CC BY
233
УДК 622.834:528:74
Г. А. Корецкая, Д. С. Корецкий
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ МАРКШЕЙДЕРСКИХ СЪЁМОК ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
Одним из основных видов информации, используемой на открытых горных работах для планирования, оперативного управления и контроля, является маркшейдерская графическая документация. Из-за стремительного развития горной техники и увеличения грузоподъемности транспортных средств вопрос выбора способа съёмки на крупных предприятиях с высокой скоростью движения фронта работ является весьма актуальным.
В настоящее время разработано множество методов автоматизации маркшейдерских работ. В большинстве случаев выбор метода зависит от материальных возможностей предприятия и профессионализма исполнителей. Обычно работы по автоматизации съемок заключаются в использовании электронных тахеометров, которые сокращают время и упрощают полевые и камеральные работы. Однако использование электронных тахеометров сохраняет человеческий фактор, не позволяет вывести наблюдателя и реечника из карьера, решить задачу отображения ситуации по всему карьеру на один физический момент времени.
Аэрофотосъёмка значительно повышает производительность маркшейдерских съёмок и дает возможность наиболее полно отобразить информацию о поверхности, но на сегодня она обладает низкой оперативностью. План, составленный по результатам аэрофотосъемки, передается маркшейдерской службе карьера через определенное время (от 2-х дней до 2-х недель) после съёмочных работ, теряется актуальность результатов съемки. Кроме того, неэффективно использовать аэрофотосъёмку для картографирования в крупном масштабе небольших площадей.
Традиционная аэрофотосъёмка, которая проводится с помощью самолётов (Ту-134, Ан-2, Ан-
30, Ил-18, СеБиа, Ь-410) или вертолётов (Ми-8Т, Ка-26, Л8-350) требует высоких экономических затрат на обслуживание и заправку, что приводит к повышению стоимости конечной продукции. Затраты на аэрофотосъёмку составляют около 4-х млн. руб. в год.
Применение трёхмерных высокоточных лазерных сканирующих систем позволит во много раз увеличить полноту и информативность данных при проведении маркшейдерских съёмок. Достоинствами сканеров типа Riegl является высокая точность, дальность измерения расстояний (до 1000 м с точностью + 5 мм), быстрота сбора данных (12000 точек в секунду), надежность, универсальность, безопасность, высокая экономическая эффективность и наглядность конечных результатов.
Однако при проведении демонстрационной съёмки лазерным сканером Riegl УЪ-1000, которая выполнялась на разрезе «Берёзовский» (г. Прокопьевск) в мае 2012 г. были выявлены существенные недостатки:
- необходимость длительных переездов и переходов для выбора ракурса (до 40 мин. между съёмками фрагментов);
- комбинирование метода с топографической съёмкой электронным тахеометром невидимых («мёртвых») зон;
- полуручная «склейка» отснятых фрагментов (отдельных сканов) в единое геопространство;
- зависимость погрешности определения координаты Ъ (высотной отметки) от угла между марками внешнего ориентирования относительно лазерного сканера;
- необходимость мощных программных средств и компьютерных ресурсов для обработки
Вес~ 2,0 кг
Размах крыльев 1 00 см
Рабочие высоты (ЛвЬ) 100-750 м
Крейсерская скорость полета 75 км/ч Дальность полёта до 50 км Плановая точность (ХУ план) - 5 см Точность по высоте (2 ) - 10 см Посадочная площадка - 100 х 30 м Погода - ветер до 50 км/ч, слабый дождь
Рис.1. Технические характеристики и схема полёта БПЛА Gatewing Х100
Геотехнология
39
результатов измерений;
- стоимость оборудования трёхмерной лазерной сканирующей системы и программного обеспечения оценивается до 150 тыс. долларов.
Одним из перспективных способов решения маркшейдерских задач на крупных карьерах в ближайшее время может стать метод дистанционного картографирования с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) [1].
Стимулом к развитию беспилотной авиации послужило успешное использование БПЛА армиями США и Израиля в ходе военных операций. Первые работы по внедрению БПЛА для гражданских целей начались в 2010 г. представителями компаний ЗАО «Лимб»,
ООО «ЦДС «НефтеГазАэроКосмос» и др [2, 3].
