Application features of the surface laser scanning technology when solving the main tasks of surveying support for reclamation

Abstract

Purpose. Study of the effectiveness of topographical survey methods when solving the main tasks of surveying support for the disturbed lands reclamation. Methods. Comparative analysis of the topographical survey results, which was conducted with the use of electronic total station and a surface laser scanner during reclamation. The heap leaching dump at the Belaya Gorka Site of the Rodnikovoye Field has been chosen as an object for topographical survey. To compare adequately, the electronic total station and the laser scanner were chosen of the same accuracy class. The determination of the values accuracy of the area and volume of an object during a tacheometric survey depends on the discreteness of surveying pickets. In practice, the density of the pickets’ arrangement is limited by the working capacity of the surveying crew, which, as a rule, is several hundred pickets per day, and the density is two or three survey points per 100 m2 of the object. To determine the dependence of measurement accuracy on the pickets’ density during the tacheometric survey, it was carried out at four different scales, with the distance between the pickets from 5 to 25 meters. The density of points (pickets) of a surface laser scanner, which was used in the studies, is 500 points per 100 m2 of survey area. Findings. Based on the results of the tacheometric survey and surface laser scanning of the heap leaching dump, two variants of the topographic maps of the surface and its smoothed digital model have been obtained. Detailed surface laser scanning at an increased level in comparison with a tacheometric survey improves the topographic map accuracy. Improved accuracy when determining the volume on a survey scale of 1:500 – 1:2000 is 12%. Originality. A new concept for topographical surveying is proposed when solving the surveying problems of reclaiming the disturbed lands, based on the methods of surface laser scanning. Practical implications. Use of the surface laser scanning technology makes possible to obtain the prompt three-dimensional visualization of the surveyed area, to ensure high accuracy and degree of detailed survey, to increase the working capacity and field surveying conditions, to solve the main tasks of surveying support of the disturbed lands reclamation in the shortest possible time and with the required surveying quality.

Мета. Дослідження ефективності методів топографічної зйомки при вирішенні основних завдань маркшейдерського забезпечення рекультивації порушених земель. Методика. Порівняльний аналіз результатів топографічної зйомки, проведених із використанням електронного тахеометра та наземного лазерного сканера при рекультивації. Об’єктом топографічної зйомки обраний відвал купчастого вилуговування ділянки Біла Гірка родовища Родникове. Для коректності порівняння, електронний тахеометр і лазерний сканер обрані одного класу точності. Визначення точності значення площі та об’єму об’єкта при тахеометричній зйомці залежить від дискретності знімальних пікетів. На практиці щільність розміщення пікетів обмежена продуктивністю знімальної бригади, яка, як правило, становить кілька сотень пікетів у день, при цьому щільність становить дві або три знімальні точки на 100 м2 площі об’єкта. Для визначення залежності точності вимірювання при тахеометричній зйомці від щільності пікетів, вона проводилася у чотирьох різних масштабах, з відстанню між пікетами від 5 до 25 метрів. Щільність точок (пікетів) наземного лазерного сканера, використаного в дослідженнях, становить 500 точок на 100 м2 площі зйомки. Результати. За результатами тахеометричної зйомки і наземного лазерного сканування відвалу купчастого вилуговування отримані два варіанти планів топографічної поверхні і згладжена її цифрова модель. Підвищена деталізація при наземному лазерному сканування у порівнянні з тахеометричною зйомкою підвищує точність топографічного плану. Підвищення точності визначення обсягу при масштабі зйомки 1:500 – 1:2000 становить 12%. Наукова новизна. Запропоновано нову концепцію проведення топографічної зйомки при вирішенні маркшейдерських завдань рекультивації порушених земель, що заснована на методах наземного лазерного сканування. Практична значимість. Застосування технології наземного лазерного сканування дозволяє отримати миттєву тривимірну візуалізацію території, забезпечити високу точність і ступінь деталізації зйомки, підвищити продуктивність праці та умови польових робіт при зйомці, вирішити основні завдання маркшейдерського забезпечення рекультивації порушених земель у найкоротші терміни і з необхідною якістю зйомки.

Цель. Исследование эффективности методов топографической съемки при решении основных задач маркшейдерского обеспечения рекультивации нарушенных земель. Методика. Сравнительный анализ результатов топографической съемки, проведенных с использованием электронного тахеометра и наземного лазерного сканера при рекультивации. Объектом топографической съемки выбран отвал кучного выщелачивания участка Белая Горка месторождения Родниковое. Для корректности сравнения, электронный тахеометр и лазерный сканер выбраны одного класса точности. Определение точности значения площади и объема объекта при тахеометрической съемке зависит от дискретности съемочных пикетов. На практике плотность расстановки пикетов ограничена производительностью съемочной бригады, которая, как правило, составляет несколько сотен пикетов в день, при этом плотность составляет две или три съемочные точки на 100 м2 площади объекта. Для определения зависимости точности измерения при тахеометрической съемке от плотности пикетов, она проводилась в четырех различных масштабах, с расстоянием между пикетами от 5 до 25 метров. Плотность точек (пикетов) наземного лазерного сканера, использованного в исследованиях, составляет 500 точек на 100 м2 площади съемки. Результаты. По результатам тахеометрической съемки и наземного лазерного сканирования отвала кучного выщелачивания получены два варианта планов топографической поверхности и сглаженная ее цифровая модель. Повышенная детализация при наземном лазерном сканирования в сравнении с тахеометрической съемкой повышает точность топографического плана. Повышение точности определения объема при масштабе съемки 1:500 – 1:2000 составляет 12%. Научная новизна. Предложена новая концепция по проведению топографической съемки при решении маркшейдерских задач рекультивации нарушенных земель, основанная на методах наземного лазерного сканирования. Практическая значимость. Применение технологии наземного лазерного сканирования позволяет получить мгновенную трехмерную визуализацию снимаемой территории, обеспечить высокую точность и степень детализации съемки, повысить производительность труда и условия полевых работ при съемке, решить основные задачи маркшейдерского обеспечения рекультивации нарушенных земель в кратчайшие сроки и с требуемым качеством съемки.