矿山测量中特殊地形的测绘技术 罗钱

发表时间:2021/6/23   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:罗钱
[导读] 摘要:经济的发展,综合国力的提升推动了我国各项科学技术的进步,矿山测量是比较复杂的工作,特别是特殊地形之下的测量难度很高。
        贵州博明测绘有限公司  贵州省遵义市  563000
        摘要:经济的发展,综合国力的提升推动了我国各项科学技术的进步,矿山测量是比较复杂的工作,特别是特殊地形之下的测量难度很高。传统测绘技术并不能达到特殊地形测绘工作的需要,容易出现测绘数据偏差过大的问题,极大的影响测绘工作的质量和效率,所以要提起足够的重视。在实践过程中考虑到特殊地形具备特殊性,技术人员要详细的勘察施工现场的条件,选择合适的测量点。优先划分好矿山测绘区域位置,然后按照到当地的具体情况,采取科学有效的技术方案提升测绘效果。
        关键词:矿山测量;特殊地形;测绘技术
        引言
        当前,我国矿山企业仍在大力发展过程中,各种矿山建设工程均在不断进步,测绘与地理信息技术在矿山设计与勘察等方面大范围的应用。各种互联网技术、卫星技术及光电技术均广泛应用在矿山测绘技术中,提升了测绘的质量、效率和精度,降低测绘工作人员的工作强度。
        1特殊地形测量标准
        传统测绘技术有着很多的不足,特殊地形条件下的应用效果比较差,结果不准确,测绘工作效率也比较低。矿山测绘作业,关键的就是测量质量,如果质量不达标,那么会给矿井的开拓布置造成很大的影响。因此,测绘管控尤为重要,要从全局进行管控。
        2矿山测量中特殊地形的测绘技术
        2.1通过三维坐标直接形成立体图
        三维坐标所涉及到的范围是很大的,比如圆柱坐标、球形坐标等,这些是具体的形式,可以利用其中三个变量确定某个点位,且这些点是相互独立存在的,且空间效果是非常好的。通过使用GNSSRTK技术进行测绘,在将测绘位置上的具体目标点三维坐标传输到测绘人员设备上就可以将数据记录到计算机内,并且利用这些数据形成立体的模型。
        2.2惯性测量系统的应用
        惯性测量系统被称为卫星导航定位技术中的重要分支,其具有全天候及自主式等多个优点,可为大地测量、工程测量及矿山测量提供优质保障。惯性测量系统在矿山测绘工作中,根据惯性导航的核心思想获取地面的测量数据,并结合高程、经纬度、重力异常等不同方面的技术系统,进一步提升矿山测绘的质量与效率。惯性测量系统主要分为平台式系统、捷联式系统,惯性测量系统在测绘方面的应用能够实现测量控制,对现有的控制点进行检验及加密,检查、定位管线等。
        2.3旋翼无人机倾斜航空测量在矿山测量中的应用
        我国北斗系统的成功应用推动了我国实时动态定位技术的发展,加快了动态定位技术的广泛应用,如无人机航测技术、车载定位技术以及手机导航定位技术等。实时动态定位技术提高了无人机航测精度,尤其在大比例尺地形图测量方面。传统的地形测量以二维测量为主,对建设“三维矿山”、“立体矿山”和“智慧化矿山”不利,但无人机航测技术避免了二维测绘的弊端,实现了三维测绘的目的。旋翼无人机具有机身小、机动灵活的优势,因此常用于矿山测量中。
        2.3.1像控点布设
        像控点测量是提高测量成果精度的基础,本次像控点的布设以及测量遵循以下6个原则:(1)像控点的布设应根据测绘区域的地形地貌确定其密度,在地形地貌变化较大的区域可适当加密布设,在地形地貌变化小的区域可适当抽稀布设,由于测绘区域的地形地貌变化相对较小,故本次采用的像控点密度为2.5点/km2;(2)像控点一般布设在旁向大于100m,且航向基线不少于1条的区域;(3)像控点的位置应选择在容易识别的地形地貌中,且不应存在争议,如房屋的房角、田坎的田角以及地形较高的山头处等部位;(4)像控点的布设应尽可能避开高大建筑物或者植被发育的区域,该区域容易因遮挡而造成航空影像数据中识别不清晰或者完全被遮挡,对整体测绘精度影响较大;(5)像控点的布设应尽可能避开较大水域区域,这是由于水域的水面变化较大,对测量精度影响较大;(6)像控点的布设应以重复利用为基本原则,故一般布设在交通条件相对较好、容易保护的区域,便于作为校正点。