В Кузбассе в августе 2012 г. была проведена демонстрационная съёмка на угольном разрезе «Берёзовский» (годовой уровень угледобычи более 2 млн. т) с использованием новейшей системы картографирования на базе БПЛА Gatewing Х100, технические характеристики которого и схема полёта приведены на рис. 1.
Получение изображений выполняется с использованием компактного и сверхлёгкого беспилотного самолёта, оснащённого цифровой камерой высокого разрешения, установленной на бор-
ту этого самолёта.
Параметры полета позволяют выполнить съёмку с высокой степенью наложения (до 75%), так что параллельные маршруты и перекрывающиеся изображения будут охватывать всю заданную область работы. Полёт выполняется в полностью автоматическом режиме от взлёта и до посадки. Наземная контрольная станция управления ^С8) используется для запуска, управления полётом и процессом съёмки. В случае наступления нештатной ситуации, станция позволяет оператору немедленно прервать полёт, но, как правило, запрограммированная процедура «спасения» автоматически возвращает самолёт и гарантирует безопасную посадку.
Демонстрационные испытания состояли из двух запусков. Первый - для съёмки разреза площадью 1,4 кв.км. Высота полёта 150 м. Продолжительность - 43 мин. Второй полёт - съёмка угольного склада. Продолжительность - 28 мин. Погодные условия - переменная облачность. Gatewing Х100 приземлился мягко в точно заданном месте.
По результатам съёмки получены 692 фотографии разреза и 183 фотографии угольного склада разрешением 3648 х 2736, привязанные с помощью ГНСС (Глобальных навигационных спутниковых систем), ортофотоплан (рис. 2) и 3Б мо-
дели рельефа (облака точек) снимаемых объектов (рис. 3).
«Слепые зоны» в 3Б моделях отсутствуют. Тёмная поверхность угольного склада не доставила проблем для построения точной модели и подсчёта объёма (рис. 4).
Руководители и специалисты ЗАО «Стройсер-вис», разреза «Берёзовский», ООО «Геострой», а также представители КузГТУ смогли убедиться в главных преимуществах новейшего фотограмметрического решения: всепогодность, простота использования, быстрый запуск, полностью автоматический полёт, высокое качество снимков и ортофотопланов, безопасность и законченность решения.
Планируемые эффекты от внедрения БПЛА:
- экономия на аэрофотосъёмке (4 млн. руб. в год);
- улучшение оперативности, полноты и точности данных маркшейдерских съёмок;
- контроль за состоянием земельных угодий;
- контроль за ведением дорожных работ и оценка состояния линий электропередач, теплотрасс, нефте- и газопроводов;
- мониторинг открытых горных работ.
Факторы, сдерживающие развитие рынка:
- отсутствие нормативно-правовой базы для интеграции БПЛА в единое воздушное пространство;
- остаются не урегулированными вопросы сертификации, страхования и регистрации.
Сегодня Gatewing Х100 является самым быстрым и самым лёгким беспилотником в мире. Данное инновационное решение соединяет в себе современные технологии, делая его уникальным инструментом для получения актуальных цифровых данных быстро, точно и с минимальными затратами и может быть рекомендован для маркшейдерского обеспечения открытых горных работ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сечин, А. Ю. Беспилотный летательный аппарат: применение в целях аэрофотосъёмки для картографирования (часть 2) / А. Ю. Сечин, М. А. Дракин, А. С. Киселёва. - Москва: «Ракурс», 2011. - 98 с.
2. Х100 [Электронный ресурс] / Авторский сайт Андрея Миронова про беспилотную технику, 2012. - Режим доступа: http://bespilotie.ru/getewing-x100/
3. БПЛА Оаіеціт Х100 практическое применение в геодезии и маркшейдерии [Электронный ресурс] / NovaNet (официальный импортер и дистрибутор компании Gatewing в России), 2012. - Режим доступа: http://www.nova-net.ru/about/news/126-bpla-gatewing-x100-prakticheskoe-primenenie-v-geodezii-i-markshejderii.html.
□Авторы статьи:
Корецкая Галина Александровна, ст. преподаватель каф. маркшейдерского дела, кадастра и геодезии КузГТУ. Email: [email protected]
Корецкий Дмитрий Сергеевич, кадастровый инженер ООО «Геострой», г. Кемерово, Email: [email protected]
