露天矿土方量测量技术探究

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1、露天矿土方量测量技术探究　　[摘要]以建立某露天矿精细DEM为例，介绍了以DWG格式地形图为数据源，提取建立精细DEM的高程数据的方法；采用在原始数据中加入台阶属性和在生成的Delaunay三角网中加入约束条件生成露天矿精细DEM。[关键字]不规则三角网内插露天矿土方量[中图分类号]TD176[文献码]B[文章编号]1000-405X（2013）-1-103-21露天矿土方量测量概述土方量测量的主要对象为采剥阶段的阶肩和阶脚，即阶段平盘上的矿石的位置。土方量测量时，一般采用极坐标法。土方量平面工程图绘制的传统方法是：根据外业测量出的水平角、水平距离和高程等碎部点展绘要素，将所测出

2、的各碎部点依比例尺展绘在图纸上，并在旁注出高程，将坡底线分别用实线和虚线连接起来，就绘制成了土方量平面工程图。近年来，采用数字化测图技术，可以及时准确的自动绘制完成土方量工程平面图。土方量工程量计算的传统方法是图解法。图解法又分为垂直断面法和水平断面法。当采剥平盘的坡顶线和坡底线近似呈直线，且较长，宜采用垂直断面法，否则采用水平断面法。目前在大型露天矿中计算土方量时，一般采用垂直断面法。62不规则三角网（TIN）的建立2.1获取DEM数据的方法常用于获取建立DEM数据的方式主要有：野外实地采集、数字化、摄影与遥感、利用现有数字线划图。现阶段以AutoCAD形式存储的数字线划图分布

3、广泛，数据容易获取，是一种理想的数据源，本文采用该方法从某露天矿的DWG格式地形图中提取生成露天矿DEM的高精度原始数据，生成露天矿精细DEM。2.2露天矿精细DEM的建立对露天矿生成DEM，由于露天矿地形特殊，在建立DEM时，应充分考虑到露天矿的地表形态呈阶梯形分布，否则就会出现误差，使得生成的DEM与实际地形不符，出现台阶被削平等现象，如图1，正确TIN的生成应为图2。针对实际情况，采用以下方法生成TIN。2.2.1加入台阶属性信息，生成TIN算法6此方法基本思想是在数据采集时，对采集到的数据添加台阶号和台阶属性等属性信息，在编写生成TIN的程序时，根据数据带有的属性信息作为

4、限制条件，使得生成的TIN和地形相符。在露天矿野外实地测量时，一般沿着坡顶线、坡底线进行采点，在平盘上适当采取一些特征点。因此，在数据采集以前，首先对台阶进行顺序编号，然后将采集点按以下格式录入：点号，X坐标，Y坐标，Z坐标，台阶号，台阶属性，其中，台阶号为各个台阶的编号，台阶的属性，由于采集的数据按坡顶线、坡底线分布，附加少量平盘上的离散点。图3为露天矿高程数据点添加台阶属性和台阶号生成的TIN。2.2.2约束Delaunay三角网生成TIN算法带约束条件的Delaunay三角网是标准的Delaunay三角网的扩充，它允许事先给定的、互不相交的线段成为三角网的边。建网的主要思想

5、为：按照Delaunay法则建立Delaunay三角网，在三角形的边与坡顶线与坡底线相交处加入约束条件，判断约束边影响域，删除与约束边相交的三角形的边，应用最大角原则以约束边为基边，向左、右生成三角形。图4为露天矿DWG格式台阶图；图5为采用分治算法生成的TIN模型；图6为加入约束条件后生成的TIN。3露天矿土方量测量中不规则三角网建立的关键问题3.1边界问题边界问题直接关系到如何精确的计算各月的土方量，只有解决好这个关键问题才能更科学合理的安排每个月的土方量掘进进度。边界6问题是由多方面因素造成的，它不仅受外业因素的影响，同时也受内业因素的影响。外业因素影响是多方面的，如一个地

6、区地形条件比较复杂，有些边界特征点人根本立不到；有些重要边界特征点被一些障碍物挡着，它们很难被测得到。内业也是受多方面因素的影响，如由于外业采集的边界上测点的点数不足，直接导致必须要进行边界测点的内插，如果内插的方法不当，以至于直接影响边界处理精度；由于人为的疏忽，在删除一些不用的三角形时，可能一些好的边界特征点可能被误删。总之，要精确计算露天矿土方量，就必须解决好这个重中之重的边界问题；这就要求我们在实际的生产实践过程中，内外业都一定要按规范严格执行操作。3.2三角形内插由于外业采集的点组成的三角形不一定都满足DEM模型建立的要求为了DEM建立的需要，必须按DEM模型建立的规则

7、，向模型中内插一些新点，重新生成新的DEM模型；这些内插点内插的精度直接关系到DEM模型建立的精度，从而进一步影响到露天矿土方量的计算成果。现在，DEM内插的方法很多，但由于露天矿的特殊的地表形式，即数据是沿着坡底线、坡顶线分布的，若采用常规的方法如移动面拟合、线性回归等方法时，很难精确的表现地表特征。因此，必须寻找一种切实可行的方法，实现内插。3.3三角形完备6三角形完备直接关系到DEM模型的建立，保证这个要求是保证土方量计算的高精度的关键技术。造成三角形不完备因素是多方面的。