基于密集點(diǎn)云方格網(wǎng)法的露天礦工程量計(jì)算方法

在經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程推進(jìn)中，人們對(duì)資源的需求越來越多，礦區(qū)作為主要資源的存在所屬地，在多種技術(shù)下被不斷的開發(fā)和挖掘。但由于早期各類技術(shù)手段的不成熟，在礦區(qū)內(nèi)面臨資源枯竭和品位下降的風(fēng)險(xiǎn)，而大多數(shù)礦區(qū)在開發(fā)完成后直接被放棄，成為難以修復(fù)的廢棄礦區(qū)

。

認(rèn)知邏輯語言EL可以利用模態(tài)算子對(duì)命題邏輯進(jìn)行擴(kuò)充Kiφ(i知道φ)，在總?cè)篒(total group)中的每一主體i和CGφ：φ是在子群G中的公共知識(shí)。歸納定義的語形規(guī)則如下：

隨著城鎮(zhèn)化的建設(shè)進(jìn)程，在礦業(yè)內(nèi)的開采技術(shù)得到了進(jìn)一步提升，完成了地下開采向露天開采的轉(zhuǎn)變，且在無人機(jī)技術(shù)和可視化技術(shù)的幫扶下，在固體礦區(qū)內(nèi)對(duì)礦床的開采方式，全世界接近三分之二的礦產(chǎn)資源，均采用露天開采的方式，并在隨著信息技術(shù)手段的成熟不斷增加其應(yīng)用比例

。

當(dāng)前廣西貧困縣縣域金融生態(tài)普遍較差，風(fēng)險(xiǎn)保障機(jī)制不完善，制約金融機(jī)構(gòu)信貸投放能力，是造成金融效率低下的一個(gè)重要原因。大力整治社會(huì)信用秩序，維護(hù)良好的縣域金融生態(tài)環(huán)境應(yīng)成為西部縣域經(jīng)濟(jì)各級(jí)政府部門下一步工作重點(diǎn)。具體措施如下：一是加大宣傳力度，使廣大群眾認(rèn)識(shí)到誠(chéng)實(shí)守信對(duì)于建立良好金融環(huán)境的重要性；二是建立健全各項(xiàng)法律規(guī)章制度，加強(qiáng)縣域信用體系建設(shè)；三是對(duì)于農(nóng)村地區(qū)，要積極推進(jìn)信用鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、信用村和信用戶的評(píng)定工作，全面提升縣域信用水平，改善金融環(huán)境；四是加大懲罰機(jī)制建設(shè)，多角度提高失信違約人員的違約成本，對(duì)于惡意逃避金融債務(wù)行為予以堅(jiān)決打擊。

但由于在外作業(yè)的工程較為復(fù)雜，在對(duì)礦區(qū)露天數(shù)據(jù)采集過程中的定位點(diǎn)設(shè)置會(huì)過于松散，不能將礦區(qū)內(nèi)全部的地勢(shì)地貌作出總結(jié)，導(dǎo)致工程量的計(jì)算結(jié)果精度較低

。本文針對(duì)此類問題進(jìn)行重新探討，以露天工程量計(jì)算作為研究對(duì)象，通過密集點(diǎn)云方格網(wǎng)法設(shè)計(jì)露天工程量計(jì)算方法，以完成對(duì)礦業(yè)行業(yè)發(fā)展的理論支持。

1 基于密集點(diǎn)云方格網(wǎng)法露天礦工程量計(jì)算方法

1.1 多點(diǎn)定位采集并處理礦區(qū)數(shù)據(jù)

配電自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸有誤對(duì)配電系統(tǒng)供電可靠性的影響//羅鳳章,楊文濤,張?zhí)煊?王成山,魏冠元,姚良忠//(19):10

