CC BY
34
УДК 622.271
DOI: 10.33764/2618-981Х-2019-1-1-190-196
ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ПРИБОРТОВЫХ МАССИВОВ НА РАЗРЕЗЕ «КАРАКОМИР»
Данила Александрович Горохов
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, пр. Нурсултана Назарбаева, 56, докторант, ст. преподаватель кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: gorokhov_danila@mail.ru
Никита Александрович Дорош
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, пр. Нурсултана Назарбаева, 56, преподаватель кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: varning_777@mail.ru
Елена Викторовна Абуева
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, пр. Нурсултана Назарбаева, 56, докторант, кафедра разработки месторождений полезных ископаемых, тел. (701)312-75-92, e-mail: laimary89@mail.ru
В данной статье рассмотрен вопрос применения лазерного сканирования для мониторинга состояния прибортовых массивов на разрезе «Каракомир». Получение трехмерной модели и выявление на ней линейных деформаций, угла наклона уступов в районе оползней.
Ключевые слова: лазерное сканирование, горный сканер, трехмерное изображение, цифровая модель местности, прибортовой массив.
APPLICATION OF LASER SCANNING FOR MONITORING THE CONDITION OF THE NEAR-SURFACE ARRAY ON THE OPEN PIT «KARACOMIR»
Danila A. Gorokhov
Karaganda State Technical University, 56, Prospect Nursultan Nazarbayev St., Karaganda, 100027, Kazakhstan Republic, Postdoc, Senior Lecturer, Department of Surveying and Geodesy, phone: (7212)56-26-27, e-mail: gorokhov_danila@mail.ru
Nikita A. Dorosh
Karaganda State Technical University, 56, Prospect Nursultan Nazarbayev St., Karaganda, 100027, Kazakhstan Republic, Lecturer, Department of Surveying and Geodesy, phone: (7212)56-26-27, e-mail: varning_777@mail.ru
Elena V. Abueva
Karaganda State Technical University, 56, Prospect Nursultan Nazarbayev St., Karaganda, 100027, Kazakhstan Republic, Postdoc, Department of Mineral Resources Work, phone: (7212)56-26-27, e-mail: laimary89@mail.ru
This article discusses the use of laser scanning to monitor the state of the near-side array in the open pit «Karakomir». Obtaining a three-dimensional model and identifying linear deformations on it, the angle of inclination of the ledges in the area of landslides.
Key words: laser scanning, mountain scanner, 3D image, digital terrain model, near-surface
array.
Введение
Внедрение технологии наземного лазерного сканирования соответствует современная тенденция перехода от двумерных к трехмерным моделям описанию техногенных объектов и цифровизации горнодобывающих предприятий. Преимущества трехмерных моделей по своей информативности и наглядности бесспорны перед традиционными двумерными планами, картами и чертежами.
Наземное лазерное сканирование
Внедрение инновационной технологии лазерного сканирования в марк-шейдерско-геодезическую практику можно считать важнейшим шагом в направлении цифровизации обеспечения горнодобывающих предприятий.
В рамках выполнения научно-исследовательских работ по мониторингу состояния прибортовых массивов на разрезе «Каракомир» было выполнено трехмерное лазерное сканирование. Сканирование проводилось с использованием горного сканера Leica HDS 8800 (рис. 1).
Рис. 1. Горный сканер Leica HDS 8800
Сущность наземного лазерного сканирования заключается в измерении с высокой скоростью расстояний от сканера до точек объекта и регистрации соответствующих направлений (вертикальных и горизонтальных углов), следовательно, измеряемые величины при наземном лазерном сканировании являются аналогичными, как и при работе с электронными тахеометрами. Однако принцип тотальной съемки объекта, а не его отдельных точек, характеризует НЛС как съемочную систему, результатом работы которой является трехмерное изображение, так называемый скан.
Для производства трехмерного лазерного сканирования в первую очередь производится рекогносцировка объекта сканирования. Точки стояния прибора, с которых будет производиться сканирование, выбираются таким образом, чтобы обеспечить максимальное перекрытие сканируемого объекта. Определение плановых и высотных координат точек стояния лазерного сканера производится с использованием тахеометра (от пунктов государственной геодезической сети), либо GNSS технологий.
Изображения, получаемые НЛС, обычно несут чрезвычайно большой объем информации, являющийся в ряде случаев избыточным, однако значительная часть информации на получаемых сканах может быть исключена без потери качества и функциональности получаемых моделей [1].
Обработка данных и определение деформаций прибортовых массивов
Обработка полученных данных выполнено в программе Maptek I-site. Ска-ны импортируются в программу, при необходимости сшиваются. В результате сканирования была получена трехмерная топологическая модель разреза «Ка-ракомир» (рис. 2).
Рис. 2. Результат сканирования в виде трехмерной топологической
модели разреза
Работа с полученной трехмерной моделью включает в себя получение каких-либо геометрических параметров отсканированного объекта, отрисовка элементов объекта (откосы, бермы, бровки), определение углов падения и простирания отдельных элементов объекта, определение характеристик отдельных точек (плановое положение, высотная отметка), подсчеты объемов и т. д.
На основе полученной модели разреза были определены линейные размеры деформаций, угол наклона группы, а также отдельных уступов в районе оползней (рис. 3-6).
