Особенности аэрофототопографической съемки карьеров

Аэрофотосъемку карьера выполняют с целью составления и пополнения планов горных выработок, отвалов, хвостохранилищ, промплощадок, складов готовой продукции, и других объектов, а также для построения их цифровых моделей и, при необходимости, фотопланов. На организацию и параметры аэрофотосъемки влияют: место расположение карьера, его размеры, производительность, технология разработки, масштаб составляемого плана, параметры горных выработок и другие факторы. При проектировании съемки учитываются требования действующей маркшейдерской инструкции, которая, в частности, устанавливает два масштаба маркшейдерских планов: 1:1 000 и 1:2 000. Преимущественным методом составления плана является стереотопографическая съемка, при этом предусматривается сплошная привязка снимков, так как промежуток времени между фотографированием и получением окончательного продукта весьма ограничен (всего несколько дней). Основными процессами, съемки являются: составление проекта, выбор, закрепление и маркировку точек съемочного обоснования, выполнение линейно-угловых измерений и вычисление координат точек, летносъемочный процесс, стереообработка снимков и составление плана, как в цифровом виде, так и на жесткой основе.

Съемку карьера выполняют периодически, как правило, один раз в месяц, причем фотографируют его не раньше, чем за пять дней до конца месяца, если оплата объемов извлечения горной массы производится по маркшейдерским замерам. Летносъемочные работы выполняют специализированные организации. В отличие от других объектов горные выработки карьеров располагаются на различной глубине, и когда число уступов более 10-15, условия съемки на верхних и нижних горизонтах различны, что следует учитывать при составлении проекта. Наиболее эффективна съемка группы близко расположенных друг к другу карьеров. В этом случае обработку материалов может осуществлять единая специализированная фотограмметрическая лаборатория.

Маркшейдерские планы в основном составляются на универсальных стереофотограмметрических приборах (аналитических или аналоговых). В последнем случае предпочтение отдают приборам, у которых большой диапазон перемещений мостика отстояний, богатый выбор коэффициента преобразования масштаба снимка к масштабу плана и которые обеспечены периферией для автоматизации процессов составления плана.

При составлении проекта используют план карьера масштаба 1:5 000 или 1:10 000. Данными при расчете параметров летно-съемочных работ являются конфигурация и глубина карьера, масштаб составляемого плана, требования к точности определения объемов вскрыши и добычи, периодичность съемки, возможности обрабатывающих приборов. Задача расчета параметров аэрофотосъемки многовариантна. Оптимально то решение, при котором план всего участка составляется с требуемой точностью при минимальном числе маршрутов и снимков в маршруте. Наилучший вариант, если направления маршрутов параллельны основному фронту ведения горных работ. Причем естественно стремление обойтись только одним маршрутом, если карьер имеет вытянутую форму. Поэтому расчет начинают с измерения его ширины L и вычисления высоты H фотографирования по формуле , где l – формат кадра, равный 18см. При этом следует учитывать, что масштабы фотографирования не должны быть мельче 1:10 000 – при съемке горных выработок в масштабе 1:1 000 и съемке для контрольного определения объема выемки за два года и более длительный период, 1:15 000 – если масштаб маркшейдерского плана 1:2 000, 1:5 000 – при съемке складов полезного ископаемого, 1:25 000 – при съемке отвалов вскрышных пород. Расчет следует вести относительно нижних уступов, масштаб изображения которых будет минимальным. Отсюда следует, что при глубине карьера до 300м можно использовать АФА с небольшим фокусным расстоянием (70 – 100мм). При большей глубине фокусное расстояние принимают равным - 140 или 200мм. Если указанные выше требования не выдерживаются, то фотографируют несколькими маршрутами с соблюдением следующих технических требований:

- заданное продольное перекрытие снимков – 60 или 80%,

- углы наклона снимков – до 4°,

- изменение высоты полета в пределах маршрута – не более 50м,

- допустимый смаз изображения – 0.05мм.

Аэрофотосъемочное оборудование устанавливают на самолете типа АН-2 или вертолете К-26.

При ежемесячной съемке карьеров глубиной до 200м каждую стереопару обеспечивают четырьмя планово-высотными опознаками, расположенными по углам зоны продольного перекрытия. Если глубина больше, или цель съемки - контроль определения объемов выемки за длительный период, необходим дополнительный высотный опознак в центре стереопары. Плановые планово-высотные опознаки – маркируют.

В процессе стереообработки внешнее ориентирование модели осуществляют не менее чем по четырем опознакам. Невязки на них не должны быть одного знака и превышать 0.4мм в плане и 0.03% по высоте (относительно высоты фотографирования над средней плоскостью снимаемого участка) Бровки уступа рисуют при непрерывном ведении измерительной марки по их видимому контуру на геометрической модели. Если откосы уступов имеют сложную форму, то кроме бровок проводят горизонтали (приблизительно посередине откоса) или наносят границы осыпи. На характерных точках бровок и контуров осыпей берут высотные пикеты с точностью до дециметров. Расстояния между смежными пикетами не должны превышать 20м при съемке в масштабе 1:1 000 и30м, если масштаб 1:2 000. Поверхность взорванных пород изображают горизонталями через 2.5 - 5м или пикетами.

Пример расчета параметров фотографирования. Требуется составить план карьера в масштабе 1:! 000. При этом ширина L карьера – 1.2км, глубина – 170м. Обработку снимков предполагается выполнить на топокарте с точностью m_p измерения разности продольных параллаксов 0.01мм.

В соответствии с рекомендациями, приведенными выше, попробуем обойтись одним маршрутом, и для фотографирования использовать АФА с фокусным расстоянием 70мм. При заданных значениях высота фотографирования, Н=525м над верхней поверхностью (при вычислении размер кадра принят равным 16 см, чтобы не измерять на краях снимка, где большие искажения) и 695м – над нижним уступом карьера. Масштаб фотографирования будет не менее !:993, что удовлетворяет требованиям маркшейдерской инструкции. Коэффициент перехода от масштаба снимка к масштабу составляемого плана, очевидно, будет равен 10, но при обработке снимков на топокарте такой вариант возможен. Можно оценить и ожидаемую ошибку по высоте, используя формулу: , где b базис фотографирования в масштабе снимка (примерно 70мм). После подстановки принятых значений получим m_z=0.22м. Или в относительной мере 0.033%, что практически в допуске. Таким образом, предлагаемые параметры стереофототопографической съемки карьера вполне корректны и могут быть реализованы.