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基于无人机摄影测量的精细爆破设计系统研究

2020-12-02阅读(347)

基于无人机摄影测量的精细爆破设计系统研究

论文摘要

工程爆破作为露天矿山生产过程中应用最多、效率较高的破岩方式之一,工程爆破不断的追求设计过程更加智能化、施工自动化水平更高,装药结构与装药量更加接近“原生态”,爆破产生的危害效应更低。精细爆破作为传统爆破的继承和发展,尝试着进一步精细控制爆炸能量的释放以及介质破损,抛掷等过程,很好地解决了在工程爆破中产生的一系列问题。但是对于爆破对象的描述,传统的专业图纸因为其固有的局限性已经远远不能满足对于爆破设计智能化和施工自动化的要求,要想做到真正意义上的“精细爆破”,智能化的爆破设计软件必须以爆破对象详细的三维地理信息和周边环地理境信息作为数据基础。无人机航测遥感结合多视图三维重建技术,为爆破领域内三维地理信息的获取开辟了一条新的途径。本文结合航空摄影测量行业成功的方法和经验,以露天煤矿的岩石台阶为爆破对象,首先使用低空无人机航测遥感对待爆破区域进行扫描,利用获取的航片通过多视图三维重建技术建立起待爆区域的实景三维点云数字模型,然后对开源点云处理工具CloudCompare进行二次开发,形成一个以三维点云数字模型为数据基础的露天矿精细爆破设计系统。系统中,在待爆区域的点云模型上,首先通过人工交互的方式选取爆破区域的真实的轮廓,包括坡底线、坡顶线以及两侧边界;软件提供了通过设置首个炮孔和按照爆破区域轮廓两种布置炮孔方式;数利用KD-tree算法查询炮孔孔口的实际标高,从而算出炮孔的实际孔深。在最前排孔的装药量计算时系统给出了利用底盘抵抗线计算和利用炮孔所担负岩体体积计算两种计算方,在计算炮孔所担负岩体体积中,利用贪婪三角算法将真实的坡面三角网格化,从而得到最前排炮孔实际所担负的岩体体积,从而求得每个炮孔精确的装药量。生成爆破设计后,以三维的形式直观、形象的展示给设计者,最终生成指导爆破施工的精细爆破参数表,每孔的装药量更加接近于原生态装药,对于炸药能量的控制更加精细。本文也试着将开发的基于低空无人机摄影测量技术的精细化爆破设计系统在安家坡露天矿进行了实际应用,取得了较好的效果。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  •   1.1 选题背景
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 国内台阶爆破软件研究现状
  •     1.2.2 国外爆破设计软件研究现状
  •     1.2.3 无人机摄影测量的国内外研究现状
  •   1.3 主要研究内容与创新点
  •     1.3.1 主要研究内容
  •     1.3.2 创新点
  •   1.4 研究方法和技术路线
  •     1.4.1 研究方法
  •     1.4.2 技术路线
  • 2 精细爆破的理论基础和技术体系
  •   2.1 精细爆破的理论基础
  •     2.1.1 爆破理论的萌生阶段
  •     2.1.2 爆破理论的形成及发展阶段
  •     2.1.3 现代爆破理论研究的新进展
  •   2.2 精细爆破的技术体系
  •     2.2.1 精细化爆破目标
  •     2.2.2 定量化的爆破设计
  •     2.2.3 精细的爆破施工
  •     2.2.4 精细化的爆破管理
  •   2.3 精细爆破对有害效应的控制
  •     2.3.1 精细爆破对爆破振动的控制
  •     2.3.2 精细爆破对空气冲击波的控制
  •     2.3.3 精细爆破对个别飞散物的控制
  •   2.4 本章小结
  • 3 无人机摄影测量原理及测量系统
  •   3.1 无人机摄影测量的基本原理
  •     3.1.1 基础知识
  •     3.1.2 常用坐标系
  •     3.1.3 相片的内外方位元素
  •     3.1.4 空间直角坐标系的旋转变换
  •     3.1.5 共线方程
  •   3.2 低空无人机航空摄影测量系统
  •     3.2.1 低空无人机航摄系统基本构造
  •     3.2.2 低空无人机摄影测量系统特点
  •   3.3 航线规划的一般方法
  •     3.3.1 航线规划基本要求
  •     3.3.2 航线规划参数计算
  •   3.4 无人机航空摄影测量数据获取
  •   3.5 外业数据获取
  •   3.6 内业数据处理
  •   3.7 本章小结
  • 4 露天深孔台阶爆破设计软件开发
  •   4.1 露天台阶爆破的主要参数
  •   4.2 爆区边界的获取
  •   4.3 炮孔的自动布置
  •     4.3.1 炮孔平面坐标的确定
  •     4.3.2 炮孔孔口标高的确定
  •   4.4 装药量的确定
  •     4.4.1 单排炮孔或多排炮孔的第一排炮孔装药量计算
  •     4.4.2 多排孔爆破的第二排起以后各孔的每孔装药量
  •   4.5 爆破安全距离计算
  •   4.6 炮孔的三维效果展示
  •   4.7 本章小结
  • 5 实际工程应用
  •   5.1 工程概况
  •   5.2 无人机航线规划及影像采集
  •   5.3 建立三维点云模型
  •   5.4 成果
  •   5.5 精度检测
  •   5.6 自动生成爆破参数
  •     5.6.1 导入模型输入孔网参数
  •     5.6.2 确定轮廓
  •     5.6.3 实现炮孔自动布置
  •     5.6.4 炮孔孔深计算
  •     5.6.5 计算装药量
  •     5.6.6 安全距离核算:
  •     5.6.7 生成爆破参数
  •   5.7 本章小结
  • 结论
  • 展望
  • 参考文献
  • 附录A
  • 在学研究成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 刘宇

    导师: 袁绍国

    关键词: 精细爆破,航空摄影测量,多视图三维重建,二次开发

    来源: 内蒙古科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

    专业: 自然地理学和测绘学,矿业工程,工业通用技术及设备

    单位: 内蒙古科技大学

    分类号: P231;TD235

    DOI: 10.27724/d.cnki.gnmgk.2019.000432

    总页数: 82

    文件大小: 6148K

    下载量: 119

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