• 
    

    
    

      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 ?

      三維激光掃描技術(shù)在露天礦山監(jiān)測中的應(yīng)用

      2021-10-12 08:24:34魏占勝王濤鮑文福
      采礦技術(shù) 2021年5期
      關(guān)鍵詞:排土場掃描儀采場

      魏占勝,王濤,鮑文福

      (新疆紫金鋅業(yè)有限公司,新疆 烏恰縣 845450)

      0 引言

      在露天礦山中,采場的測量與驗收工作往往需要測量人員通過人工、手持的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,此項工作屬于靜態(tài)測量,不僅工作量較大、誤差較大,而且存在一定的安全風(fēng)險。傳統(tǒng)上多采用傳感器監(jiān)測法,但該方式只能反映出幾個單點的變形情況,不能直觀地給出監(jiān)測點間、面內(nèi)、體內(nèi)的變形。

      三維激光掃描技術(shù)系統(tǒng)又稱“實景復(fù)制技術(shù)”,是測繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的又一次技術(shù)革命[1],測量人員可以在較安全的區(qū)域完成動態(tài)的數(shù)據(jù)采集工作,無需反射棱鏡,對掃描目標(biāo)物體不需進(jìn)行任何表面處理,快速、可靠地采集物體表面的三維數(shù)據(jù)。相對于傳統(tǒng)的單點測量,三維激光掃描技術(shù)實現(xiàn)了面測量的技術(shù)突破,且其具有便攜、采集速度快、非接觸式、自動化程度高等特點,可用于解決危險目標(biāo)、環(huán)境(或柔性目標(biāo))及人員難以企及的情況,因而近年來廣泛應(yīng)用于地形地質(zhì)測繪、礦山測繪、礦山三維模型重構(gòu)等領(lǐng)域。

      1 Maptek R3系列三維激光掃描系統(tǒng)

      1.1 系統(tǒng)組成

      南澳Maptek公司的R3系列三維激光掃描系統(tǒng)包含三維激光掃描儀、三腳架、井下光源、溜井測量裝置及相關(guān)軟件,如 Point Studio,Sentry、PerfectDig等,并配套影像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)、巖土工程分析系統(tǒng)、邊坡變形監(jiān)測系統(tǒng)等。

      其中,三維激光掃描儀由激光頭、內(nèi)置羅盤、內(nèi)置GPS、內(nèi)置鋰電池、高清相機(jī)、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、單把手、旋轉(zhuǎn)軸、雙把手所構(gòu)成如圖 1所示。PointStudio軟件是用于處理掃描儀的建模、分析和報告等大型點云數(shù)據(jù)的3D平臺桌面工具,具備體積計算、自動提取坡頂?shù)拙€、等高線自動提取、剖面線提供、填挖方量計算、巖土工程分析等功能。Sentry軟件專門用于針對邊坡變形的監(jiān)測軟件,具備自動處理采集的點云數(shù)據(jù)、繪制變形位移曲線、繪制變形速度曲線、繪制氣象信息曲線的功能。PerfectDig軟件專門用于施工結(jié)果與設(shè)計方案的對比檢驗與快速質(zhì)量評估。

      圖1 三維激光掃描儀

      1.2 系統(tǒng)工作原理

      掃描儀采用脈沖式激光、運(yùn)用激光測距原理進(jìn)行工作[2],如圖2所示,由激光發(fā)射器(圖2中原點)發(fā)出激光脈沖信號,經(jīng)目標(biāo)區(qū)域(P點)的表面漫反射后,沿相同的路徑反射傳回到接收器,便可直接返回P點至原點的距離S,再通過控制編碼器同步測取P點的橫向掃描角度觀測值α和縱向掃描角度觀測值β,基于以上數(shù)據(jù),利用式(1)~式(3)即可計算P點的相對坐標(biāo)xp、yp和zp,利用反射原理可得到P點的反射率。

