• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看

      ?

      基于三維激光掃描技術(shù)的礦區(qū)建筑物變形監(jiān)測(cè)方法

      2018-05-02 11:14:59焦曉雙胡海峰廉旭剛
      金屬礦山 2018年4期
      關(guān)鍵詞:監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)系礦區(qū)

      焦曉雙 胡海峰 廉旭剛

      (太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,山西 太原 030024)

      三維激光掃描技術(shù)作為一種新的空間信息采集技術(shù),與常規(guī)觀測(cè)方法相比,在獲取模型表面三維空間坐標(biāo)方面,具有采集速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)[1-2]。針對(duì)該技術(shù),羅德安等[3]對(duì)利用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行整體變形監(jiān)測(cè)的基本理論進(jìn)行了闡述;柏雯娟[4]提出了一種基于三維激光掃描技術(shù)的礦山開(kāi)采沉陷高精度監(jiān)測(cè)方法,認(rèn)為該技術(shù)在礦區(qū)沉陷變形監(jiān)測(cè)方面具有快速、高效的特點(diǎn),且監(jiān)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值的誤差達(dá)到毫米級(jí)。為對(duì)礦區(qū)建筑物進(jìn)行高精度、高效率的變形監(jiān)測(cè),將三維激光掃描技術(shù)[5-7]與相似材料模型試驗(yàn)相結(jié)合,對(duì)基于三維激光掃描技術(shù)的礦區(qū)建筑物變形監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行研究。

      1 相似材料模型變形監(jiān)測(cè)試驗(yàn)

      1.1 數(shù)據(jù)獲取

      利用三維激光掃描技術(shù)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系為如圖1所示的右手坐標(biāo)系[8],激光發(fā)射起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O,設(shè)備在水平狀態(tài)時(shí)的豎直軸為Z軸,掃描儀水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的初始方向?yàn)閄軸。設(shè)待測(cè)點(diǎn)P與原點(diǎn)O的距離為d,測(cè)得的水平掃描角和豎直掃描角分別為α、θ,則P點(diǎn)的三維坐標(biāo)可用下式進(jìn)行計(jì)算在如圖2所示的二維相似材料模型表面上布設(shè)了一系列黑白靶標(biāo),共布置了8行29列合計(jì)232個(gè)測(cè)點(diǎn),測(cè)點(diǎn)橫向間距為100 mm,在此基礎(chǔ)上采用全站式三維激光掃描儀對(duì)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行掃描,獲取各測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

      圖1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)坐標(biāo)系Fig.1 Coordinate system of point clouds data

      1.2 數(shù)據(jù)處理

      采用點(diǎn)云后處理軟件對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,進(jìn)而提取模型上黑白靶標(biāo)的三維坐標(biāo)(圖3)。

      圖2 相似材料模型表面測(cè)點(diǎn)布置Fig.2 Distribution of the monitoring points in the surface of similar material model

      圖3 模型觀測(cè)點(diǎn)特征提取Fig.3 Characteristics extraction of themonitoring points of the model

      圖4 O-XYZ坐標(biāo)系與O′-X′Y′Z′坐標(biāo)系Fig.4 Coordinate system of O-XYZ and O′-X′Y′Z′

      本研究試驗(yàn)僅獲取模型上同一測(cè)點(diǎn)在不同時(shí)刻X、Y方向的坐標(biāo)值,假定各測(cè)點(diǎn)Z方向的坐標(biāo)值為0,即各測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)為如圖4所示的O-XYZ目標(biāo)坐標(biāo)系。為將點(diǎn)云數(shù)據(jù)坐標(biāo)由O′-X′Y′Z′坐標(biāo)系自動(dòng)轉(zhuǎn)換至O-XYZ坐標(biāo)系,本研究在模型左右兩側(cè)設(shè)定了不受開(kāi)采影響的固定點(diǎn)O、A、B、C(圖5),并且該類(lèi)點(diǎn)的坐標(biāo)值已知?;诓紶柹?參數(shù)轉(zhuǎn)換模型坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系[9-10],為提高坐標(biāo)轉(zhuǎn)換效率,采用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)了如下程序:

