полноты охвата и их расположения относительно контура верхней части отвала и в целях безопасности наблюдателя на расстоянии не менее 20 м. Количество точек установки зависит от площади снимаемой верхней части отвала. Моделирование размещения точек установки лазерного сканера выявило следующую закономерность.

Учитывая, что геометрический параметр является одним из параметров усечённого конуса (рис. 1а), призмы с трапециевидным сечением (рис.2), Г-образной призмы (рис.За), то по результатам моделирования были получены зависимости общего количества станций установки п0 от параметра Я. Так, для съёмки верхней части отвала, близкого по форме к усечённому конусу, п0 определяется следующим образом:

при R<r п0=п+1; при r<R<3r п0=2п-5; при 3r<R<4r по=Зп-15; при 4r<R<5r по=4п-30; при 5r<R<6r п0=5п-45 и1

[ т.д.,

где п - число скан-позиций, определяемое по формуле 1. Для отвалов, близких по форме к призме с трапециевидным сечением или Г-образной призме общее количество установок сканера по определяется из следующей закономерности:

при R<2r по=2п-5; при 2r<R<3r п0=Зп-15; при 3r<R<4r по=4п-30; при 4r<R<5r п0=5п-45; при 5r<R<6r по=6п-60 и т.д.,

где и - число скан-позиций, определяемое по формулам 2 для отвалов в форме призмы с трапециевидным сечением и 3 для отвалов в форме Г-образной призмы соответственно. Для последнего объекта в полученную схему следует вместо R подставлять R¡.

При выполнении контрольных съёмок отдельных участков карьера, складов полезного ископаемого, а также при съёмке геометрических параметров конструктивных элементов зданий, сооружений, архитектурно-исторических памятников возникает задача выполнения этих работ с более высокой и определённой точностью. Для ла-зерно-сканирующих систем фазового типа измерения дальности (Imager 5006, FARO LS 880, Leica HDS 6000) погрешность съёмки (ntc) зависит от дальности (радиуса) сканирования (г) и свойств отражающей способности поверхности снимаемого объекта (1отр) -mc=f(r, 1отр). Эта зависимость приведена в технических паспортах этого типа лазерных сканеров. Следовательно, задавая радиусы съёмки при определённой отражающей способности поверхности снимаемого объекта, можно определить, какая им будет соответствовать погрешность съёмки. Затем, используя выбранный радиус съёмки в изложенном выше способе её оптимизации, можно запланировать съёмку упомянутых объектов с наперёд заданной погрешностью.

3. Обоснование точности определения объёма склада полезного ископаемого должно быть основано на аналитических зависимостях, полученных из моделирования измерительных процессов съёмок.

Известны следующие способы определения объёмов и массы породы и полезного ископаемого: способ горизонтальных сечений, способ вертикальных сечений, способ объёмной палетки и способ правильных геометрических фигур.

При использовании лазерно-сканирующих систем при съёмке складов полезного ископаемого (отвалов, насыпей и др.) происходит накопление погрешности. Причём наиболее полную оценку точностных параметров лазерно-сканирующей съемки можно сделать на примере определения объема. В этом случае, независимо от применяемой измерительной техники, определение объема разбивается на два процесса:

- собственно съемка объекта, объем которого надо определить, и моделирование снятой поверхности;

- определение объема путем вписывания элементарных объемов в пространство, ограниченное этой поверхностью.

Отсюда общая погрешность определения объема должна определяется с учетом закономерностей накопления погрешностей измерений внутри каждого из приведенных процессов.

Закономерности накопления погрешностей анализировались на

модели маркшейдерско-геодезических измерительных процессов тахеометрической съемки, с дискретным получением точек при съемке склада (отвала, насыпи). Измерительные процессы ла-зерно-сканирующими системами моделировались на базе модели измерительных про-Рис. 4. Схема определения объе- цессов традиционной съемки ма склада полезного ископаемого путем увеличения плотности способом вертикальных сечений съемочных точек внутри этой

базовой модели (рис.4). На полученной таким образом модели изучались закономерности накопления погрешностей измерений при тотальной съемке лазерно-сканирующими системами.

Запишем функцию определения объема склада в следующем виде:

ч 3 г 2 2 2 2

+ пм у /+1 ^г ^

Используя формулу средней квадратической погрешности оцениваемой функции, выраженную через средние квадратические погрешности аргументов, была получена формула средней квадратической погрешности определения объема склада Му.