      圖2 三維激光掃描儀工作原理

      1.3 系統(tǒng)優(yōu)勢

      與其他測量系統(tǒng)相比較,Maptek R3系列三維激光掃描系統(tǒng)具有準(zhǔn)確高效性、獨立性、強(qiáng)固性、可調(diào)節(jié)性、兼容性、數(shù)圖同步性以及主動性的優(yōu)勢。

      (1)準(zhǔn)確高效性。本系統(tǒng)可以大范圍、高分辨率、高精度地采集目標(biāo)物體的坐標(biāo)。不同于傳統(tǒng)激光掃描儀的標(biāo)靶拼接,可通過后視定向技術(shù)進(jìn)行點位快速匹配,并能以1200萬點/min的點速率進(jìn)行掃描,這大大縮短了外業(yè)工作時間,簡化了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理工作流程。

      (2)獨立性。本系統(tǒng)體積小、重量輕、便于攜帶;其自身可完成三維點云-面-體的全過程;系統(tǒng)的點密度極高,同時PointStudio軟件也具備自動拼接、后臺交會功能,因而設(shè)備無須全站儀全程配合。

      (3)強(qiáng)固性。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,符合IP65防護(hù)等級,即可完全防止粉塵進(jìn)入,不受任何角度低壓噴射的影響,可適應(yīng)-40~+50℃的溫度。

      (4)可調(diào)節(jié)性。適應(yīng)三腳架、延伸桿、車載、機(jī)載多種環(huán)境的測量;且可在獲取點云數(shù)據(jù)的同時直接瀏覽測量結(jié)果,外業(yè)中可任意定義掃描區(qū)域及點云密度。

      (5)兼容性。本系統(tǒng)PointStudio等處理軟件的數(shù)據(jù)成果可與 Surpac等第三方礦業(yè)軟件無縫對接;掃描儀上配備全站儀棱鏡或RTK接口[4],可與傳統(tǒng)儀器進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)換。

      (6)數(shù)圖同步性。本系統(tǒng)內(nèi)置工業(yè)級線性數(shù)碼相機(jī),像素達(dá)到1.47億,影像數(shù)據(jù)與點云數(shù)據(jù)同步采集,幫助測量人員在現(xiàn)場進(jìn)行綜合判斷、在內(nèi)業(yè)時編錄礦巖邊界和節(jié)理裂隙。

      (7)主動性。本系統(tǒng)采用主動發(fā)射掃描激光的方式進(jìn)行工作,掃描過程不受掃描環(huán)境的時間、空間約束。

      4月26日,天成控股發(fā)布2016年度報告,因連續(xù)兩年經(jīng)審計的凈利潤虧損,天成控股實施股票退市風(fēng)險警示,股票被交易所特別處理,戴上“ST”的帽子,停牌一天,此后,日最高漲跌幅變更為±5%。

      2 工程應(yīng)用實例

      2.1 工程背景

      隨著國家和礦山企業(yè)對礦山安全的日益重視,越來越多的礦山向數(shù)字化的方向發(fā)展[5],數(shù)字化逐步滲透到礦山的每個部分與每個環(huán)節(jié)中。為順應(yīng)礦山的數(shù)字化大趨勢,某金屬礦山露天開采中要完成采場的測量、采掘方量的結(jié)算與驗收、邊坡的穩(wěn)定性分析、排土場及尾礦庫的位移沉降監(jiān)測,并建立以上各區(qū)域的數(shù)字化模型。以上技術(shù)目標(biāo)可為礦山的開采方案、維修計劃、事故預(yù)防措施的制定提供參考。

      2.2 準(zhǔn)備工作

      在開始現(xiàn)場掃描之前,需要進(jìn)行測前準(zhǔn)備。將采場通訊基站的網(wǎng)絡(luò)引入Maptek R3系列三維激光掃描系統(tǒng)(以下簡稱“掃描系統(tǒng)”)所在的位置,連接掃描系統(tǒng)的各個通訊接口,連接掃描系統(tǒng)的控制系統(tǒng)與操作軟件。在目標(biāo)區(qū)域布設(shè)控制點,在測量位置布設(shè)測站,采用控制測量的方式連接各測站及其數(shù)據(jù),相鄰測站間要保留適當(dāng)?shù)闹丿B部分。在某測站采用架站式架設(shè)掃描儀并進(jìn)行定向,由于掃描儀自身具備固定的坐標(biāo)系統(tǒng),因此,只需對1~2個標(biāo)靶進(jìn)行精確掃描,再通過操作軟件控制掃描儀的內(nèi)置羅盤與 GPS進(jìn)行坐標(biāo)定位,即可完成定向工作。

