Реферат: Анализ использования методов учёта горных пород и полезного ископаемого при подземном и открытом способе разработки месторождений, с использованием лазерного сканирования, GPS навигации и способа инструментальной съемки

Исследованиями [12] установлено, что максимальная дальность импульсных сканеров больше, чем у фазовых, что необходимо учитывать при выборе типа оборудования для проведения съемки в зависимости от размеров снимаемого объекта.

Принцип работы лазерного сканера тот же, что и у обычного электронного тахеометра, - измерение расстояния до объекта и двух углов - горизонтального и вертикального, что в конечном итоге дает возможность вычислить пространственные координаты точки. Лазерный излучатель с заранее определенным временным интервалом генерирует пучок электромагнитных волн, который отражается от поверхности снимаемого объекта и возвращается в приемник, как показано на рис. 1. Одновременно с генерацией сигнала излучатель посылает сигнал «старт», который поступает в электронный блок обработки сигналов; в этот же блок поступает сигнал «стоп» от приемника, когда он получает отраженный от объекта сигнал. Излученный и принятый сигналы сравниваются, и по времени прохождения вычисляется расстояние до объекта.

Вращающаяся призма, или зеркало, распределяет лазерный пучок по вертикали с заранее заданным шагом, например 0,1°. Таким образом, в отдельно взятом вертикальном скане будут измерены все точки с дискретностью 0,1°, что при вертикальном угле сканирования, равном 140°, даст 1400 съемочных точек. Затем высокоточный сервопривод поворачивает блок измерительной головки на угол, равный шагу измерения, и цикл измерений повторяется снова. При такой же дискретности 0,1° полный оборот сканера состоит из 3600 отдельных вертикальных плоскостей.

Рис.1 - Принцип работы лазерного сканера [13]

Таким образом, полная цифровая картина пространства будет представлена в виде набора из более чем 5 миллионов (5040000) точек с известными пространственными координатами, для получения которой необходимо затратить около 30 минут времени. Как правило, весь процесс съемки полностью автоматизирован, оператору необходимо только ввести параметры съемки - граничные углы в вертикальной и горизонтальной плоскостях и дискретность съемки. Данные измерений в реальном времени записываются на внешний или внутренний накопитель, а встроенная система визуализации выдает изображение на дисплей специального компьютера.

Типовая система лазерного сканирования способна проводить работы по получению трехмерной цифровой модели с точностью от долей миллиметра до 5 см на расстоянии от нескольких десятков до 2500 метров за время от нескольких секунд до десятков минут. Лазерный сканер имеет поле зрения от 40°х40° до 360°х180° и подходит для съемки и моделирования местности и инженерных объектов.

После проведения лазерного сканирования осуществляются камеральные работы, состоящие в обработке полученных изображений.

Обработка включает в себя: предварительную обработку сырых сканов; объединение (сшивку) сканов; трансформирование координат; создание поверхностей.

В результате получается план поверхности, по которому можно определить необходимые при учете горной массы подвигание забоев.

.3 GPS- съемки, как метод учета горной массы

съемки начали развиваться в конце прошлого столетия, однако в последние годы они стали более широко применяться на предприятиях, в том числе горнодобывающих.

Спутниковая радионавигационная система, или глобальная система определения местоположения GPS, обеспечивает высокоточное определение координат и скорости объектов в любой точке земной поверхности, в любое время суток, в любую погоду, а также точное определение времени. Точность определения координат составляет от 5-10 м до миллиметров.

Основная идея этой технологии состоит в том, что один из приемников (базовый приемник) помещается на точку с заранее известными координатами, так называемую базовую станцию, и ведет непрерывные спутниковые наблюдения весь сеанс GPS - съемки. В результате такого наблюдения определяется величина ионосферной поправки, равная разнице заранее известных координат точки и ее координат, полученных в результате сеанса спутниковых наблюдений. Полученная величина ионосферной поправки вводится в результаты спутниковых наблюдений на определяемых точках. При этом главным условием работы в режиме дифференциальной ОР5 является обеспечение одновременного приема сигнала от общих спутников базовым и полевым приемниками. Так как величина ионосферной поправки является постоянной на довольно обширных территориях, то технологию дифференциальной GPS возможно использовать без снижения точности определения координат для наблюдения базовых линий длиной от 1 м до 1000 км. учет горный маркшейдерский лазерный

На сегодняшний день существуют несколько технологий, используемых для наблюдения векторов в геодезической GPS - сети. Эти методы сбора и обработки данных различны по точности определения координат пунктов, времени наблюдений и производительности. Для успешного выполнения любого вида GPS - съемки необходимо обеспечить следующие условия:

одновременную работу как минимум двух GPS - приемников, с последующим объединением полученных данных;

одновременный прием радиосигналов как минимум от четырех спутников, что бывает иногда затруднительно в застроенных или залесенных районах;

отсутствие в районе GPS -измерений мощных работающих теле- и радиотрансляционных устройств, особенно с перископической схемой усиления радиосигнала, которые могут заглушать или искажать принимаемый от спутников радиосигнал.

Для определения положения полевого приемника относительно базового можно использовать различные методы измерений, которые отличаются способом накопления данных:

Для измерений в режиме реального времени используется радиомодем, который передает данные с базового приемника на полевой, при этом результаты измерений получаются непосредственно в поле.

Методы измерений с постобработкой требуют записи данных на базовом и полевом приемниках, с последующим их объединением и обработкой на офисном компьютере.

Основные технологии GPS -съемок приведены в табл. 2 в порядке возрастания их точности.

Таблица 2 - Основные технологии GPS -съемок