Анализ и оптимизация цифровых моделей рельефа горнопромышленного объекта с открытым типом разработки

Рассмотрено построение цифровой модели рельефа общепринятыми методами пространственной интерполяции и предлагаемым методом на основе теории полюсов и теории оптимизации с оценкой точности построений. Эффективное производство, в том числе и добыча полезных ископаемых, не представляется возможным без анализа геопространственной информации, полученной, в том числе, при помощи геодезических измерений. Геопространственная информация может применяться для построения цифровых моделей рельефа и наблюдения за их изменением в периоде путем повторных наблюдений и проведения сравнительного анализа моделей. Приведены алгоритмы построения цифровых моделей на примере карьера. Геопространственные данные были классифицированы с помощью TerraScan в полуавтоматическом режиме, а затем доработаны вручную. Рассмотрены результаты построения цифровых моделей с использованием программы Surfer и выполнено сравнение с авторской разработкой. Для построения цифровых моделей рельефа использовались 6 общепринятых методов интерполяции: Кригинг, Обратное расстояние, Триангуляция с линейной интерполяцией, Минимальная кривизна, Радиальная базисная функция. Предлагаемый алгоритм основан на теории полюсов и теории оптимизации, которые позволяют восстановить дополнительные связи внутри граней триангуляционной поверхности, которая используется как базовая, что улучшает один из недостатков триангуляции – обработку пропусков в данных между исходными измерениями. Сравнительный анализ показал, что оцениваемые параметры – среднее значение, СКО, принимают наименьшее значение при использовании предлагаемого метода. Данные результаты обосновывают возможность использования предлагаемого метода для построения цифровых моделей рельефа.

Васильев Б. Ю., Мустафин М. Г. Анализ и оптимизация цифровых моделей рельефа горнопромышленного объекта с открытым типом разработки // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 9. – С. 141–159. DOI: 10. 25018/0236_1493_2023_9_0_141.

Васильев Богдан Юрьевич¹ — аспирант, e-mail: Vasilev_BYu2@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-4119-4051,
Мустафин Мурат Газизович¹ — д-р техн. наук, доцент, зав. кафедрой, e-mail: Mustafin_MG@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-9416-2358,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Васильев Б.Ю., e-mail: Vasilev_BYu2@pers.spmi.ru.

1. Guth P. L., Van Niekerk A., Grohmann C. H., Muller J.-P., Hawker L., Florinsky I. V., Gesch D., Reuter H. I., Herrera-Cruz V., Riazanoff S., López-Vázquez C., Carabajal C. C., Albinet C., Strobl P. Digital elevation models: terminology and definitions. Remote Sensing. 2021, vol. 13, no. 18, pp. 3581—3600. DOI: 10.3390/rs13183581.

2. Erdede S. B., Bektaş S. Examining the interpolation methods used in forming the digital elevation models. Celal Bayar University Journal of Science. 2020, vol. 16, no. 2, pp. 207—214.

3. Habib M. Evaluation of DEM interpolation techniques for characterizing terrain roughness. Catena. 2021, vol. 198, pp. 105072—105089. DOI: 10.1016/j.catena.2020.105072.

4. Huang C., Xia H., Hu J. Surface deformation monitoring in coal mine area based on PSI. IEEE Access. 2019, vol. 7, pp. 29672—29678.

5. Беляков Н. А., Морозов К. В., Емельянов И. А. Методика обработки данных полевых испытаний по оценке естественного напряженного состояния горного массива методом кольцевой разгрузки // Горный журнал. — 2023. — № 5. — С. 89—96. DOI: 10.17580/gzh. 2023.05.13.

6. Глазунов В. В., Бурлуцкий С. Б., Шувалова Р. А., Жданов С. В. Повышение достоверности 3D-моделирования оползневого склона на основе учета данных инженерной геофизики // Записки Горного института. — 2022. — Т. 257. — С. 771—782. DOI: 10.31897/ PMI.2022.86.

7. Рагузин И. И., Быкова Е. Н., Лепихина О. Ю. Метод полигональной метрической сетки для оценки кадастровой стоимости земельных участков // Вестник Московского университета. Серия 5. География. — 2023. — Т. 78. — № 3. — С. 92—103. DOI: 10.55959/ MSU0579-9414.5.78.3.8.

8. Протосеня А. Г., Катеров А. М. Развитие напряженно-деформированного состояния комбинированной крепи вертикального ствола, пройденного в соляном массиве // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-1. — С. 100—113. DOI: 10.2 5018/0236_1493_2022_61_0_100.

9. Беликов А. А., Беляков Н. А. Методика прогноза напряженно-деформированного состояния междукамерных целиков, закрепленных податливой тросовой крепью // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 4. — С. 20—34. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2023_4_0_20.

10. Петрова Т. А., Астапенко Т. С., Кологривко А. А., Есман Н. М. Снижение геоэкологических последствий при складировании галитовых отходов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 10-1. — С. 155—162. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_101_0_155.

11. Беляков Н. А., Беликов А. А. Прогноз целостности водозащитной толщи на Верхнекамском месторождении калийных руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-2. — С. 33—46. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_33.

12. Гусев В. Н., Блищенко А. А., Санникова А. П. Исследование комплекса факторов, оказывающих влияние на погрешность реализации маркшейдерской съемки горных объектов с применением геодезического квадрокоптера // Записки Горного института. — 2022. — Т. 254. — С. 173—179. DOI: 10.31897/PMI.2022.35.

13. Кремчеев Э. А., Данилов А. С., Смирнов Ю. Д. Состояние метрологического обеспечения систем мониторинга на базе беспилотных воздушных судов // Записки Горного института. — 2019. — Т. 235. — С. 96—105.

14. Вальков В. А., Виноградов К. П., Валькова Е. О., Мустафин М. Г. Создание растров высокой информативности по данным лазерного сканирования и аэрофотосъемки // Геодезия и картография. — 2022. — № 11. — С. 40—49. DOI: 10.22389/0016-7126-98911-40-49.

15. Меньшиков С. Н., Джалябов А. А., Васильев Г. Г., Леонович И. А., Ермилов О. М. Пространственные модели, разрабатываемые с применением лазерного сканирования на газоконденсатных месторождениях северной строительно-климатической зоны // Записки Горного института. — 2019. — Т. 238. — С. 430—437. DOI: 10.31897/PMI.2019.4.430.

Литературу с п. 16 по п. 31 смотри в REFERENCES.

32. Карасев М. А., Петрушин В. В., Рысин А. И. Применение метода конечно-дискретных элементов для описания механики поведения соляных пород на макроструктурном уровне // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 4. — С. 48—66. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_4_0_48.

Литературу с п. 33 по п. 40 смотри в REFERENCES.

41. Чернова Л. И. Интерполяция поверхности по методу полюсов // Интерэкспо ГеоСибирь. — 2006. — Т. 1. — № 1. — С. 125—128.

42. Чернова Л. И., Кошечкин И. С. Кусочно-нелинейная интерполяция цифровой модели рельефа // Вестник Иркутского государственного технического университета. — 2004. — № 1 (17). — С. 39—44.

Литературу с п. 43 по п. 48 смотри в REFERENCES.

49. Шенен П., Коснар М., Гардан И. Математика и САПР: в 2 кн. Кн. 1. Основные методы. Теория полюсов, пер. с фр. С.Д. Чигирь, ред. Н.Г. Волков. — 1988. — 204 с.

50. Цирлин А. М. Методы оптимизации для инженеров: Mонография. — М.–Берлин: Директ-Медиа, 2015. — 214 с.