2 (гЛ \ Ги V V \ (■> V

"лм-1 I . 2 . г э » I г . мр 1 . I •>

»1+[§«.] ) т1

где ^ - площади сечений, / = 1, 2, 3, ... , п; /г, - расстояния от границ склада полезного ископаемого до ближайших сечений и между сечениями, / = 1, 2, 3, ... , А^+1 (рис.4); т1 - средняя квадрати-ческая ошибка определения площади; т2ь - средняя квадратическая ошибка определения расстояния . Положим, что 5, « 82 « «...» 5 и /?, « к2 » И3 »...» Л, тогда

М2У = 0,2Л2/«2 + (ЛГ- 1)И2т1 + 0,8521и^ + 2)52Ю;| = = (ЛГ-1)(Л2/и2+.!?2т2)

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

М2 =(N-1 )к2т]

Исходя из того, что площадь вертикального сечения можно най 1 "

по формуле £ = -]Г*/(у,+1 1

площади получается по формуле

1 "

ти по формуле 5 = —погрешность определения 2 1

_ т\ =т2ьп(ум -у^)2,

где ть = ^т2 + т2 ; п - число снимаемых точек в сечении; т2х

и т2 - средние квадратические ошибки определения приращения по горизонтальной оси X и по вертикальной оси У соответственно, учитывая, что приращения Ах, и Ау, можно получить тригонометрическим нивелированием через измеренные расстояния Ь, и вертикальные углы 81 на съемочные точки вертикальных сечений, т2 и

ту определяются следующим образом;

Р Р

где гп1 - общая погрешность измерений; /и/ - погрешность измерений расстояний >щ - погрешность измерений вертикальных углов 5;; р = 206265.

Значение т3 позволяет производить расчёты ошибки определения объёма Му, а также относительной ошибки ту 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 Му-/(п,8), ту=/(п,Б), а также на

т\ = и(С055)2 т) + п{БтЬ)2 Ь2^- = п

т2 = «(&л5)2 щ2 + п{СозЪ)г 1}-\ = п

двухмерных графиках зависимости указанных погрешностей от количества вертикальных сечений Му=/(п)и ту=/(п).

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

Приблизи-

№ п/ п Форма снимаемого объекта Размер снимаемого объекта Число сече- Число ТЛО, тельная величина по-

нии, п млн.точек грешности определения объёма, ту

1 до 100 м 800-900 10,8-12,15 0,38-0,9

2 вытянутая 100-1000 м 1000-1200 13,5-16,2 0,01-0,05

3 более 1000 м 1500 20,25 0,002

4 до 100 м 500-700 6,75-9,45 0,03-0,05

5 изометри- 100-1000 м 700-800 9,45-10,8 0,0013-0,005

6 ческая более 1000 м 900 12,15 0,0005

7 до 100 м 1000 13,5 0,018

8 полусфе- 100-1000 м 2000 27,0 0,0001

9 рическая более 1000 м 5000 67,5 0,00001

10 до 100 м 5000-6000 67,5-81,0 0,8-2,5

11 клиновид- 100-1000 м 7000-8000 94,5-108,0 0,1-0,3

12 ная 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 определе-

ния 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:

\) 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/ Е.А.Правди-на, В.Н.Гусев, А.И.Науменко, С.В.Кайгородов // 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 E.A Оптимизация лазерно-сканирующей съёмки/ Е.А.Нестеренко, Е.М.Волохов, В.Н.Гусев // Маркшейдерский вестник. - 2009. - №6. - С.38-43;

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

РИЦ СПГГИ. 26.05.2010. 3.303 Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Нестеренко, Екатерина Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

1. РАССМОТРЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ НАЗЕМНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ ПРИ РЕШЕНИИ ОСНОВНЫХ ЗАДАЧ МАРКШЕЙДЕРСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ НА КАРЬЕРАХ.

1.1 .Задачи маркшейдерской службы при открытой разработке месторождений и способы их решения.

1.2. Съёмка карьеров с помощью оптико-механических и электронных тахеометров.

1.2.1.Тахеометрический способ съёмки.

1.2.2.Повышение производительности при съёмке карьеров за счёт использования электронных тахеометров.

1.2.3.Точность тахеометрической съёмки.

1.3.Наземная стереофототопографическая съёмка карьеров.

1.4.Использование наземных лазерных сканеров для съёмки карьеров.

1.4.1 .Принципиальная схема наземной лазерно-сканирующей системы.

1.4.2.Применение технологии наземного лазерного сканирования при решении основных задач маркшейдерского обеспечения на карьерах.

1.4.2.1.Работы по вычислению объёмов породы.

1.4.2.2. Наблюдение за деформациями.

1.4.2.3.Определение береговой линии хвостохранилищ.

1.4.2.4.Маркшейдерское обеспечение буровзрывных работ.

