авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Методика съёмки карьеров, отвалов и складов на основе применения трехмерных лазерно-сканирующих систем

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

НЕСТЕРЕНКО ЕКАТЕРИНА АЛЕКСАНДРОВНА

МЕТОДИКа СЪЁМКИ КАРЬЕРОВ, ОТВАЛОВ И СКЛАДОВ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ЛАЗЕРНО-СКАНИРУЮЩИХ СИСТЕМ

Специальность 25.00.16 Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2010

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Гусев Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Тригер Леонид Михайлович

кандидат технических наук, доцент

Брынь Михаил Ярославович

Ведущая организация – ОАО «Институт по проектированию горнорудных предприятий Гипроруда»

Защита диссертации состоится 30 июня 2010 г. в 16 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.224.08 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 1160

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского горного института.

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук,

доцент Ю.Н. КОРНИЛОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования: Крупные успехи в области создания средств измерений на основе лазерно-сканирующих съёмок обеспечивают качественно новые возможности в задачах трёхмерного моделирования объектов маркшейдерских съёмок для программных решений горнотехнических задач. Растёт число горных предприятий, заинтересованных во внедрении инновационных технологий – эффективных и высокопроизводительных систем лазерного сканирования. Тем не менее, предложения рынка таких систем провоцирует внедрение их в практику маркшейдерских работ без должного научно-методического и нормативного обоснования.

Очевидно, что разработка научно и практически обоснованного методического обеспечения маркшейдерских работ на основе современных достижений в области лазерного сканирования является актуальной задачей, востребованной горным производством.

Развитию технологии лазерного сканирования способствовали труды многих ученых, таких как Медведев Е.А., Мельников С.Р., Науменко А.И., Середович В.А. и др.

Поиск эффективного и качественного решения маркшейдерских задач на основе автоматизированных и высокопроизводительных лазерно-сканирующих систем послужил основным мотивом представленных исследований.

Цель диссертационной работы. Разработка методики производства съёмки средствами лазерно-сканирующих технологий и пространственного моделирования выработок открытых горных работ (уступов, траншей, полутраншей, подъездных путей на карьерах), складов и отвалов на основе данных лазерного сканирования.

Основные задачи исследований:

- оценка и анализ существующего опыта лазерно-сканирующих съёмок карьеров, отвалов и складов;

- разработка и обоснование количественных критериев, определяющих затраты, качество и полноту лазерно-сканирующей съёмки открытых горных выработок, отвалов и складов;

- обоснование методических рекомендаций и требований к планированию и проведению лазерно-сканирующих съёмок открытых горных выработок, складов и отвалов;

- разработка рекомендаций по пространственному моделированию выработок открытых горных работ, складов и отвалов для решения основных горнотехнических задач;

- обоснование методов оценки погрешностей получаемых пространственно-цифровых моделей отвалов и складов.

Идея работы. С целью повышения эффективности съёмки карьеров, отвалов и складов следует использовать аналитические модели съёмочного процесса, созданные на основе лазерно-сканирующих систем.

Научная новизна работы:

Предложены аналитические модели геометрических построений взаимного положения лазерного сканера и объекта для определения количественных параметров технологического процесса лазерно-сканирующей съёмки, позволяющей оптимизировать съёмки конкретных объектов (карьеров, отвалов, складов).

Для оценки точностных параметров создаваемых пространственных моделей карьеров, отвалов и складов установлены аналитические зависимости погрешности определения объёмов от режимов плотности сканирования.

Научные положения, выносимые на защиту:

1) разработка методики лазерно-сканирующей съёмки открытых горных работ должна базироваться на классификации, позволяющей оптимизировать съёмочный процесс за счёт комплексного учёта классификационных признаков;

2) количественные параметры технологического процесса съёмки должны быть обоснованы применением специальных аналитических моделей геометрических построений взаимного положения лазерного сканера и объектов съёмки;

3) обоснование точности определения объёма склада полезного ископаемого должно быть построено на аналитических зависимостях, определяемых из моделирования измерительных процессов съёмок.

Методика исследований. Теоретические методы (наименьших квадратов, теория ошибок измерений) использовались для обоснования оценки погрешностей получаемых пространственно-цифровых моделей отвалов и складов. Экспериментальные методы (анализ данных экспериментальной сканерной съемки карьера, модельные исследования) позволили разработать рекомендации по пространственному моделированию открытых горных выработок, складов и отвалов.

Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается согласованностью теоретических с полученными практическими результатами, их внедрением в производственную деятельность Научно-производственного предприятия «Бента», что подтверждено актом о внедрении.

Научное значение работы

- разработаны аналитические модели геометрических построений взаимного положения лазерного сканера и объектов съёмки;

- выполнены исследования точности результатов наземного лазерного сканирования;

- разработана методика проведения лазерно-сканирующих съёмок и методика создания трехмерных моделей объектов карьеров, отвалов и складов по данным наземного лазерного сканирования.

Практическое значение работы. Определены оптимальные параметры проведения лазерно-сканирующей съёмки и разработана методика создания трехмерных моделей объектов карьеров, отвалов и складов по данным наземного лазерного сканирования.

Реализация выводов и рекомендаций работы Основные положения диссертационной работы рекомендуются к внедрению на карьерах общераспространённых полезных ископаемых Ленинградской области (карьеры ОАО «Рудас», карьеры ОАО «Победа-ЛСР», карьер ОАО «Ленинградсланец»), на карьерах Ковдорского ГОКа, ОАО «Апатиты». На основе результатов проведённых исследований будут сформулированы рекомендации по выполнению сканерной съёмки для решения практических задач. Практические результаты рекомендуются к внедрению в учебный процесс.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых “Проблемы природопользования” (СПГГИ(ТУ), апрель 2007 г.), конференции Краковского научно-технического университета (Польша, декабрь 2008 г.), Научно-практической конференции молодых учёных и специалистов “Инновационное развитие горно-металлургической отрасли” (Троицк, ноябрь 2009 г.),научный симпозиум “Неделя горняка-2010” (Москва, МГГУ, 2010 г.), научный семинар “Актуальные проблемы применения современных средств получения и обработки геопространственных данных” (СПГГИ(ТУ), март 2010 г.) и на заседаниях кафедры “Маркшейдерское дело” СПГГИ(ТУ).

