面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法

本发明涉及露天矿测量，尤其涉及一种面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法。

背景技术：

1、生产平面图是露天矿开采规划设计的重要基础图件，目前主要以无人机倾斜摄影、三维激光扫描仪、人工rtk打点等手段获取现场实测坐标数据绘制成露天矿生产平面图。其中，无人机摄影测量技术有着高效率、低成本、安全可靠的优势,基于无人机摄影测量技术构建露天矿山三维模型,可以高效地获取露天矿地形特征信息为工程设计提供指导,亦能够有效克服露天矿山中传统绘制现状cad图存在的时效性差、图纸精细化程度低的不足。此外该技术在监测露天矿山开采现状、维护矿产资源开采秩序、保护生态环境等方面发挥着越来越重要的作用。

2、一些超大型露天矿山地形高差较大、走向范围较大，无人机自身航摄距离受限，无法保证无人机航摄始终在操作人员视野内，经验来讲，如若无人机长时间不在操作人员视野内，对于大型露天矿无人机倾斜摄影一般设置飞行速度较快，防碰撞响应延迟可能会造成无人机触撞露天矿边坡发生坠毁失联情况，造成经济损。同时常规摄影测量航摄设计未充分考虑露天矿山的大高差地形，容易导致局部位置分辨率不足出现航摄漏洞等现象。其中分辨率不足、航摄漏洞的缺陷在数据后期建模阶段才会被发现，需要重新补测甚至重飞，对露天矿无人机航摄监测工作的进展造成较大影响。目前手动飞行大范围大高差露天矿山存在对技术人员专业技术能力要求高的缺点，而现有技术通过无人机航摄构建dem粗略模型，然后进行仿地飞行存在作业效率时间长的问题。

3、在矿业数据生产中，露天矿生产平面图中的坡顶、坡底线可支持边坡稳定性监测、边坡生产、工作/非工作台阶设置等应用，对于作业施工和安全保障至关重要。传统的坡顶、坡底线信息获取，通常采用人工rtk现场测量+手工描绘方式，或是利用无人机航摄点云导入相关建模软件，然后人工直接在三维实景模型上勾绘等高线，需要投入大量的人工，且对技术人员的专业技术能力要求较高，造成内业作业效率低下，处理耗时长的问题，存在人力成本高、效率低、精度差等痛点。

技术实现思路

1、针对现有技术露天矿测量技术的不足，提出了一种面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法。本发明在无人机航摄设计阶段充分考虑大范围、大高差露天矿地形特征，针对性提出一种最佳航摄设计方法，在航飞前后能有效避免航摄模型质量及碰撞风险问题的发生，且在此方法之上能快速实现露天矿生产平面图的快速绘制和更新。

2、一种面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法，包括以下步骤：

3、步骤1，实地踏勘测区道路拐点，选择矿区拐点位置以分角线初步划分多个道路面起飞点；

4、步骤2，在道路面起飞点中，选择航摄目标区域全局视野最优的道路面处作为起飞点；

5、步骤3，在起飞点布设像素控制点标靶；

6、所述像素控制点标靶为表面涂覆高亮反光材料的伸缩式标靶；优选地，所述像素控制点标靶所在的点均为水平高程点；

7、步骤4,露天矿整体区域倾斜摄影建模：根据线路转点预设分区飞行航线，并设置无人机的飞行参数；

8、所述步骤4包括如下步骤：

9、步骤4.1，按照无人机限行距离，将整个露天矿区域划分区域并进行分区飞行；

10、步骤4.2，选择分析分角线最顶部道路作为实际起飞点，设置飞行高度参数，其中飞行高度高于地面最高构筑物；

11、步骤4.3，将无人机设置n形飞行轨迹，设置远离起飞点的一向为航线初始点；

12、步骤5，露天矿内局部区域倾斜摄影建模：设计航摄目标区域全范围边缘路径，进行手动飞行描绘目标区域边界线；

13、步骤6，手动飞行结束，按目标区域边界线内规划无人机的自动飞行航线，进行自动飞行；

14、步骤7，自动飞行结束，将无人机航摄带有坐标信息的影像照片导入至空三软件，根据像控点进行坐标校准后，生成las点云数据；

15、步骤8，将las点云数据导入点云数据处理软件，使用点云数据处理软件中的“分类—分类工具—地面点分类工具”，不同地形对应不同默认参数，对于阶梯状开采的露天矿区，选择丘陵地形，即自动分类地面点；