1.4.2.5. Режим «виртуального» маркшейдера.

ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ:.

ГЛАВА 2.0ПТИМИЗАЦИЯ НАЗЕМНОЙ ЛАЗЕРНО-СКАНИРУЮЩЕЙ СЪЁМКИ.

2.1 .Оптимизация процесса наземной лазерно-сканирующей съёмки складов и отвалов.

2.1.1.Основные понятия, термины и значения отвального хозяйства в общем комплексе открытых работ.

2.1.2. Классификация отвалов и складов, основанная на параметрах, имеющих значение при сканировании.

2.1.3.Оптимизация процесса съёмки складов и отвалов с использованием технологий наземного лазерного сканирования за счёт минимизации числа скан-позиций.

2.1.3.1.Объект в форме усечённого конуса.

2.1.3.2.Вытянутая призма с трапециевидным сечением.

2.1.3.3. Г-образная призма.

2.2. Оптимизация процесса съёмки карьера за счёт минимизации .числа скан- , позиций.60*

2.3. Методика получения данных о количестве необходимого числа станций'

ВЫВОД ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ:.

ГЛАВА 3.ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ НАКОПЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ СЪЁМКИ ЛАЗЕРНО-СКАНИРУЮЩИМИ СИСТЕМАМИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ОБЪЁМА СКЛАДА ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО

3.1.Способы определения объёмов и массы породы и полезного ископаемого

3.2.0ценка точностных параметров лазерно-сканирующей съёмки на примере определения объёма склада полезного ископаемого способом вертикальных сечений.

3.2.1. Объект исследования.

3.2.2.Вывод формулы средней квадратической погрешности функции определения объёма склада.

3.2.3.Нахождение численного значения средней квадратической ошибки определения площади вертикального сечения.

3.2.4.Нахождение зависимости ошибки определения площади одного сечения от числа образующих его точек.

3.2.5.Исследование зависимости ошибки определения объёма склада полезного ископаемого от количества вертикальных сечений и формы объекта.

3.2.5.1.Объекты вытянутой формы.

3.2.5.2.Объекты изометрической формы.

3.2.5.3.Объекты, имеющие форму полусферы.

3.2.5.4.0бъекты клиновидной формы.

3.2.6.Параметры съёмки, задаваемые в процессе сканирования.

ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ:.

4.ПОСТРОЕНИЕ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ КАРЬЕРОВ, ОТВАЛОВ И СКЛАДОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ НАЗЕМНОЙ ЛАЗЕРНО-СКАНИРУЮЩЕЙ СЪЁМКИ.

4.1. Технология выполнения работ по наземной лазерно-сканирующей съемке

4.1.1.Составление технического проекта.

4.1.2.Рекогносцировка местности.

4.1.3.Подготовка планово-высотного обоснования сканерной съёмки.

4.1.4.Трёхмерное наземное лазерное сканирования.

4.1.5.Ориентирование полученных сканов.

4.1.6.Разбиение на блоки единого скана.

4.1.7. Классификация точек лазерных отражений.

4.1.8. Выделение ключевых точек.

4.1.9. Построение цифровой модели карьера.

4.2. Программное обеспечение наземных лазерных сканеров.

ВЫВОД ПО ЧЕТВЁРТОЙ ГЛАВЕ:.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Методика съемки карьеров, отвалов и складов на основе применения трехмерных лазерно-сканирующих систем"

Стремительное развитие технологий в горнодобывающей отрасли обуславливает рост добычи полезных ископаемых, что, в свою очередь, приводит к необходимости создания более совершенных технологий обслуживания производства горных работ, повышения безопасности производства съёмок.

На решение задач маркшейдерского обслуживания на карьерах технический прогресс оказал за последнее десятилетие значительное воздействие. Внедрение электронных тахеометров упростило работу маркшейдера, многократно увеличив скорость и точность производимой съёмки и упростив процесс обработки результатов. Единственным их минусом была невозможность проведения тотальной съёмки, т.е. получения данных об объекте в целом, что имеет значение, например, при необходимости восстановления утраченных планов горных выработок карьера или при неаккуратном ведении разработки с неявно * выраженными уступами и отвалами.

Поэтому внедрение в практику наземных лазерно-сканирующих систем можно назвать наиболее значительным технологическим новшеством' в начале XXI века в маркшейдерии, геодезии и ряде смежных отраслей. Технологии лазерного сканирования решили вопрос дискретности съёмки за счёт крайне высокой плотности снимаемых точек, количество которых может составлять десятки миллионов. Подобная плотность позволяет получать «естественную» трёхмерную модель, объекта, причём ещё на стадии» производства, съёмки. Мгновенная трёхмерная визуализация, высокая точность и степень детализации, высокая производительность труда, комфортные условия полевых работ, получение результата при любых условиях освещения, обеспечение безопасности при съёмке труднодоступных и опасных объектов — вот главные из многочисленных преимуществ» метода перед тахеометрическою съемкой и другими наземными видами съёмки.

