《測繪新技術(shù)在露天礦中的應(yīng)用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《測繪新技術(shù)在露天礦中的應(yīng)用（31頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,Nanyang Normal University,Nanyang Normal University,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,Nanyang Normal University,測繪新技術(shù)在露天礦中的應(yīng)用,露天開采,是,將,采掘空間直接敞露于地表，為采出有用礦物，將礦體上覆的土巖及部分周圍的巖石剝離掉，通過露天溝道線路系統(tǒng)把礦巖運(yùn)至地表。,測量工作,伴隨礦區(qū)勘探、開采設(shè)計(jì)、露天礦建設(shè)、生產(chǎn)以及報廢的各個階段，主要測繪內(nèi)容有礦區(qū)控制測量、地

2、形測繪、線路測量、采場測量、爆破測量、排土場測量、采掘場驗(yàn)收測量、露天礦邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測等。,本課題,介紹一些測繪新技術(shù)及它們在露天礦中的應(yīng)用，主要目的是拓展學(xué)生視野，并進(jìn)一步了解露天礦測量工作。,報告目錄,一、無人機(jī)技術(shù)露天礦應(yīng)用,二、測量機(jī)器人露天礦邊坡監(jiān)測,三、,GB-InSAR,露天礦邊坡監(jiān)測,一、無人機(jī)技術(shù)露天礦應(yīng)用,1.1,無人機(jī)技術(shù)優(yōu)勢,飛行高度低，成像分辨率高,起降方式多樣，成像機(jī)動靈活,根據(jù)任務(wù)可搭載不同遙感設(shè)備，產(chǎn)品豐富多樣,經(jīng)濟(jì)成本低、成果輸出快,無人機(jī)可對,露天礦的地形、邊坡、排土場、礦石堆尾礦、各種變形位移、采空區(qū)塌落區(qū)、采剝境界內(nèi)各種管線、廠區(qū)建筑物、構(gòu)筑物,等一次性

3、完成測量，不僅使露天礦測量大大提高的工作效率，同時也避免了滑坡、機(jī)械設(shè)備、車輛作業(yè)等大量的安全隱患。,一、無人機(jī)技術(shù)露天礦應(yīng)用,1.2 eBee,無人機(jī),eBee,是一款精密、功能強(qiáng)大且自動的測圖系統(tǒng),，操作簡單，能快速、,高質(zhì)量生成,2D,和,3D,航空,數(shù)據(jù)。,eBee,無人機(jī)可以捕獲地面分辨率為,330cm,像素的圖片。根據(jù)圖像分辨率和飛行的航高，單次飛行的覆蓋區(qū)域可達(dá)到,1.510km,2,。,eBee,無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域：,農(nóng)作物監(jiān)控,災(zāi)害管理,動物觀察,測繪,土地覆蓋調(diào)查,護(hù)林監(jiān)控,環(huán)境管理,煤場監(jiān)測,硬件參數(shù),：,96cm,翼展起飛重量小于,700g,鋰聚合物電池,45,分鐘在空時長

4、巡航速度,36-57KM/H,抗風(fēng)能力,45KM/H(,六級風(fēng),),航程覆蓋范圍直徑,3km,1600,萬像素相機(jī),3D,航線規(guī)劃及可視化,飛行前可模擬操作,可實(shí)時任務(wù)更新和控制,可多臺分機(jī)同時作業(yè),eBee,的,航程規(guī)劃軟件,eMotion,可更直觀的規(guī)劃、模擬、監(jiān)控和控制,eBee,起飛和飛行的軌跡。可以規(guī)劃和控制多架飛機(jī)同時作業(yè)。自動的數(shù)據(jù)管理功能，在飛機(jī)降落后即可獲得地理信息航片和航程參數(shù)記錄。,eBee,的,PostFlight Terra 3D,軟件,可對所拍攝的圖像進(jìn)行全自動的處理，可生成高質(zhì)量、空間參照式的,2D,和,3D,圖像和數(shù)字表面模型（,DSM),。,自動拼接生成,DO