      圖5 固定點(diǎn)布設(shè)Fig.5 Setting of the fixed points

      Function[aa]=bursa7(A,B)

      Xa=A(;,1);Ya=A(;,2);Za=A(;,3);

      Xa=B(;,1);Ya=B(;,2);Za=B(;,3);

      L=[Xb-Xa;Yb-Ya;Zb-Za];

      m=length(A);

      If (m<3)

      return;

      end

      C=[ones(m,1),zeros(m,1),zeros(m,1),zeros(m,1),-Za,Ya,Xa;

      zeros(m,1),ones(m,1),zeros(m,1),Za,zeros(m,1),-Xa,Ya;

      zeros(m,1),zeros(m,1),ones(m,1),-Ya,Xa,zeros(m,1),Za];

      N=C′*C;W=C′*L;

      aa=NW;

      end

      1.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

      隨著模擬煤層開(kāi)挖,上覆巖層逐步產(chǎn)生了移動(dòng)變形,圖6為模擬煤層開(kāi)采過(guò)程中5個(gè)不同推進(jìn)距離(500,1 000,1 500,2 000,2 500 mm)條件下覆巖的下沉曲線,反映出隨著工作面不斷推進(jìn),煤層上覆巖層下沉量逐步增大的開(kāi)采沉陷一般規(guī)律[11-12]。

      圖6 煤層上覆巖層下沉曲線Fig.6 Subsidence curve of the upperrock mass of coal seam ●—500 mm;■—1 000 mm;▲—1 500 mm;△—2 000 mm;○—2 500 mm

      1.3.1 監(jiān)測(cè)效率分析

      分別采用三維激光掃描儀和全站儀對(duì)不同數(shù)量(60、150、230)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量,所需時(shí)間見(jiàn)表1。分析表1可知:三維激光掃描耗時(shí)總體小于全站儀,且隨著觀測(cè)點(diǎn)數(shù)量增大,三維激光掃描的高效優(yōu)勢(shì)愈加明顯。

      表1 測(cè)量耗時(shí)對(duì)比Table 1 Comparison of the measurementtime consumption of measurement

      1.3.2 監(jiān)測(cè)精度分析

      隨機(jī)選取60個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為精度分析樣本,將高精度全站儀(測(cè)距精度為1 mm+ 1.5×10-6D(D為測(cè)距),測(cè)角精度為0.5″)的測(cè)量數(shù)據(jù)作為真值,對(duì)三維激光掃描變形監(jiān)測(cè)精度進(jìn)行分析。將2組數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換至目標(biāo)坐標(biāo)系中。各測(cè)點(diǎn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)X、Y方向的真誤差如圖7所示。

      根據(jù)真誤差,計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)X方向的中誤差為0.45 mm,Y方向的中誤差為0.47 mm,點(diǎn)位中誤差為0.65 mm??紤]到本研究相似材料模型比例(1∶15),其所對(duì)應(yīng)的實(shí)際監(jiān)測(cè)誤差為9.75 mm,小于10 mm,可以滿(mǎn)足礦區(qū)沉陷變形監(jiān)測(cè)的精度要求(小于10 mm)[13-14]。

      2 工程實(shí)例

      以某礦區(qū)的水塔為例,采用三維激光掃描技術(shù)對(duì)其進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。在水塔外側(cè)布置了3行6列共18個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(間距為10 cm、行距均為20 cm),在測(cè)站附近布置了1個(gè)控制點(diǎn)作為三維激光掃描儀的后視控制點(diǎn),測(cè)點(diǎn)布置如圖8所示。

      圖7 點(diǎn)云數(shù)據(jù)真誤差Fig.7 True error of point cloud data

      根據(jù)本研究相似材料模型試驗(yàn)得出的變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理思路提取出水塔沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo),并與全站儀采集的該類(lèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)