Развитию технологии лазерного; сканирования? способствовали труды многих ученых, таких как Данилин И.М., Журкитт И.Г., Карпик А.П., Медведев Е.А., Мельников С.Р., Науменко А.И., Середович В.А. Чибуничев А.Г. и др.

Исходя из объёмов получаемой во время лазерно-сканирующей съёмки информации можно говорить, о необходимости, оптимизировать данный процесс в целях достижения максимальных результатов при минимальных временных затратах: как непосредственно в процессе съёмки, так и во время обработки. Излишняя информация об? объекте значительно усложняет процедуру создания, трёхмерной модели? объекта,, так как: «перегружает» её многочисленными точками* лазерных отражений; не имеющих отношения- к объекту.

Таким образом, отсутствие приемлемых методик оптимизации-измерительного процесса лазерно-сканирующими системами и способов создания цифровых моделей? карьеров; складов и отвалов? снижает эффективность их использования! на практике; что делает необходимость разработки данных методик актуальной проблемой.

Комплекс выполненных автором исследований! посвящен разработке аналитических моделей основных геометрических построений? съёмки, позволяющих оптимизировать съёмочный^ процесс средствами* наземного лазерного сканирования

Цель диссертационной работы. Разработка методики производства съёмки, средствами; лазерно-сканирующих технологий и пространственного моделирования выработок открытых горных работ (уступов, траншей, полутраншей, подъездных путей на карьерах), складов и отвалов; на основе данных лазерно-сканирующих съёмок.

Основные задачи исследований:

- оценка и анализ существующего опыта лазерно-сканирующих съёмок карьеров, отвалов и складов;

- разработка рекомендаций по пространственному моделированию выработок открытых горных работ, складов и отвалов для решения основных горнотехнических задач;

- обоснование методов- оценки погрешностей получаемых пространственно-цифровых моделей отвалов и складов.

Идея работы. С целью повышения эффективности съёмки* карьеров, отвалов и складов следует использовать аналитические модели съёмочного процесса, созданные на основе лазерно-сканирующих систем:

Научная новизна работы заключается в следующем:

Предложены аналитические модели геометрических построений взаимного положения установки лазерного ^сканера и объекта для определения количественных параметров технологического процесса лазерно-сканирующей съёмки, позволяющей оптимизировать съёмки конкретных объектов (карьеров, отвалов, складов).

Для, оценки точностных параметров создаваемых пространственных моделей карьеров, отвалов-и складов установлены аналитические зависимости погрешности определения объёмов от режимов плотности сканирования.

Научные положения, выносимые на защиту:

2) количественные параметры технологического процесса съёмки должны быть обоснованы применением специальных аналитических моделей геометрических построений взаимного положения установки лазерного сканера и объекта съёмки;

3) обоснование точности должно быть основано на аналитических зависимостях, полученных из моделирования измерительных процессов съёмок.

Методы исследований. Теоретические методы (математической» статистики, наименьших квадратов, теория ошибок измерений) использовались для обоснования» оценки погрешностей получаемых пространственно-цифровых моделей отвалов и складов. Экспериментальные методы (анализ данных экспериментальной сканерной съемки карьера, модельные исследования) позволили разработать рекомендации по пространственному моделированию открытых горных выработок, складов и отвалов.

Научное значение работы:

- разработаны аналитические модели геометрических построений взаимного положения установки лазерного сканера и объектов съёмки;

- выполнены исследования точности результатов наземного лазерного сканирования;

- разработана методика проведения лазерно-сканирующих съёмок и методика создания трехмерных моделей объектов карьеров, отвалов и складов по данным наземного лазерного сканирования.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные положения диссертационной работы рекомендуются к внедрению на карьерах общераспространённых полезных ископаемых Ленинградской области (карьеры ОАО «Рудас», карьеры ОАО «Победа-ЛСР», карьер ОАО «Ленинградсланец»), на карьерах Ковдорского ГОКа, ОАО" «Апатиты». На основе результатов проведённых исследований будут сформулированы рекомендации по выполнению сканерной съёмки для> решения» практических задач. Практические результаты рекомендуются к внедрению в учебный процесс.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Проблемы* природопользования" (СПГГИ(ТУ), апрель 2007 г.), конференции Краковского научно-технического университета (Польша, декабрь 2008 г.), Научно-практической конференции молодых учёных и специалистов "Инновационное развитие горно-металлургической отрасли" (Троицк, ноябрь

2009 г.),научный симпозиум "Неделя горняка-2010" (Москва, МГГУ, 2010 г.), научный семинар "Актуальные проблемы применения современных средств получения и обработки геопространственных данных" (СПБТИ(ТУ), март

2010 г.) и на заседаниях кафедры "Маркшейдерское дело" СПГГИ(ТУ).