5、M,生成,DEM/DSM,eBee,的,rayCloud,編輯器,可以顯示不同元素，如拍攝點(diǎn)、點(diǎn)云、地面控制點(diǎn)、自動連接點(diǎn)等，可驗(yàn)證模型重建的精度；,rayCloud,添加和標(biāo)記地面控制點(diǎn),rayCloud,精確繪制地物地貌邊界,自動精確的計(jì)算排土場土方量,一、無人機(jī)技術(shù)露天礦應(yīng)用,1.3 Trimble X100,無人機(jī)露天礦應(yīng)用案例,Trimble X100,作業(yè)步驟,（,1,）制定飛行任務(wù)：首先在,Google earth,選取露天礦測量的飛行范圍，制定飛行計(jì)劃，在,TrimbleAccess,軟件中創(chuàng)建背景地圖、定義任務(wù)區(qū)域和飛行參數(shù)，根據(jù)風(fēng)向確定起飛和降落點(diǎn)；,（,2,）根據(jù)飛行流程

6、，架設(shè)彈射架，將飛機(jī)彈射到空中，飛機(jī)按照飛行計(jì)劃完成飛行任務(wù)；,（,3,）完成飛行任務(wù)，收回飛機(jī)；,（,4,）導(dǎo)出數(shù)據(jù)，進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理：,根據(jù)數(shù)據(jù)成果進(jìn)行露天礦的各種測量、等高線繪制、三維模型構(gòu)建，而后便可計(jì)算各項(xiàng)工程量，進(jìn)行采剝工程設(shè)計(jì)等工作,。,二、測量機(jī)器人邊坡監(jiān)測,2.1,測量機(jī)器人,角度測量,精度,Hz,V,0.5(0.15mgon),距離測量,(,棱鏡,),測程,圓棱鏡,3500 m,精度（棱鏡）,精密,0.6mm+1ppm,標(biāo)準(zhǔn),1mm+1ppm,自動目標(biāo)識別（,ATR,）,精度,/,測量時間,ATR,精度,1mm,測量,3 4s,其他數(shù)據(jù),望遠(yuǎn)鏡,放大倍數(shù),30 x/1.7m

7、,至無窮遠(yuǎn),2.2,礦山邊坡地表位移監(jiān)測系統(tǒng),主要功能：,實(shí)現(xiàn)無人值守情況下，精密全站儀自動、精確搜索和快速照準(zhǔn)目標(biāo)，持續(xù)不間斷測量變形監(jiān)測點(diǎn)，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效后處理，實(shí)時顯示監(jiān)測結(jié)果，對于三維位移變化量超出限差的監(jiān)測點(diǎn)，能夠給出信息，給人警示。,系統(tǒng)組成：,硬件：,Leica TM30,全站儀、棱鏡、電腦、外接電源,軟件：開發(fā)環(huán)境,Microsoft Visual Studio 2008,程序語言,Visual Basic,處理數(shù)據(jù),Microsoft Excel 2007,程序界面：,2.3,應(yīng)用實(shí)例,監(jiān)測對象：鞍山眼前山露天礦邊坡,監(jiān)測系統(tǒng)：,監(jiān)測網(wǎng),：基準(zhǔn)點(diǎn)、監(jiān)測點(diǎn),測量機(jī)器人系統(tǒng),

8、：,TM30,測量機(jī)器人、筆 記 本 電 腦、電 源、,GeoMoS,監(jiān) 測 軟 件等,數(shù)據(jù)處理及預(yù)警系統(tǒng),：二次開發(fā),三、,GB-InSAR,露天礦邊坡監(jiān)測,3.1,常規(guī)測量方法在邊坡監(jiān)測中的局限性,全站儀，水準(zhǔn)儀、測量機(jī)器人等傳統(tǒng)測量技術(shù)和,GNSS,都能獲得高精度的單點(diǎn)位移，由于邊坡運(yùn)動的復(fù)雜性，這些方式難以反映邊坡變形的整體趨勢，并且這些測量方式都是接觸式測量，對一些危險的邊坡很難實(shí)施觀測，因此不適合用于邊坡監(jiān)測。,三維激光掃描技術(shù),以點(diǎn)云的方式獲得觀測目標(biāo)的空間信息，可以反映觀測目標(biāo)的整體形變，但存在觀測距離短、受粉塵影響大和觀測精度低的特點(diǎn)，因此在露天礦邊坡監(jiān)測也存在一定的局限性,

9、空基合成孔徑雷達(dá)干涉技術(shù)（,Airborne-Based,In-SAR,，,AB,In-SAR,）,和,地基,（,Ground-Based,In-SAR,，,GB,In-SAR,）是,InSAR,的兩種形式?？栈铣煽讖嚼走_(dá)具有獲取數(shù)據(jù)范圍大的優(yōu)勢，應(yīng)用于大區(qū)域地表沉降監(jiān)測，盡管在國內(nèi)外很多例子論證了空基合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)監(jiān)測邊坡的可行性，然而，由于空基合成孔徑雷達(dá)固定的重返周期、成像姿態(tài)和低空間分辨率，因此不適合用于邊坡監(jiān)測；,3.2,地基合成孔徑雷達(dá)技術(shù),地基合成孔徑雷達(dá)和空基合成孔徑雷達(dá)原理存在不同。,GB InSAR,采用步進(jìn)頻率連續(xù)（,Stepped Frequency-Con

