[發(fā)明專利]基于測量機(jī)器人露天礦邊坡監(jiān)測高程數(shù)據(jù)的處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611167804.6
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106595574B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊宏啟;潘鵬飛;韓忠和;孫厚廣;毛亞純;劉善軍;李天子
• 申請（專利權(quán)）人: 鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 許冠忠

本發(fā)明提供一種基于測量機(jī)器人露天礦邊坡監(jiān)測高程數(shù)據(jù)的處理方法，該方法：獲取測量機(jī)器人采集的露天礦邊坡監(jiān)測基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；建立測量機(jī)器人測距光徑曲線距地面高差模型和測距光徑上的大氣豎直折光物理量梯度模型；獲取測量機(jī)器人的儀器高和覘標(biāo)高；根據(jù)測量基點(diǎn)到監(jiān)測點(diǎn)的傾角、斜距和水平距離，以及測距光徑曲線上的大氣折光系數(shù)、測量機(jī)器人的儀器高、覘標(biāo)高，計(jì)算大氣折光修正后的監(jiān)測基點(diǎn)到監(jiān)測點(diǎn)的高差；根據(jù)測量機(jī)器人測得的監(jiān)測基點(diǎn)的高度和大氣折光修正后的監(jiān)測基點(diǎn)到監(jiān)測點(diǎn)的高差得到修正后的監(jiān)測點(diǎn)的高程。利用該方法進(jìn)行高程數(shù)據(jù)處理，可使高程數(shù)據(jù)精度有較大幅度的提高，提高了監(jiān)測成果的可靠性，為露天礦邊坡滑坡實(shí)時(shí)預(yù)警奠定基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于邊坡工程變形監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于測量機(jī)器人露天礦邊坡監(jiān)測高程數(shù)據(jù)的處理方法。

背景技術(shù)

露天礦經(jīng)過長時(shí)間開采，其開采深度不斷加深，邊坡長度不斷加長，很多礦山已處于深凹開采過程之中。因此，露天礦邊坡滑坡事故時(shí)有發(fā)生，其給露天礦安全生產(chǎn)帶來了極大威脅。為解決露天礦邊坡安全問題，國內(nèi)外學(xué)者多年來一直致力于邊坡失穩(wěn)分析及預(yù)測預(yù)報(bào)工作的研究。邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)作為邊坡失穩(wěn)分析及預(yù)測預(yù)報(bào)的重要數(shù)據(jù)源，其精度的高低決定了是否能對邊坡失穩(wěn)做出準(zhǔn)確分析及預(yù)測預(yù)報(bào)的關(guān)鍵因素，但由于大氣豎直折光因素的影響，致使基于高精度全站儀監(jiān)測系統(tǒng)采集的高程數(shù)據(jù)精度一直無法達(dá)到邊坡失穩(wěn)分析及預(yù)測預(yù)報(bào)的要求，使其成為了邊坡失穩(wěn)準(zhǔn)確分析及預(yù)測預(yù)報(bào)的瓶頸。因此，多年來國內(nèi)外學(xué)者對邊坡高程數(shù)據(jù)的處理方法及大氣豎直折光系數(shù)的建模展開了相關(guān)研究工作。目前研究大氣折光模型的主要方法有：①從大氣折光的理論入手，按照E.K.webb給定的大氣溫度輪廓線提出分層計(jì)算大氣折光系數(shù)的方法，對整個(gè)光線上的折射率均值通過積分求得：此法理論上適合各種測量環(huán)境，且理論精度較高。但是由于Kx是關(guān)于大氣折光因素物理量的函數(shù)，具體環(huán)境下的折光因素物理量梯度模型難以建立，因此，基于大氣折光理論模型建模到目前為止還未實(shí)現(xiàn)。②考慮溫度梯度因素，根據(jù)實(shí)際地形建立“h-x”關(guān)系式，最后積分求出折光系數(shù)的估值，進(jìn)行大氣折光修正的方法。③直接測定折光角進(jìn)行修正的方法，根據(jù)散射原理，在一般大氣條件下色散角ε與折射角δ之間具有如下關(guān)系：如果知道散射角，因此無需知道氣象元素即可確定折光角，從而進(jìn)行折光修正，但這種方法應(yīng)在試驗(yàn)階段。④利用試驗(yàn)方法確定大氣折光系數(shù)的影響。其中有代表性的方法有對向觀測法，以偶數(shù)站高低棱鏡對象觀測高差閉合差為零來改正大氣折光反演系數(shù)的方法。⑤在分析豎直折光系數(shù)與溫度梯度的關(guān)系、大氣結(jié)構(gòu)及TTM模型基礎(chǔ)上通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)求大氣折光系數(shù)的方法。

但就目前研究狀況存在如下問題：①建模方法體現(xiàn)出理論與實(shí)踐的脫離。②對各大氣折光因素物理量隨高度變化而變化的規(guī)律研究不夠深入。③反演的大氣折光系數(shù)模型沒有適用匹配條件，因此缺乏實(shí)用性。鑒于上述原因，在露天礦環(huán)境下基于測量機(jī)器人的大氣折光改正一般采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停捎诮?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜎]有適用條件匹配，因此，由此獲取三角高程的數(shù)據(jù)精度較差。

為解決露天礦邊坡監(jiān)測三角高程測不準(zhǔn)的關(guān)鍵問題，經(jīng)過近兩年的深入研究，利用露天礦現(xiàn)場氫氣球放飛試驗(yàn)，科學(xué)建立了露天礦環(huán)境下的大氣豎直折光梯度模型，以大氣折光理論模型為基礎(chǔ)，科學(xué)建立露天礦環(huán)境下的大氣豎直折光系數(shù)模型，并以多條線路的國家一等水準(zhǔn)高差為基準(zhǔn)對模型進(jìn)行了修正，從而獲取了可靠的露天礦環(huán)境下大氣豎直折光系數(shù)模型。同時(shí)利用多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)對該模型進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明，利用上述方法可有效提高基于測量機(jī)器人監(jiān)測三角高程數(shù)據(jù)的精度。該方法能對露天礦山邊坡失穩(wěn)預(yù)測、預(yù)報(bào)提供可靠的數(shù)據(jù)源。對推動我國邊坡監(jiān)測技術(shù)發(fā)展、防止高大邊坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生、保證礦山安全生產(chǎn)，具有重要的理論與實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于測量機(jī)器人露天礦邊坡監(jiān)測高程數(shù)據(jù)的處理方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于測量機(jī)器人露天礦邊坡監(jiān)測高程數(shù)據(jù)的處理方法，包括以下步驟：