Личный вклад автора

- проведение анализа современных видов съемок карьеров, отвалов и складов и требований нормативных документов к точности их выполнения;

- разработка аналитических моделей для определения количественных параметров технологического процесса лазерно-сканирующей съёмки, позволяющей оптимизировать съёмки конкретных объектов;

Публикации. Основное содержание работы отражено в 6 публикациях [39,61,79,80,81,82], четыре из которых в изданиях, рекомендованных ВАК.

Автор считает своим долгом выразить глубокую признательность научному руководителю Гусеву Владимиру Николаевичу, коллективу кафедр "Маркшейдерского дело" и "Инженерной геодезии" СПГГИ(ТУ), а также специалистам НЛП "Бента".

Заключение Диссертация по теме "Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр", Нестеренко, Екатерина Александровна

ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ:

Информация о зависимости погрешности определения объёма объекта склада, отвала, насыпи) от его параметров и числа вертикальных сечений позволяет минимизировать влияние этой величины на результат съёмки и оптимизировать плотность съёмки лазерным сканером.

Для оптимизации процесса сканирования с целью получения значения объёма отвала пустых пород (склада полезного ископаемого) с наименьшей возможной величиной погрешности, наземную лазерно-сканирующую съёмку следует проводить в соответствии со следующими рекомендациями:

1) определить, к какому элементарному геометрическому объёму наиболее приближена форма снимаемого объекта: полусферическому, вытянутому, невытянутому, клинообразному. К полусферическим можно отнести отдельно' стоящие отвалы и склады конусообразной или пирамидальной формы; вытянутые и невытянутые отвалы — призматические с трапециевидным сечением; к клиновидным можно отнести отвальные насыпи, возводимые с использованием разности отметок рельефа местности;

2) воспользоваться указаниями по оптимальным параметрам съёмки, исходя из классификации отвалов (табл.2.1), и данным по числу точек лазерных отражений, при котором ошибка определения объёма склада будет минимальной (табл.3.1)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая диссертационная работа является; научно-квалификационной? работой, в которой на базе теоретических и экспериментальных исследований дано решение актуальной научно-технической1 задачи — разработка методики? съёмки- карьеров, отвалов и складов, основанною на оптимизации? съёмочного процесса за; счёт учёта взаимного расположения установки сканера и объектов съёмки,, использования разработанной геометрической классификации; уменьшения; 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 и осуществлять съёмку в выбранных точностных: , режимах.

Основные научные ш практические результаты* работы заключаются в. следующем:

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

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

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

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

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Нестеренко, Екатерина Александровна, Санкт-Петербург

1. Айвазян С.А. Прикладная статистика: Исследование зависимостей: Справочник / И.С.Енюков, МешалкинЛ.Д. М.: Финансы и статистика, 1985.-182с.;

2. Аникушкин М/Т-Создание топографического плана масштаба 1:500 с использованием лазерного сканера MENSI GS200 Электронный ресурс.: сайт компании «Навгеоком» Режим доступа: http://www.navgeocom.ru/projects/golffields/index.htm;

3. Аникушкин М.Н. Определение объёмов горных пород методом лазерного сканирования Электронный ресурс.: сайт компании «Навгеоком» -Режим доступа: http://www.navgeocom.ru/projects/coal/;

4. Барабин Г.В.Геометрическая сшивка цифровых ортотрансформированных изображений местности // Геодезия и картография. 2000. - №2 - стр. 28-29;

5. Багратпуни Г.В. Инженерная геодезия: Учебник для вузов / Г.В.Багратуни, В.Н.Ганыпин, Б.Б.Данилевич и др. М.: Недра, 1984. - 343 е.;

6. Безотражательная технология измерений расстояний — ВЩЭлектронный ресурс.: сайт компании «Геополигон» Режим доступа: http://www.geopolygon.ru/techsupport/articles/descriptiontechno.php;

7. Белоликов А.Н. Справочник по маркшейдерскому делу: Справочник / А.Н.Белоликов, И.Н.Ушаков и др. М.:Недра, 1979. - 575 е.;

8. Беляев Б.И.Теория погрешностей и способ наименьших квадратов: Учебник / Б.И.Беляев, М.Н.Тавтадзе. М.:Недра, 1992. - 280 е.;