      2.3 露天監(jiān)測應(yīng)用

      2.3.1 采掘方量的結(jié)算與驗收測量

      在各測站對露天采場進(jìn)行三維激光掃描,通過遙測系統(tǒng)將掃描結(jié)果傳輸至處理中心。在處理中心利用 PointStudio軟件讀取全部數(shù)據(jù),選擇拼接方法,對各測站的數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn),得到絕對坐標(biāo)下的點云數(shù)據(jù),PointStudio軟件內(nèi)置多種拼接方法,可確保配準(zhǔn)具有較高的準(zhǔn)確率。然后,使用軟件的范圍過濾和抽稀功能,對不同測站數(shù)據(jù)的重疊區(qū)域進(jìn)行過濾[6]。對采集的點云數(shù)據(jù)通過掃描三角網(wǎng)進(jìn)行建模,生成露天采場三維模型,圖 3(a)、(b)分別為10月份、12月份的露天采場模型。最后,對比兩期數(shù)據(jù)模型,得到兩期測量間發(fā)生變化的區(qū)域,如圖3(c)所示;運(yùn)用PointStudio軟件的體積計算功能,計算兩期間的采掘方量。

      圖3 露天采場三維模型

      2.3.2 地形測量

      利用掃描系統(tǒng)獲取1:500的比例尺下地形的有效點云數(shù)據(jù),與實際地形進(jìn)行對比,如圖4所示,可以看出,點云數(shù)據(jù)可較準(zhǔn)確地描述地形特征。

      圖4 露天采場的地形點云數(shù)據(jù)與實際地形的對比

      2.3.3 采場邊坡的巖土工程分析

      利用掃描系統(tǒng)獲取采場邊坡的點云數(shù)據(jù)[7](如圖 5(a)所示),計算目標(biāo)區(qū)域的反射率和紋理信息,再運(yùn)用巖土工程分析系統(tǒng)對采場邊坡所揭露出的節(jié)理構(gòu)造進(jìn)行統(tǒng)計分析,找出弱勢結(jié)構(gòu)面,如圖5(b)所示。

      圖5 目標(biāo)區(qū)域的節(jié)理構(gòu)造分析

      2.3.4 排土場的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測預(yù)警

      坡腳是排土場的根基,其長時間支撐著整個排土場,是確保排土場穩(wěn)定的前提條件和重要因素,此外,本露天礦排土場的坡腳正逐漸地被雨水沖刷和侵蝕,已形成半個深溝,因此,排土場的全天候監(jiān)測預(yù)警區(qū)域最終選擇在腰部與坡腳之間的制高點,監(jiān)測水平為 1370~1670 m,監(jiān)測角度為水平120°~垂直90°,監(jiān)測區(qū)域如圖6所示。

      圖6 排土場的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測預(yù)警區(qū)域

      在監(jiān)測站點埋設(shè)固定監(jiān)測墩,定期將掃描儀安裝在監(jiān)測墩上,盡量在單次內(nèi)進(jìn)行較長時間的持續(xù)掃描,并在掃描系統(tǒng)至礦山中控室間布設(shè)無線基站與電力網(wǎng)絡(luò),通過無線基站連接掃描系統(tǒng)與Sentry軟件。之后,在Sentry軟件中定義多個全天候穩(wěn)定性監(jiān)測預(yù)警初目標(biāo)區(qū)域。然后,根據(jù)掃描儀定期采集的數(shù)據(jù),軟件會自動繪制變形位移及速度曲線,生成三維變形位移云圖[7],分別如圖 7(a)、圖 7(b)所示。