10、tinous Wave,，,SF-CW,）不僅實(shí)現(xiàn),距離向高分辨率,，而且可以保證雷達(dá)波的長距離傳輸，分辨率表達(dá)式為：,式中,B,為雷達(dá)脈沖寬度，,c,為光速可以看出，要得到高距離向分辨率，就要提高脈沖寬度。,B,為,310,8,時，距離向分辨率為,0.5m,。,GB InSAR,通過在固定在地面的線性滑軌滑動實(shí)現(xiàn)合成孔徑技術(shù)，,方向分辨率,表達(dá)式為：,式中,L,為合成后的天線孔徑，,為雷達(dá)波長采用,Ku,頻率帶（,1812.5GHz,）的雷達(dá)波時，可以獲得最高方位向分辨率為,4.17mrad,（,0.001rad,）。,采用,GB InSAR,技術(shù)進(jìn)行邊坡滑動監(jiān)測時，監(jiān)測區(qū)域被分割成很多二維

11、的小單元（像元大小即為距離向和方位向分辨率），如圖所示：,通過不同時刻采集的多幅,SAR,圖像干涉測量，可以得到每個像元上的,視線向形變量,：,式中，為干涉相位，根據(jù)觀測時的姿態(tài)，可將 分解為水平向和距離向形變。,3.3 GB InSAR,露天礦邊坡監(jiān)測試驗(yàn),采用意大利,IBIS-B,微波干涉儀在中國某露天礦邊坡進(jìn)行了試驗(yàn)，此系統(tǒng)主要由以下兩部分組成：,）雷達(dá)系統(tǒng)：,Ku,波段（,16.616.9GHz,）雷達(dá)傳感器，生成、傳輸和接受雷達(dá)波；,）線性滑軌部分：是一個,2.5m,長的鋁合金軌道，在步進(jìn)馬達(dá)的控制下，雷達(dá)傳感器在其上面滑動。,數(shù)據(jù)獲取,GB InSAR,設(shè)備安裝在監(jiān)測邊坡對面一個穩(wěn)

12、定的區(qū)域，如前圖所示，距離監(jiān)測邊坡平均距離,2050m,，雷達(dá)波束寬度,35,，保證能夠監(jiān)測整個坡體，在這些條件下，距離向分辨率,0.5m,，方位向分辨率介于,710,，視線方向監(jiān)測精度,0.1mm,，以分鐘時間間隔獲取影像，持續(xù)觀測,40,小時，共獲得,266,景影像，組成時間序列像對。,在監(jiān)測期間，采用,三維激光掃描儀,快速獲得坡體精確的,DEM,，把后期獲得成果圖像投影到,DEM,上，方便確定發(fā)生形變的區(qū)域；為了檢核,GB InSAR,測量精度，在監(jiān)測,20h,后，在坡體左上方有明顯邊坡位移的區(qū)域安置個棱鏡，采用,測量機(jī)器人,觀測，每隔小時測量一次，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。,數(shù)據(jù)處理,采用第一景影像作為主影像，分別和其它,265,景影像做干涉處理，得到,265,個時間段的形變圖像，得到了,40000,多個永久散射點(diǎn)（相干圖像上相干值大于,0.9,的數(shù)據(jù)點(diǎn)）。,明顯滑動區(qū)域,結(jié)果分析,結(jié)論,試驗(yàn)結(jié)果表明，,GB InSAR,可以以非接觸測量方式獲得實(shí)時的邊坡形變圖像，其區(qū)域形變監(jiān)測精度約為,1.5mm,，單點(diǎn)精度為,1.7mm,。,本次試驗(yàn)監(jiān)測期間天氣穩(wěn)定，邊坡植被覆蓋率低，可以忽略大氣和時間失相干影響，采用差分干涉可以獲得很好的結(jié)果；對于多變的天氣，大氣影響會污染小的形變量，采用差分干涉得到的結(jié)果不可靠，因此需要對,GB InSAR,技術(shù)作深入的理論和應(yīng)用研究。,