9. Богданов А. С. Первая трёхмерная комплексная модель Санкт-Петербурга/ Геопрофи. 2008. - №6. - С. 64-66;

10. Бронштейн КН. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВУЗов: Справочник / И.Н.Бронштейн, К.А.Семендяев. М.: Гос. изд-во физ.-мат. литературы, 1962. - 608 е.;•

11. Букринский В. А. Геометрия недр: Учебник. М.: Изд-во Моск. гос. горн, ун-та, 2002. — 212 е.;

12. Быков А.В. Желаемое и действительное в геометрическом моделировании // САПР и графика. 2002. - № 1. - С.45-48;

13. Воронков Н.Н. Геодезия. Геодезические и фотограмметрические приборы: Справ, пособие/ Н.Н.Воронков, В.С.Плотников, Е.И.Калантаров и др. -М.: Недра, 1991.-429 с.

14. Гордеев В.А. Основы теории ошибок измерений: Учебное пособие — Екатеринбург: Изд-во Уральской гос. горно-геол. академия, 2000 180 е.;

15. Гудков В.М. Математическая обработка маркшейдерско-геодезических измерений: Учебник для вузов / В.М. Гудков, А.В.Хлебников. — М.: Недра, 1990. 335с

16. Гусев В.Н.Основы наземной лазерно-сканирующей съёмки: Учеб. пособие / В.Н.Гусев, А.И.Науменко, Е.М.Волохов, В.А.Голованов; Санкт-Петерб. гос. горн. ин-т. СПб., 2007. - 86 е.;

17. Гусев В.Н. Методические подходы к съемке карьеров лазерно-сканирующими системами / В. Н. Гусев и др. // Маркшейдерский вестник. -2009.-№4.-С. 19-24;

18. Гусев Я7У.Математическая обработка маркшейдерской информациистатистическими методами: Учебное пособие/ В.Н.Гусев, А.Н.Шеремет; Санкт-Петерб.гос.горн.ин-т. СПб., 2004. - 60 е.;

19. Данилин КМ. Лазерная локация Земли и леса: Учеб. пособие / И.М.Данилин, Е.М.Медведев, С.Р.Мельников. — Красноярск: Изд-во ин-та леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2005. 182 с.

20. Дружинин М.Ю. Cyclone программный комплекс для обработки данных наземного лазерного сканирования / Геопрофи. — 2003. - №2. - С. 37-39;

21. Дьяков Б.Н. Пошаговый поиск грубых ошибок измерений / Б.Н.Дьяков, Н.В.Фёдорова // Геодезия и картография. 2001. - №3 - С. 1620;

22. Жигулин В.Н. О том, как твердое тело может быть слишком твердым, или взгляд на параметризацию сбоку // САПР и графика. 2001. -№ 1. - С.7-10;

23. Инструкция по производству маркшейдерских работ. РД 07-603-03. СПб.: ЦОТПБСП. - 2003.-120 е.;

24. Камшилов В.В.Маркшейдерское дело на карьерах и приисках: Учебник / В.В.Камшилов, Б.К.Гаврилов. М.: Недра, 1969. - 130 е.;

25. Канаишн Н.В. Разработка технологии наземной сканерной съёмки железнодорожных станций: Дис. . канд. техн. наук / Москва, 2009. -160с.;

26. Козлов А.С. Применение трехмерного лазерного сканера Сугах 2500 в архитектуре / А.С.Козлов, О.В.Кирильчук Электронный ресурс.: сайт студенческого клуба «Альтернатива». Режим доступа: http://www.es-alternativa.ru/text/1743;

27. Комиссаров А.В. Методика исследования метрических характеристик сканов: Дис. . канд. техн. наук / Новосибирск, 2007. -180с.

28. Котельников С.И. Лазерное сканирование острова Пор-Бажын на озере Тере-Холь (республика Тыва) / С.И.Котельников, М.Н;Аникушкин Электронный ресурс.: сайт компании «Навгеоком» Режим доступа: http ://www.navgeocom.ru/proj ects/porbazhyn/;

29. Кочетов Ф.Г. Автоматизированные системы для геодезических измерений: Учеб. Пособие -М.: Недра, 1991. 207 е.;

30. Лазерное сканирование в горной промышленности Электронный ресурс.: сайт компании «Иена-инструмент» Режим доступа: http ://www.j ena.ru/articles/descr/?module=227&id=8 8;

31. Лазерное сканирование в промышленности (на примере восстановления проектной документации глиноземного завода «Фригия»,г.Фрия, Республика Гвинея) / Инженерные изыскания/ 2008. - №3. -С.52-55;