為驗(yàn)證此次設(shè)計(jì)的方法能夠在露天礦工程量計(jì)算中具有實(shí)際意義，采用實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法對(duì)礦區(qū)內(nèi)的場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)量，以所得結(jié)果與實(shí)際數(shù)值進(jìn)行比較，測(cè)試其是否能夠精確地完成劃定區(qū)域內(nèi)露天工程量。此次選取某省正在作業(yè)的露天礦作為樣本，在區(qū)域內(nèi)包含多種地勢(shì)，根據(jù)已經(jīng)驗(yàn)收的歷史數(shù)據(jù)在MATLAB測(cè)試平臺(tái)中導(dǎo)入數(shù)據(jù)，選擇多個(gè)點(diǎn)位的地貌特征，進(jìn)行11月份的采剝量匯總，具體數(shù)據(jù)如下表1所示。

1.2 基于密集點(diǎn)云構(gòu)建三維模型

公式中：已知采樣點(diǎn)表示為H(b

)；到選定區(qū)域內(nèi)的距離對(duì)應(yīng)權(quán)值表示為X(c

)。根據(jù)已知采樣點(diǎn)數(shù)值進(jìn)行權(quán)值加乘，并對(duì)所選擇的整體數(shù)據(jù)進(jìn)行求和處理，再去除權(quán)值數(shù)據(jù)之和。即可得到未知采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)反比數(shù)值。其中在反距離的加權(quán)插入過程中，權(quán)值與距離的反比值越小，則代表已知數(shù)據(jù)和未知數(shù)據(jù)越接近，能夠測(cè)得的數(shù)據(jù)就越真實(shí)。以差值法對(duì)地表現(xiàn)象進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)估，針對(duì)不同的空間變量(Z,M,K)可以得出其高程的最小值，以多項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，表達(dá)式為：

根據(jù)采集到的地物數(shù)據(jù)在對(duì)應(yīng)密集匹配結(jié)果中，分配好云點(diǎn)的對(duì)應(yīng)位置，通過密集云點(diǎn)的占比理論在劃定區(qū)域內(nèi)，構(gòu)建出對(duì)應(yīng)的地表三維模型

。將該模型模擬出最真實(shí)的礦區(qū)高程，在不同區(qū)域內(nèi)的測(cè)得數(shù)據(jù)為自變量，以加權(quán)差值法對(duì)已知的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)值進(jìn)行反比，設(shè)置單個(gè)數(shù)據(jù)d到采樣點(diǎn)的距離為l，想要得到此點(diǎn)的真實(shí)數(shù)據(jù)值X(d)，則需要在其中插入對(duì)應(yīng)權(quán)值n，表達(dá)式為：

根據(jù)表中內(nèi)容所示，在該礦區(qū)內(nèi)含有多種巖石種類，將其按照地勢(shì)劃分，該礦區(qū)內(nèi)包含山地和丘陵以及平地等三種地勢(shì)，每個(gè)類型的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)和驗(yàn)收數(shù)據(jù)均存在一定差數(shù)。為減少工程量的相對(duì)誤差，采用多種計(jì)算方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，在實(shí)驗(yàn)開始前選取兩組傳統(tǒng)計(jì)算方式作為對(duì)照，分別為斷面法和等高線法，通過現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)入模型在測(cè)試平臺(tái)內(nèi)分別輸入三組計(jì)算方法。

1.3 方網(wǎng)格法計(jì)算露天工程量

尤其對(duì)男孩子來講，他們是不能同時(shí)處理多個(gè)信息的，否則就會(huì)大腦直接NG，即使你說了再多的話，他們的大腦也不會(huì)做任何信息加工，這時(shí)溝通無異于對(duì)牛彈琴。如果你發(fā)火了，說出更多的氣話，他們就會(huì)閉緊嘴巴，不做任何反應(yīng)。所以，第一，我們不能同時(shí)給男孩布置很多項(xiàng)任務(wù)；第二，我們不能用很快的語速和男孩說很多話。