      行對(duì)比,其中測(cè)點(diǎn)的豎直坐標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知:通過(guò)三維激光掃描技術(shù)獲取的測(cè)點(diǎn)豎直方向的坐標(biāo)與全站儀獲取的數(shù)值相差較小,最大誤差僅為1.8 mm,遠(yuǎn)小于開(kāi)采沉陷監(jiān)測(cè)10 mm的精度要求。

      表2 水塔表面測(cè)點(diǎn)豎直方向坐標(biāo)對(duì)比Table 2 Comparison of the vertical coordinates of themonitoring points on the surface of water tower m

      3 結(jié) 語(yǔ)

      為進(jìn)一步提升礦區(qū)建筑物變形監(jiān)測(cè)精度和工作效率,將三維激光掃描技術(shù)與相似材料模型試驗(yàn)相結(jié)合,對(duì)基于三維激光掃描技術(shù)的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行了詳細(xì)分析。某礦區(qū)水塔變形監(jiān)測(cè)實(shí)例分析表明,利用三維激光掃描技術(shù)獲取的變形監(jiān)測(cè)值與全站儀獲取的監(jiān)測(cè)值誤差較小,表明采用該技術(shù)進(jìn)行礦區(qū)建筑物變形監(jiān)測(cè)具有可行性。

      [1] 趙小平,劉文龍,高紹偉.基于三維激光掃描技術(shù)的校園可視化[J].測(cè)繪通報(bào),2011(8):45-47.

      Zhao Xiaoping,Liu Wenlong,Gao Shaowei.Campus visualization using 3D laser scanning measurement system[J].Bulletin of Surveying and Mapping,2011(8):45-47.

      [2] 徐進(jìn)軍,王海城,羅喻真,等.基于三維激光掃描的滑坡變形監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)處理[J].巖土力學(xué),2010,31(7):2188-2191.

      Xu Jinjun,Wang Haicheng,Luo Yuzhen,et al.Deformation monitoring and data processing of landslide based on 3D laser scanning[J].Rock and Soil Mechanics,2010,31(7):2188-2191.

      [3] 羅德安,朱 光,陸 立,等.基于3維激光影像掃描技術(shù)的整體變形監(jiān)測(cè)[J].測(cè)繪通報(bào),2005(7):40-42.

      Luo De'an,Zhu Guang,Lu Li,et al.Whole object deformation monitoring based on 3D laser scanning technology[J].Bulletin of Surveying and Mapping,2005(7):40-42.

      [4] 柏雯娟.用三維激光掃描技術(shù)監(jiān)測(cè)礦山開(kāi)采沉陷[J].金屬礦山,2017(1):132-135.

      Bai Wenjuan.Mining subsidence monitoring method nased on laser scanning technique[J].Metal Mine,2017(1):132-135.

      [5] 郭啟琛,李文平,王啟慶,等.薄基巖淺埋深礦區(qū)地表開(kāi)采沉降預(yù)測(cè)及影響因素分析[J].金屬礦山,2015(12):161-164.

      Guo Qichen,Li Wenping,Wang Qiqing,et al.Prediction and analysis to affecting factors of surface mining subsidence in the mining area of shallow coal seam with thin bedrock[J].Metal Mine,2015(12):161-164.

      [6] 邢正全,鄧喀中.三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于開(kāi)采沉陷監(jiān)測(cè)研究[J].測(cè)繪信息與工程,2011,36(3):13-15.

      Xing Zhengquan,Deng Kazhong.Application of 3D laser scanning technology to mining subsidence monitoring[J].Journal of Geomatics,2011,36(3):13-15.

      [7] 朱 磊,王 健,畢京學(xué).三維激光掃描技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].北京測(cè)繪,2014(5):78-82.

      Zhu Lei,Wang Jian,Bi Jingxue.Application of 3D laser scanning technology on the deformation monitoring[J].Beijing Surveying and Mapping,2014(5):78-82.

      [8] 馮婷婷,張 鍵,馮鵬飛.三維激光掃描技術(shù)在開(kāi)采沉陷監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].礦山測(cè)量,2014(5):89-92.