32. Материалы симпозиума ISPRS «Лазерное сканирование 2009». -Париж, Франция. 2009. - том XXXVIII, часть 3/W8;

33. Медведев Е.М. С лазерным сканированием на вечные времена/ Е.М.Мельников, А.В.Григорьев//Геопрофи. — 2003. №1. - С. 5-10;

34. Медведев Е.М. Преимущества применения лазерных сканирующих систем наземного и авиационного базирования/ Е.М.Медведев, С.Р.Мельников//Горная промышленность. 2002. - №5. - С. 3-5;

35. Медведев Е.М. Методы лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмки в современной топографии/ Геодезия и картография. -2006. №№6,8,10;

36. Мельников С.Р. Лазерное сканирование. Новый метод создания трехмерных моделей местности и инженерных объектов // Горная промышленность. — 2001. №5. - С. 3-5;

37. Медведев Е.М. Методы лазерной локации* и цифровой аэрофотосъёмки в современной топографии/ Геодезия и картография. — 2006.-№9.-С. 40-47;

38. Михайлов А.П. Применение стереоскопического метода для наблюдения и обработки результатов трёхмерного лазерного сканирования А.П.Михайлов, М.Г.Синькова // Геодезия и картография. — 2003.-№9.-С. 24-28;

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

40. Никифоров Б.И. Справочник по маркшейдерскому делу: Справочник / Б.И.Никифоров, И.Н.Ушаков и др. М.:Недра, 1973. - 487 с.

41. Новожилов М.Г. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых: Учебник / М.Г.Новожилов, А.С.Фиделев. Киев: Foe: Изд-во техн. лит-ры УССР, 1963. - 394 е.;

42. Опарин В.Н. К вопросу формирования информационной геомеханической модели строения Кузнецкого угольного бассейна/ В.Н.Опарин, В.П.Потапов// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2006. - №3. — С.58-60;

43. Опарин В.Н. Формирование объёмной цифровой модели поверхности борта карьера методом лазерного сканирования- / В.Н.Опарин, В.А.Середович // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2007. - №5. - С.102-113;

44. Падве В.А. Точки на плоскости: положение и показатели точности/ Геодезия и картография. 2008. - №2. — СО. 1-2-13;

45. Перегуд В. NURBs-моделирование' Электронный ресурс. //

46. Компьютерные вести On-line. 1998. - № 50. — Режим-, доступа:fhttp ://www.kv.by/index1998502001 .htm&print;

47. Перегудов M.A. Маркшейдерские работы на карьерах и приисках: Учебное пособие для вузов / М.А. Перегудов, И.И: Пацев, В.И. Борщ-Компониец и др. -М.: Недра,1980. 366 с.

48. Программа Cyclone Электронный ресурс.: сайт компании Leica

49. Geosystems Режим доступа: http://www.leica-geosystems.ru/ru/--Cyclone23520.htm;

50. Программное обеспечение RiSCAN PRO для управления трехмерными лазерными сканерами RIEGL и предварительной обработки данных Электронный ресурс.: сайт компании Riegl Режим flOCTyna:http://www.riegl.ru/riscanpro.html;

51. Резник Б.Е. Непрерывные геодезические измерения деформаций строительных конструкций эксплуатируемых сооружений/ Геопрофи. — 2008.-№4.-С. 4-10;

52. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ: Учебник. М.: Недра, 1974-520 е.;

53. Русский И.И. Отвальное хозяйство карьеров: Учебное пособие. -М.: Недра, 1971.-240 е.;

54. Середович А.В. Методика создания цифровых моделей объектов нефтегазопромыслов средствами наземного лазерного сканирования: Дис. . канд. техн. наук / Новосибирск, 2007. 165 е.;

55. Середович В.А. Наземное лазерное сканирование: Монография / В.А.Середович, А.В.Комиссаров, Д.В.Комиссаров, Т.А.Широкова. -Новосибирск: СГГА, 2009. 261 с.