16、步骤9，将las点云数据导入至gis软件进行点云处理，处理后的点云生成不规则三角网tin；

17、步骤10，边坡线提取：导入步骤9中生产的不规则三角网tin至点云数据处理软件，使用“矿山—露天矿—边坡线提取工具”，自动提取坡顶坡底线，并导出矢量线数据；

18、步骤11，利用点云数据处理软件中“矢量编辑—编辑器—选择矢量文件工具”，选中步骤10生成的坡顶坡底矢量线数据文件选中导出后，再导入矿业3dmine软件中对坡顶坡底线进行精细化处理，具体对断线进行连接，对多余的线进行删除，添加坐标线与图例，形成露天矿现状平面图；

19、步骤12，重复步骤1-11对露天矿生产平面图进行局部更新，对应的则是坡顶坡底线更新，具体的是对原有平面图相应部分线段裁剪删除，将更新的坡顶坡底线在平面图中进行拼接。

20、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

21、本发明提供一种面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法，本发明在保证倾斜摄影模型质量及无人机安全性的前提下，提高大范围大高差露天矿无人机航摄效率；同时提高技术人员绘制和更新露天生产平面的效率，节约时间且保证平面图精细度。

技术特征：

1.一种面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法，其特征在于，步骤3所述像素控制点标靶为表面涂覆高亮反光材料的伸缩式标靶；所述像素控制点标靶所在的点均为水平高程点。

3.根据权利要求1所述的面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法，其特征在于，所述步骤4包括如下步骤：

4.根据权利要求1所述的面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法，其特征在于，步骤8具体为：使用点云数据处理软件中的“分类—分类工具—地面点分类工具”，不同地形对应不同默认参数，对于阶梯状开采的露天矿区，选择丘陵地形，即自动分类地面点。

5.根据权利要求1所述的面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法，其特征在于，步骤10具体为：导入步骤9中生产的不规则三角网tin至点云数据处理软件，使用“矿山—露天矿—边坡线提取工具”，自动提取坡顶坡底线，并导出矢量线数据。

6.根据权利要求1所述的面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法，其特征在于，步骤11具体为：利用点云数据处理软件中“矢量编辑—编辑器—选择矢量文件工具”，选中步骤10生成的坡顶坡底矢量线数据文件选中导出后，再导入矿业3dmine软件中对坡顶坡底线进行精细化处理，具体对断线进行连接，对多余的线进行删除，添加坐标线与图例，形成露天矿现状平面图。

7.根据权利要求1所述的面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法，其特征在于，重复步骤1-11对露天矿生产平面图进行局部更新，对应的则是坡顶坡底线更新，具体的是对原有平面图相应部分线段裁剪删除，将更新的坡顶坡底线在平面图中进行拼接。

技术总结
本发明提供一种面向大范围大高差露天矿生产平面图快速绘制及更新方法，涉及露天矿测量技术领域，通过对露天矿整体区域以及局部区域倾斜摄影建模坡顶坡底线自动获取实现绘制和更新平面图，采用手动飞行描绘目标区域边界,在边界内规划航线自动航摄生成点云数据，将LAS点云数据文件导入至GIS软件进行点云处理，生成不规则三角网TIN；导入不规则三角网TIN至点云数据处理软件，使用“矿山—露天矿—边坡线提取工具”自动提取坡顶坡底线，并导出坡顶坡底矢量线数据；对线数据中断线进行自动连接，对多余的线进行删除，添加坐标线与图例形成露天矿现状平面图；对原有平面图相应部分线段裁剪删除，将更新的坡顶坡底线在平面图中进行拼接，更新露天矿现状平面图。

技术研发人员：杨天鸿,刘洋,张鹏海,孙东东,邓文学,刘一龙,赵永,陈明天
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16