Разработка методики совместной обработки материалов наземного стационарного и носимого лазерного сканирования

Содержание

Введение

Глава 1. Анализ методов наземного лазерного сканирования

1.1. Классификация наземного лазерного сканирования

1.2. Принцип действия наземного лазерного сканирования

1.3. Технология выполнения работ и оценка точности наземного лазерного сканирования

Глава 2. Сравнительный анализ характеристик стационарных и носимых сканеров

2.1. Характеристики и технические особенности стационарных лазерных сканеров

2.2. Технические характеристики и функциональные особенности носимого лазерного сканирования

2.3. Сравнение стационарных и носимых лазерных сканеров

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Разработка методики совместной обработки материалов наземного стационарного и носимого лазерного сканирования

ВВЕДЕНИЕ

Современное развитие геодезического обеспечения объектов горнодобывающей промышленности, нефтегазового комплекса и кадастровой деятельности характеризуется активным внедрением технологий наземного лазерного сканирования (НЛС). Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения точности, оперативности и детальности съемочных работ при создании цифровых моделей месторождений, карьеров, подземных горных выработок, объектов инфраструктуры нефтегазовой отрасли и земельных участков сложной конфигурации. Стационарное лазерное сканирование обеспечивает высокую точность измерений с фиксированных позиций, однако ограничено доступностью отдельных участков объекта. Носимое лазерное сканирование позволяет оперативно получать данные в труднодоступных зонах, но характеризуется меньшей точностью [1, c. 23]. Совместная обработка материалов обеих технологий позволяет компенсировать их недостатки и получить максимально полную и достоверную пространственную информацию.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной литературе остается недостаточной. Отдельные аспекты применения НЛС рассматривались в трудах российских ученых из МИИГАиК, СГУГиТ, СПбГУ, однако комплексные методики совместной обработки данных стационарного и носимого сканирования для объектов минерально-сырьевого комплекса требуют дальнейшей разработки [4, c. 87]. Нормативно-техническая база представлена ГОСТ Р 57374-2017, СП 317.1325800.2017, однако специализированные требования к совместной обработке разнородных данных НЛС отсутствуют.

Цель курсовой работы – разработка методики совместной обработки материалов наземного стационарного и носимого лазерного сканирования для повышения эффективности геодезического обеспечения горнодобывающих предприятий.

Задачи исследования:

• выполнить анализ методов наземного лазерного сканирования и классификацию применяемого оборудования;
• изучить принципы действия и технологии выполнения работ наземным лазерным сканированием;
• провести сравнительный анализ технических характеристик стационарных и носимых лазерных сканеров;
• разработать технологическую схему совместной обработки данных стационарного и носимого лазерного сканирования;
• оценить точность и эффективность предложенной методики на примере геодезической съемки горнотехнического объекта.

Объект исследования – технологические процессы выполнения геодезических работ методом наземного лазерного сканирования на объектах горнодобывающей промышленности.

Предмет исследования – методы совместной обработки материалов стационарного и носимого лазерного сканирования.

Методологическая база включает теоретические основы прикладной геодезии, маркшейдерского дела, методы обработки облаков точек, алгоритмы уравнивания геодезических сетей, положения ГОСТ Р 57374-2017, инструкции по производству маркшейдерских работ. Научная новизна заключается в разработке комплексного подхода к интеграции разнородных данных НЛС с учетом специфики горнотехнических объектов. Практическая значимость состоит в повышении полноты и достоверности геопространственных данных для маркшейдерского обеспечения горных работ, проектирования объектов недропользования и ведения кадастра горных отводов.

Структура работы включает введение, две главы, заключение и список использованной литературы.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ НАЗЕМНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ

1.1. Классификация наземного лазерного сканирования

Наземное лазерное сканирование представляет собой современную геодезическую технологию бесконтактного дистанционного получения пространственной информации об объектах местности, горных выработках, технологическом оборудовании и инженерных сооружениях путем автоматизированного измерения расстояний до множества точек на поверхности объекта с последующим формированием трехмерного облака точек. История развития технологий лазерного сканирования в России началась в конце 1990-х годов с появлением первых импульсных дальномеров, применявшихся для решения специализированных задач в интересах оборонного комплекса [2, c. 45]. В начале 2000-х годов произошло внедрение первых образцов наземных лазерных сканеров зарубежного производства в практику крупных проектных институтов и научно-исследовательских организаций горно-геологического профиля.

Современное состояние рынка технологий НЛС в Российской Федерации характеризуется широким распространением оборудования ведущих мировых производителей – Leica Geosystems, Trimble, FARO, Riegl, Z+F, а также появлением отечественных разработок в рамках программ импортозамещения [5, c. 112]. Основные направления применения НЛС в отраслях минерально-сырьевого комплекса включают маркшейдерское обеспечение открытых и подземных горных работ, создание цифровых моделей карьеров и отвалов, мониторинг деформаций бортов карьеров и откосов, съемку подземных горных выработок, геодезическое сопровождение строительства объектов нефтегазовой инфраструктуры.

Классификация методов наземного лазерного сканирования по типу размещения оборудования включает следующие категории. Стационарное лазерное сканирование осуществляется с применением высокоточных сканирующих систем, устанавливаемых на штативе или специализированном основании в фиксированной точке пространства, обеспечивающих панорамную или секторную съемку окружающего пространства с одной позиции. Мобильное лазерное сканирование выполняется с применением сканирующих систем, установленных на подвижных платформах – автомобилях, железнодорожных вагонах, беспилотных летательных аппаратах, обеспечивающих непрерывное получение данных в процессе перемещения носителя [7, c. 198]. Носимое лазерное сканирование реализуется посредством портативных сканирующих систем, переносимых оператором в ручном режиме или с использованием ранцевых креплений, позволяющих выполнять съемку в процессе пешего перемещения по объекту.

По принципу измерения расстоя

…