      圖7 排土場的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測結(jié)果

      若計劃監(jiān)測時間的天氣條件較為惡劣,須提前為掃描儀修建2 m×2 m×2 m的觀測房用以代替監(jiān)測墩。房內(nèi)附有長2 m,高1 m,下沿高于地面1 m的前窗,調(diào)整掃描儀的位置以使激光頭正對前窗,在房內(nèi)安裝避雷針、等電位連接排、接地裝置,形成防雷系統(tǒng);并在房頂設(shè)置氣象站,可直觀地獲悉現(xiàn)場的氣象信息。

      2.3.5 排土場的邊坡治理施工監(jiān)測

      連接掃描系統(tǒng)與 PerfectDig軟件,通過PerfectDig軟件控制掃描儀即時采集施工現(xiàn)場的場景三維數(shù)據(jù),軟件自動對其進(jìn)行拼接、植被剔除等;然后,圈定待評估區(qū)域,并將現(xiàn)場數(shù)據(jù)與設(shè)計方案進(jìn)行對比、查詢和分析,其中包括橫截面、塊體輪廓線截取、施工與設(shè)計偏差、超挖量、欠挖量(如圖 8所示)、挖方偏差范圍尺寸等的查詢;之后,PerfectDig軟件自動生成施工與設(shè)計一致性檢驗的成果報告,根據(jù)報告內(nèi)容,對施工結(jié)果不斷進(jìn)行修正調(diào)整,從而控制與設(shè)計之間的偏差。

      圖8 超挖量、欠挖量分析

      3 結(jié)論

      (1)三維激光掃描技術(shù)適用于測量人員無法到達(dá)的復(fù)雜礦山現(xiàn)場和空間,能夠用可視化的方式表示目標(biāo)區(qū)域的具體形態(tài)和空間分布,具有準(zhǔn)確高效性、獨立性、強(qiáng)固性、可調(diào)節(jié)性、兼容性、數(shù)圖同步性及主動性的優(yōu)勢。

      (2)將三維激光掃描技術(shù)同時應(yīng)用于礦山中,可實現(xiàn)對地上、地下構(gòu)筑物的全方位監(jiān)測與管理,還可根據(jù)點云數(shù)據(jù)再現(xiàn)礦山開采過程,輔助測量人員實時掌握各區(qū)域的開采進(jìn)度、開采程度以及變形情況,提高了礦山技術(shù)管理水平,為礦山測量的驗收提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),為礦山的安全生產(chǎn)提供了保障。為邊坡穩(wěn)定性的分析、現(xiàn)場的治理提供了依據(jù),促進(jìn)了礦山安全監(jiān)測的精細(xì)化管理。

      猜你喜歡
      排土場掃描儀采場
      姐姐是掃描儀
      杜達(dá)鉛鋅礦薄至中厚礦體回采采場參數(shù)優(yōu)化研究
      石寶鐵礦排土場穩(wěn)定性研究
      排土場的安全防護(hù)對策措施與事故分析
      露天礦排土場邊坡穩(wěn)定性分析及評價機(jī)制
      磁海鐵礦露天采場邊坡防治措施探討
      新疆鋼鐵(2015年3期)2015-11-08 01:59:50
      便攜高速文件掃描儀
      緩傾斜礦體露天采場臺階礦量的分配計算
      鐵礦排土場環(huán)境風(fēng)險評價研究
      便攜高速文件掃描儀
      兖州市| 威远县| 彩票| 南雄市| 六安市| 耒阳市| 奉新县| 顺平县| 上高县| 伊宁市| 抚州市| 孝感市| 额济纳旗| 南投县| 凤冈县| 益阳市| 富阳市| 霸州市| 涞源县| 修文县| 陵川县| 霍山县| 麻江县| 鹤岗市| 清河县| 布拖县| 宁波市| 石城县| 奉节县| 灵璧县| 明光市| 军事| 双流县| 藁城市| 怀安县| 黄冈市| 丹东市| 吴桥县| 新宾| 乡宁县| 鄂温|