一般情況下網(wǎng)格法會(huì)根據(jù)實(shí)際地形，在繪圖過程中將比例尺寸設(shè)定在5m～50m不等的方網(wǎng)格中，以多次測(cè)得的高程數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)方格網(wǎng)的挖填土量，最終獲取整個(gè)礦區(qū)場(chǎng)地的總土方量數(shù)據(jù)值。在每個(gè)方網(wǎng)格內(nèi)均含有一定工程量，在所選定的區(qū)域內(nèi)按照不同邊長(zhǎng)比進(jìn)行分列，根據(jù)密集云點(diǎn)實(shí)測(cè)的高程數(shù)據(jù)，將結(jié)果導(dǎo)入擬建好的三維模型中。通過設(shè)定的劃分網(wǎng)格大小，將礦區(qū)內(nèi)的工程量安置在多個(gè)方格中，并對(duì)每個(gè)長(zhǎng)方體方格進(jìn)行圈定的體積計(jì)算，作為初次礦區(qū)劃定的工程量，連接每個(gè)方格累計(jì)的面積，即可得到整個(gè)礦區(qū)內(nèi)的總工程量。由于在密集匹配的數(shù)據(jù)能夠產(chǎn)生多個(gè)云點(diǎn)，因此將各個(gè)網(wǎng)格中的高程數(shù)據(jù)依次相加，通過平均值并會(huì)將其與高程相減，表達(dá)式為：

公式中：將方格網(wǎng)的高程設(shè)計(jì)數(shù)值用q來表示；初始落在網(wǎng)格中的云點(diǎn)個(gè)數(shù)用來表示；其中每個(gè)網(wǎng)格的行數(shù)和列數(shù)均不相同；在第w行第e列中的高程表示q

為，對(duì)應(yīng)的實(shí)際高程用q

表示。通過設(shè)定的方網(wǎng)格高程對(duì)每個(gè)長(zhǎng)方體所在面積進(jìn)行計(jì)算，按照長(zhǎng)方體體積計(jì)算公式獲取單個(gè)工程量，最終將多個(gè)網(wǎng)格數(shù)據(jù)相加，即全部方網(wǎng)格的工程量數(shù)值之和，為所在礦區(qū)的工程總量，表達(dá)式為：

（2）結(jié)晶法：取少量樣品，分別滴幾滴水，振蕩試管，結(jié)塊并放熱的是N a2CO3（N a2CO3粉末遇水生成含有結(jié)晶水的碳酸鈉晶體——水合碳酸鈉N a2CO3·xH2O）。

公式中：礦區(qū)總工程量計(jì)算數(shù)值用來表示；測(cè)量區(qū)的方網(wǎng)格數(shù)量用t來表示；其中還方網(wǎng)格的兩側(cè)邊長(zhǎng)等用y和p來表示。通過不同方網(wǎng)格內(nèi)的有效數(shù)據(jù)，在三維模型中對(duì)應(yīng)實(shí)際區(qū)域，以梯形和辛普森相結(jié)合的規(guī)則方式，對(duì)需要的工程量進(jìn)行實(shí)際計(jì)算即可。至此本文在設(shè)置數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)礦區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效采集和處理，根據(jù)密集點(diǎn)云的原理構(gòu)建三維的顯示模型，在方網(wǎng)格的劃分下對(duì)礦區(qū)內(nèi)的工程量進(jìn)行測(cè)量，完成基于密集點(diǎn)云方格網(wǎng)法的露天礦工程量計(jì)算方法設(shè)計(jì)。

在露天礦開采過程中需要對(duì)土地進(jìn)行有序開發(fā)，根據(jù)礦區(qū)內(nèi)工程量的精準(zhǔn)計(jì)算，能夠?qū)λ趨^(qū)域的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生顯著影響。由于礦區(qū)內(nèi)存在不同類型的地勢(shì)區(qū)間，在對(duì)開發(fā)區(qū)域的信息數(shù)據(jù)采集過程中，需要按照地形的起伏變化進(jìn)行點(diǎn)位篩選