Рис. 3. Линейные параметры 1-го участка (северный борт)
Рис. 4. Линейные параметры 2-го участка (северный борт)
Рис. 5. Линейные параметры 3-го участка (восточный борт)
Рис. 6. Линейные параметры 4-го участка (южный борт)
Опыт применения наземных лазерных сканирующих систем для решения прикладных задач в маркшейдерии позволяет утверждать об уверенном вне-
дрении данной технологии в повседневную практику. Концепция полной автоматизации при сборе пространственных данных об объектах средствами лазерной локации позволяет решить две важные проблемы: увеличить производительность работ и повысить качество и надежность получаемой продукции. Высокая надежность результатов сканирования обусловлено, прежде всего, снижением влияния человеческого фактора при работе с прибором.
Заключение
За последние годы технология описания объектов с помощью трехмерного компьютерного моделирования стала реальностью и повседневной практикой. В этой связи наземные лазерные сканеры становятся новым измерительным средством, позволяющим получать трехмерные модели различных объектов, а технология наземного лазерного сканирования если не полностью вытеснит, то, по крайней мере, займет ведущее положение в области прикладной геодезии и маркшейдерии.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Наземное лазерное сканирование : монография / В. А. Середович, А. В. Комиссаров, Д. В. Комиссаров, Т. А. Широкова. - Новосибирск : СГГА, 2009. - 261 с.
2. Проект промышленной разработки списанных и балансовых запасов каменного угля на шахтных полях 3, 3бис, 17, 26 Промышленного участка Карагандинского бассейна Том II. Отработка пласта К10 на участке открытых горных работ полей бывших шахт №№ 17, 26 Книга 1. Технологическая часть. - Караганда, 2012. - 102 с.
3. Инструкция по наблюдению за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. - Л. : ВНИМИ, 1971. -188 с.
4. ВНИМИ. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. - Л., 1972. - 165 с.
5. Природные и техногенные основы управления устойчивостью уступов и бортов карьера / И. И. Попов, Ф. К. Низаметдинов, Р. П. Окатов, В. Н. Долгоносов. - Алматы : Гы-лым, 1997. - 215 с.
6. Методические указания по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. Согласованы приказом Комитета по государственному контролю за чрезвычайными ситуациями и промышленной безопасностью Республики Казахстан от 22 сентября 2008 г. № 39.
7. Решение горно-геометрических задач с использованием программ 3Б-моделирования на месторождениях Казахстана / Хмырова Е. Н., Бесимбаева О. Г., Олейникова Е. А. и др. // // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 2. - С. 175-180.
8. Исследование процесса деформирования прибортового массива Качрского карьера на основе внедрения инновационных технологий / Е. Н. Хмырова, О. Г. Бесимбаева, Е. А. Олейникова, Е. А. Токкужин // Горные науки и технологии. - 2016. - (4). - С. 10-23.
9. Низаметдинов Ф. К. Состояние и перспективы развития геометрического обеспечения открытых горных работ / [Хмырова Е. Н., Ожигин С. Г., Низаметдинов Ф. К. и др.] // XV International ISM Congress (Deutscher Markscheider-Verein e.V.-DMV - Aachen, 2013. -Сб. материалов. - С. 338-349.
10. Мониторинг устойчивости бортов карьеров Казахстана / Низаметдинов Ф. К., Ожи-гин С. Г., Ожигина С. Б., Ожигин Д. С. // Маркшейдерский вестник. - 2013. - № 3.- С. 19-24.
11. Овсюченко Н. И., Акопов Д. Н. Лазерное сканирование и мониторинг оползневых склонов // Инженерные изыскания. - 2012. - № 2. - С. 40-45.
12. Канашин Н. В. Съемка станций методом лазерного сканирования // Путь и путевое хозяйство. - 2008. - № 7. - С. 15-16.
13. ^ани Д. Б., Суранчиев Ш. А., Нагибин А. А. Лазерное сканирование карьерных откосов // Междун. научно-техническая интернет-конференция «Кадастр недвижимости и мониторинг природных ресурсов». - 2016.
14. Комиссаров А. В. Обоснование направлений использования данных цифровой съемки при наземном лазерном сканировании // Вестник СГУГиТ. - 2016. - Вып. 1 (33). -С. 95-100.
15. Низаметдинов Н. Ф., Низаметдинов Р. Ф. Наземное лазерное сканирование в геодезии // Маркшейдерский вестник. - 2013. - № 3 (95). - С. 25-27.
16. Волкотруб И. Л., Вельмисеева Е. Наземное лазерное сканирование - средство мониторинга оползней // Инженерные изыскания. - 2008. - № 1. - С. 84-85.
17. Eivazy H., Esmaieli K., Jean R., Albor F. Application of 3D geotechnical block models in design of open pit mines - A case study at mont wright open pit mine. Application of Computers and Operations Research in the Mineral Industry - Proceedings of the 37th International Symposium, APCOM 2015, 2015, pp. 401-410.
18. Лазаренко С., Хадарович А. Применение технологии наземного лазерного сканирования // Архитектура и строительство. - 2008. - № 20.
19. Комиссаров А. В. Исследование точности построения цифровой модели рельефа по данным наземного лазерного сканирования // ГЕ0-Сибирь-2006. Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 24-28 апреля 2006 г.). - Новосибирск : СГГА, 2006. Т. 1, ч. 2. - С. 150-153.
© Д. А. Горохов, Н. А. Дорош, Е. В. Абуева, 2019