Личный вклад автора

- проведение анализа современных способов съемок карьеров, отвалов и складов и требований нормативных документов к точности их выполнения;

- разработка аналитических моделей для определения количественных параметров технологического процесса лазерного сканирования, позволяющих оптимизировать съёмки конкретных объектов;

установление аналитических зависимостей погрешности определения объёмов от режимов плотности сканирования.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 6 публикациях, 4 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 4 главы, введение, заключение, библиографический список из 82 наименований. В работе 87 рисунков и 5 таблиц.

Основное содержание работы

В первой главе выполнен анализ современных способов съемок карьеров, отвалов и складов, требований нормативных документов к точности их выполнения. Приведены общие сведения о наземной сканерной съемке, выполнен анализ возможностей ее применения при решении основных задач маркшейдерского обслуживания на карьерах.

Во второй главе приведена классификация карьеров и отвалов, основанная на параметрах, имеющих значение при сканировании. Представлены методы оптимизации процесса съёмки карьеров, складов и отвалов с использованием технологий наземного лазерного сканирования за счёт минимизации числа скан-позиций.

Третья глава посвящена исследованию процессов накопления погрешностей съёмки лазерно-сканирующими системами при определении объёма склада полезного ископаемого.

В четвертой главе описаны основные программные пакеты, используемые для работы с наземными лазерными сканерами. Приведена методика проведения лазерно-сканирующих съёмок и этапы обработки результатов сканирования с целью получения трёхмерной модели карьера.

Основные результаты исследований отражены в защищаемых положениях:

1. Разработка методики лазерно-сканирующей съёмки открытых горных работ должна базироваться на классификации, позволяющей оптимизировать съёмочный процесс за счёт комплексного учёта классификационных признаков

Система для наземного лазерного сканирования состоит из наземного лазерного сканера и полевого персонального компьютера со специализированным программным обеспечением. Сканер состоит из лазерного дальномера, адаптированного для работы с высокой частотой, и блока развертки лазерного луча. В основу работы лазерных дальномеров, используемых в наземном лазерном сканере, положены импульсный и фазовый безотражательные методы измерения расстояний. Формой представления результатов наземного лазерного сканирования является массив точек лазерных отражений от объектов, находящихся в поле зрения сканера, с пятью характеристиками, а именно пространственными координатами (X, Y, Z), интенсивностью и реальным цветом.

Проведение съёмки карьеров, складов полезного ископаемого (отвалов вскрышных пород) с использованием наземных лазерно-сканирующих систем подразумевает учёт ряда параметров снимаемых объектов, не играющих роли при осуществлении съёмки традиционными способами, например, формы объекта. В связи с этим предлагаются классификации, разделяющие карьеры, отвалы и склады по признакам, отвечающим за выбор оптимального режима сканирования (табл. 1,2).

Таблица 1

Классификация отвалов и складов

Классификационный признак Типы отвалов Причина использования
Форма Правильной/ неправильной формы Вытянутой/ невытянутой формы Выбор оптимального (в отношении точности и скорости) режима сканирования и числа станций
Объём до 20 тыс.м3 20-50 тыс.м3 50-100 тыс.м3 100-200 тыс.м3 200-500 тыс.м3 500-1000 тыс.м3 1000-2000 тыс.м3 более 2000 тыс.м3 Выбор оптимального (в отношении скорости и точности*) режима сканирования, удалённости от снимаемого объекта
Число ярусов Одноярусные Двухъярусные Многоярусные Выбор оптимального числа и местоположения станций для избежания мёртвых зон
Рельеф местности отвального поля Равнинные Нагорные Необходимость учёта рельефа дна для верного подсчёта объёма породы (полезного ископаемого)
Высота до 50 м больше 50 м Выбор оптимального (в отношении точности и скорости) режима сканирования, выбор числа станций
Продолжение табл.1
Классификационный признак Типы отвалов Причина использования
Порода, составляющая отвал (склад) С нормальным коэффициентом отражения С низким коэффициентом отражения Необходимость учёта для корректировки результатов съёмки (различный коэффициент отражения, наличие/отсутствие пыли)
Устойчивость откосов Устойчивые Неустойчивые Выбор безопасного местоположения станций (удалённость точки стояния от нижних контуров отвала)

*Примечание: допустимая разность основного и контрольного определения объема уменьшается с уменьшением объёма отвала

Таблица 2

Классификация карьеров

Классификационный признак Типы карьеров Причина использования
Форма Правильной/ неправильной формы Вытянутой/ невытянутой формы Выбор оптимального (в отношении точности и скорости) режима сканирования и числа станций
Число уступов С одним уступом С двумя уступами С числом уступов больше пяти Выбор оптимального числа и местоположения станций для избегания мёртвых зон
Угол борта Пологие (20-30) Крутые (30-60) Выбор оптимального (в отношении точности и скорости) режима сканирования, выбор числа станций
Добываемая порода С нормальным коэффициентом отражения С низким коэффициентом отражения (<30%) Необходимость учёта для корректировки результатов съёмки (различный коэффициент отражения, наличие/отсутствие пыли)
Технология основных производственных процессов Способом БВР Экскаваторным Гидромеханизация Выбор оптимального местоположения станций для обеспечения безопасности съёмки


Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.