        2.3.2地形图制作
        在完成空中三角加密测量后,使用MapMatrix全数字摄影测量系统采集地形数据,自动化生产出1∶2000地形线划图,并对自动生成的DLG数字线划图进行核查。若存在问题,应及时检查测量数据的正确性,直至数据无误后生成最终的DLG数字线划图。完成后,通过手动处理的方式增加其他地理信息,如水系、高程以及房屋等信息,其稀疏稠密应按照相应比例尺合理布局,避免各类标记点过于稠密或者稀疏。
        2.3.3测绘数据处理
        完成矿山测绘外业后,通过多视图多维重建技术处理任意像片。将数码影像导入到软件内,自动化生成高质量正射影像,建立高分辨率三维模型,可以获得毫米级精度的模型。像片导入后,通过计算机技术缩短数据处理时间,在多台计算机上实现引擎运行,之后在作业队列中关联,以此获得实景模型。在此次测绘工作中,共获取12121张像片,将POS数据和像片导入到软件内,按照照片自带参数信息与位置信息排列。通过新建任务块加载航片,融合姿态信息和位置信息,反算获得地形加密点数据。在获得无纹理信息、不规则三角网之后,可以从航片中选择高像素纹理着色,以此确保三维模型的真实度。应用传统方式检验精度时,将像控点坐标作为真实数据,通过模型可以获取监测值,计算二者差值,可以获得数据高程误差,约为0.01m,平面坐标误差为0.08m,所以可以满足测量要求。
        2.4旋翼无人机挂载轻型机载激光雷达系统在矿山土方量测量中的应用
        2.41激光雷达模块特点
        1、较长测距。在保证低噪点率的同时调节探测距离。高照度环境(如晴天)的测距能力可达320m,低照度环境(如阴天、室内、夜晚等)的测距能力提升到450m,可让飞机在更高的航行高度进行作业,提升作业率。
        2、高精度。GNSS/IMU惯导系统,结合无人机轨迹组合导航数据解算算法、数据融合及平差算法,可提供高精度的点云成果数据,且组合导航系统不依赖可见光,可实现全天候作业。
        3、高密度。激光点频为每秒24万个点,100%的点频利用率,相比于360°扫描设备,点频利用率提升4倍,适用于高密度需求的作业场景。
        4、三回波。对于植被覆盖的场景,三次波技术可以使激光相比于双回波有更多次穿透机会,可以进行林业树冠统计和林区地形测量。
        5、可设扫描模式。针对精度及点云均匀度特殊要求的电力巡检、林业测绘等场景,选择线扫或面扫模式可显著提升数据效果。独特的光斑形态对细长物体(如电线)有更优分辨率。
        6、高效率。该模块为高效作业而生,采用极简化设计,减少不必要的重量,为用户预留更多作业空间。当需要获取彩色纹理数据时,仅需快速更换相机载荷即可获取,保证大多数场景的点云高效获取。
        2.42激光雷达测土方优势:
        1、获取速度快,数据处理速度快。
        2、点云密度高、能够穿透植被缝隙获取地面高程点。
        3、测距精度高,测区数据精度保持一致。
        针对传统土方测量方法在面对复杂地形状况时存在的不足,采用了机载激光雷达快速精准测量复杂地形的方法,利用机载激光雷达对复杂地形进行扫描得到原始数据,获取点云数据,再通过点云分类,去除掉植被、房屋、汽车等,然后点云抽稀,获取目标区域真实地面高高程,点云密度大于每平方米30个点,精度完全能达到规范的要求,激光点云数据作为土石方计算的重要原始数据,为矿山土方量的计算提供了更真实可靠便捷的计算依据。
        结语
        总的来讲,我们国家矿产企业中的领导人应该对专业人才团队的建设加以重视,不断聘用专业化的人才并对原有的工作人员做好教育培训工作,和工作人员保持长久有效的沟通,提升测量工作者的专业水平,充分规避量测错误给矿产开采带来的干扰,为工程顺利推进打下坚实基础。
        参考文献:
        [1]付嫣.论矿山测量中存在的问题与应对措施[J].世界有色金属,2019(02):20+22.
        [2]史乐生,常鸿义.浅谈矿山测量工作存在的问题及应对措施[J].居舍,2019(07):180.
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