      Feng Tingting,Zhang Jian,Feng Pengfei.Application of 3D laser scanning technology in mining subsidence monitoring[J].Mine Suveying,2014(5):89-92.

      [9] 董春來(lái),史建青,陳邵杰,等.MATLAB語(yǔ)言及測(cè)繪數(shù)據(jù)處理應(yīng)用[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2012.

      Dong Chunlai,Shi Jianqing,Chen Shaojie,et al.MATLAB Language and Application of Surveying and Mapping Data Processing[M].Xi'an:Xi'an Jiaotong University press,2012.

      [10] 李金嶺,劉 鸝,喬書(shū)波,等.關(guān)于三維直角坐標(biāo)七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型求解的討論[J].測(cè)繪科學(xué),2010,35(4):76-78.

      Li Jinling,Liu Li,Qiao Shubo,et al.Discussion on the determination of transformation parameters of 3D Cartesian coordinates[J].Science of Surveying and Mapping,2010,35(4):76-78.

      [11] 劇成宇,鄧喀中.工作面停采后地表下沉規(guī)律研究[J].金屬礦山,2009(4):22-25.

      Ju Chengyu,Deng Kazhong.Research on the law of ground subsidence after stoping halt[J].Metal Mine,2009(4):22-25.

      [12] 王小華,胡海峰,廉旭剛.基于Weibull時(shí)間序列函數(shù)與負(fù)指數(shù)法的動(dòng)態(tài)沉陷預(yù)計(jì)[J].金屬礦山,2015(8):158-162.

      Wang Xiaohua,Hu Haifeng,Lian Xugang.Dynamic subsidence prediction method based on negative exponential method and Weibull time sequence function[J].Metal Mine,2015(8):158-162.

      [13] 武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院測(cè)量平差學(xué)科組.誤差理論與測(cè)量平差基礎(chǔ)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2014.

      Discipline Group of Surveying Adjustment,School of Surveying and Mapping,Wuhan University.Error Theory and the Basis of Surveying Adjustment[M].Wuhan:Wuhan University Press,2014.

      [14] 胡青峰,王 果,崔希民.地下采礦相似材料模擬試驗(yàn)觀測(cè)方法探討[J].測(cè)繪科學(xué),2014,39(7):80-82.

      Hu Qingfeng,Wang Guo,Cui Ximin,A monitoring method of similar material simulation for underground mining[J].Science of Surveying and Mapping,2014,39(7):80-82.

      猜你喜歡
      監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)系礦區(qū)
      天津南港LNG接收站沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)
      煤氣與熱力(2022年4期)2022-05-23 12:44:56
      撫河流域綜合治理監(jiān)測(cè)布局優(yōu)化
      加納Amanforom礦區(qū)Ⅲ號(hào)隱伏金礦帶的發(fā)現(xiàn)與評(píng)價(jià)
      加納Amanforom礦區(qū)Ⅲ號(hào)隱伏金礦帶的發(fā)現(xiàn)與評(píng)價(jià)
      湖北省??悼h堰邊上礦區(qū)發(fā)現(xiàn)超大型磷礦
      廣東省蕉嶺縣作壁坑礦區(qū)探明超大型銣礦
      全站儀極坐標(biāo)法監(jiān)測(cè)點(diǎn)穩(wěn)定性分析方法研究
      解密坐標(biāo)系中的平移變換
      坐標(biāo)系背后的故事
      基于重心坐標(biāo)系的平面幾何證明的探討
      包头市| 富民县| 义马市| 石棉县| 黑龙江省| 瓮安县| 盐池县| 合阳县| 凉山| 治多县| 晋城| 宿松县| 天等县| 东阿县| 读书| 图木舒克市| 江西省| 武邑县| 类乌齐县| 永靖县| 贵阳市| 莱芜市| 特克斯县| 昆明市| 五华县| 双柏县| 恩施市| 涡阳县| 鄂温| 新建县| 开原市| 高陵县| 湖口县| 呼伦贝尔市| 厦门市| 祁连县| 慈溪市| 巴彦淖尔市| 绥中县| 南安市| 伊宁县|