56. Сизова Т.М. Статистика: Учебное пособие. СПб: Изд-во СПбГУ ИТМО,2005. - 190 е.;

57. Синъкова М.Г.Фотограмметрическая съёмка архитектурных сооружений с использованием данных трёхмерного лазерного сканирования/ Геодезия и картография. 2002. - №9- С. 29-33;

58. Системы лазерного сканирования Электронный ресурс.: офиц. сайт компании НЛП «Навгеоком». — Режим доступа: http ://www.navgeocom.ru/scan/technology/3 dlexp/;

59. СтенмаркДжон Лазерное сканирование пересечения водных путей Электронный ресурс. Режим доступа: http ://www.eftgroup.ru/articles/articles3 0.html;

60. Съемка дорожного полотна сканером HDS2500 Электронный ресурс.: сайт компании Leica geosystems. Режим доступа: www.gfk-leica.ru;

61. Тахеометры Электронный ресурс.: сайт компании «Геоприбор». -Режим доступа: http://geokzn.ru/catalog?page=shop.browse&categoiyid=l0;

62. Тахеометры Электронный ресурс. Режим доступа: http ://taheometr. info/;

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

64. Хатоум Т. С. Оценка точности геопространственных данных/ Геодезия и картография. 2008. - №2. - С.20-22;

65. Хлебников А.В. Основы теории погрешностей маркшейдерских измерений: Конспект лекций / Ленинградский горный институт. — Ленинград, 1979. 56 е.;

66. Шануров Г.А. Влияние кривизны траектории электромагнитных волн на измерение расстояния / Г.А.Шануров, Р.Р.Шакмеев// Геодезия и картография. 2001. - №7. - С. 14-17;

67. Электронные тахеометры Электронный ресурс.: сайт компании «Навгеоком» Режим доступа: http://www.navgeocom.ru/catalog/taheom/

68. Anne Bienert Vectorization, edge preserving smoothing and dimensioning of profiles in laser scanner point clouds Электронный ресурс.1. Режим доступа:http://www.isprs.org/congresses/beijing2008/proceedings/5pdf/88.pdf;

69. Boehler Ж Анализ точности лазерных сканирующих систем/ W. Boehler, М. Bordas Vicent, A. Marbs // XIX симпозиум CIPA 2003. -Анталья, Турция. 2005;

70. Internet database for photogrammetric close range applications IARPS — Dresden, 25-27 September,2006 Электронный ресурс.: Режим доступа: www.isprs.org;

71. Laser scanning survey of the Church of Transfiguration of the Kizhi architectural ensemble Электронный ресурс.: Режим доступа: www.kizhi.karelia.ru;

72. Laser Scanner goes underground in Combe Down Mines Электронный ресурс.: сайт компании Faro Technologies Inc.- Режим доступа: www.faro.com;

73. Scanner Operation Электронный ресурс.: Режим- доступа: www.cyberware.com;;72.: ■ Scanning' of Levees Электронный, ресурс.: — Режим доступа: www.rpls.com;

74. Shi Ри Genereting building outlines from terrestrial; laser scanning Электронный ресурс.: Режим' доступа: http://www.isprs.org/congrcsscs/beijing2008/proceedings/5pdf/79.pdf;

75. SPAR Point Research LLC Confirms Leica Geosystems as The Leader in the Laser Scanning Industry Электронный ресурс.:—Режим доступа: www.azerisoft.ws;

76. Stonehcngc Laser Scans Электронный^ ресурс. ::- Рёжим1 доступа:: www.stonchengclascrscan.org;76.! Urban-» 3Dmodelling:• using*. terrestrial laser." scamiers> MRBS? Bresdfen;. 25-27 September,2006 электронный* ресурс.: - Рёжимг доступа: www.isprs.org; >

77. Where the Old meets: the New: Laser Scanning Ancient Rome-Эдектронный ресурс.: Режим доступа: www.leica-geosystems:com;;

78. Zhi Wang, G/aM^ ^rewwer Point based registration of terrestrialUaser data using intensity and geometry features / Интернет-ресурс/ Режим доступа: http://\vww.isprs.org/congresses/beijing2008/proceedings/5^df7101.pdf;

79. Правдина E.A Исследование процессов накопления погрешностей съёмки лазерно-сканирующими? системами/ Е. А.Правдина, В-Н:Гусев, А.И;Науменко, С.ВЖайгородов // Маркшейдерскиш вестник. 20081- №4(66): -С. 17-21;

80. 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;

81. Гусев В Н. Оптимизация лазерно-сканирующей съёмки/ Е.А.Нестеренко, Е.М;Волохов, В.Н.Гусев // Маркшейдерский вестник. — 2009. №6. - С.38-43;

82. Нестеренко Е.А Построение цифровой модели карьера по результатам наземной лазерно-сканирующей съёмки/ Е.А.Нестеренко, А.И.Науменко, В.Н.Гусев // Маркшейдерский вестник. 2010. - №1. - С.45-49.

Информация о работе

Нестеренко, Екатерина Александровна
кандидата технических наук
Санкт-Петербург, 2010
ВАК 25.00.16

Диссертация

Методика съемки карьеров, отвалов и складов на основе применения трехмерных лазерно-сканирующих систем - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы