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利用激光测距仪对采空区快速地形测量方法

来源:拿度科技 浏览量: 时间:2020-05-15 13:21

  

       有用矿体被采出以后,开采区域周围的岩体原始应力平衡受到破坏,应力重新分布,影响如果发展到地表,将产生连续或非连续的地表变形。显然采空区发生地表变形之前的 DEM 数据存在一定的偏差,基于此,本文介绍一种利用激光测距仪和 RTK 定位技术对采空区快速地形测量方法,为了更快地完成采空区的高程数据校正,利用MATLAB 语言编制计算程序,该程序可以一次性完成全区的高程数据校正。在获取高程数据时先将校正之前的地形图数字化,然后利用插值方法计算所需校正的 DEM 结点高程数据,并且可根据重力地形改正的精度要求来加大高程数据的采样密度,并通过会理天宝山铅锌矿区 10 个算例对比对计算精度进行分析。
1、采空区 DEM 数据存在的问题
       地下矿层采空后形成的空间称为采空区。出现采空区后,其上覆盖的岩层将失去支撑,原来的应力平衡条件被破坏,使得上覆岩层产生移动变形,直到破坏塌落,最后导致地表变形破坏,地表大面积滑坡、下沉、凹陷。以会理天宝山铅锌矿区采空区为例,在会理天宝山铅锌矿区采空区的地表发生了大面积的滑坡、下沉、凹陷,导致在地表变形之前的高程数据存在一定的偏差,不利于用来进行重力近区地改,由于再次进行遥感测绘,工作量大,效率低,不能满足当前重力地改工作的需要,因此采用一种利用激光测距仪和 RTK 定位技术对采空区快速地形测量方法,校正采空区高程数据。
2、工作流程
2.1在采空区选取固定测点
       以在会理天宝山铅锌矿区的采空区实际工作为例,在采空区上选取 10 个测点。为了更加精确个测点的高程数据,在矿区地形标定点和测点各放置一台 RTK,并利用激光测距仪测量固定测点某些方位延伸的散裂点到固定测点的水平距离和垂直距离,并标记测点延伸的散裂点是否是边界点,本次工作获得 25 个边界点。
激光测距仪
2.2 数字地形图的准备
①将地形图扫描到计算机中,对扫描图进行配准,采用 Autocad 与 MAPGIS 等软件将地形图数字化,得到北京 54 坐标系下地形图的横坐标、纵坐标、高程值。
②根据地形标定点的 RTK 获取 10 个测点地形数据,以及测点延伸的 140 个散裂点地形数据。
2.3 选取出数字地形图中需要修改的地形数据
       利用 matlab 绘制出各边界点图像,将边界点用 2 条线相连,分为上下两个部分,如图 2 所示,然后选取出数字地形图中在两边界线之内的网格节点数据,本次工作共选取出 172 个网格节点数据。
2.4 使用 Matlab 语言编制程序计算结点高程值
       将一些散裂点的高程数据利用数学中的插值方法(双线性插值方法、最近邻插值)转换成一定的网格间距的结点高程值,插值出待校正各网格结点的高程值,并依此校正采空区的高程数据库。
3、计算结果的精度分析
       准确值 x 与其测量值 x* 之差称为近似值 x* 的绝对误差。在数值计算中,记为 e(x*)=x*-x,简记为 e*。以 10固定测点的高程数据作为准确值,以插值计算出 10 个固定点的高程数据作为测量值,得到 10 个测点的绝对误差。
4、结语
       本文详细介绍了一种利用激光测距仪和 RTK 定位技术对采空区快速地形测量方法,利用 MAPGIS 等软件将地形图数字化,通过 MATLAB 选取出待校正的地形网格节点并插值出待校正的地形网格节点高程数据。由各测点精度对比发现,有测点的绝对误差绝对值达到 1.5673m。误差还是较大,我们可以根据重力地形改正的精度要求来加大散裂点的采样密度,减小误差。因此建议在采空区等地表地形发生改变的地区采用本文的快速地形测量方法。
 


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