。根據(jù)不同的定點(diǎn)方式，本次以最小人力耗費(fèi)為基礎(chǔ)，采用無人機(jī)傾斜攝影的技術(shù)，進(jìn)行高分辨率的數(shù)字定位，充分記錄不同區(qū)間內(nèi)地形的起伏特征。根據(jù)無人機(jī)的航拍路線，在同時(shí)段內(nèi)輸出的位置信息中，對(duì)攝影圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行有序采集和處理，進(jìn)行正向影像的靈活測(cè)量

。主要是在于無人機(jī)具有靈活且快速的航拍速度，在進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理基礎(chǔ)上，對(duì)多個(gè)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，以此進(jìn)行多個(gè)數(shù)據(jù)的分類和整合。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 選擇露天礦區(qū)數(shù)據(jù)

在定位點(diǎn)設(shè)置過程中需要分成三個(gè)部分：一是多為影響的聯(lián)合過程，在垂直獲取的影響數(shù)據(jù)中，結(jié)合POS采集系統(tǒng)對(duì)機(jī)器提供的多方位元素進(jìn)行處理，自動(dòng)完成同名地點(diǎn)和自由光束的平差匹配，使得各個(gè)選定區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)能夠在名稱內(nèi)，各自完成同名稱匹配結(jié)果。二是密度集數(shù)據(jù)的匹配，是指在數(shù)據(jù)采集過程中對(duì)多余的數(shù)據(jù)圖案進(jìn)行刪除，在準(zhǔn)確獲取同名坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)后，對(duì)地面對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匹配

。三是利用所得數(shù)據(jù)在地物表面形成初始模型，利用密集度云點(diǎn)理論對(duì)應(yīng)構(gòu)件三維模型，真實(shí)還原同名坐標(biāo)系中的原始數(shù)據(jù)。

公式中：數(shù)據(jù)點(diǎn)的空間坐標(biāo)表示為K，其中作為因變量K

作為能夠?qū)M合的地面進(jìn)行回歸參考，多個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的觀測(cè)值和預(yù)估值相接近時(shí)，表示數(shù)據(jù)與地面標(biāo)記物達(dá)到最佳匹配。再利用方格網(wǎng)法對(duì)需要丈量的地形劃分區(qū)間，將其按照復(fù)雜程度繪制成比例不等的方格，并在網(wǎng)格中設(shè)定固定邊長(zhǎng)，測(cè)量出網(wǎng)格所在區(qū)域內(nèi)的礦區(qū)工程量。

2.2 采集點(diǎn)布置過程

不同方法對(duì)露天礦區(qū)的計(jì)量效果不盡相同，以所包含的地勢(shì)為例，對(duì)產(chǎn)生的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史回放，通過三種計(jì)算方法對(duì)各個(gè)采集點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，一般情況下對(duì)采集點(diǎn)密度劃分越細(xì)致，所得到的數(shù)據(jù)越精準(zhǔn)，在保證每個(gè)地勢(shì)中均含有20個(gè)采集點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其所在密度進(jìn)行對(duì)比，具體情況如下圖1所示。

根據(jù)圖中內(nèi)容所示，不同地勢(shì)產(chǎn)生的密度值結(jié)果不同，隨著采集點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加，相對(duì)應(yīng)的密度值均有所下降，但本文方法下降的速度較為平緩。以平地為密度值最容易劃分的礦區(qū)地勢(shì)，本文方法產(chǎn)生的結(jié)果與兩組傳統(tǒng)方法向接近，但在丘陵和山地的地勢(shì)中，本文方式能夠布置的采集點(diǎn)密度要高于兩組傳統(tǒng)方法。綜合結(jié)果來看：在不同的地勢(shì)環(huán)境內(nèi)，本文方法均能夠合理地布置數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，且密度值能夠保持在相對(duì)精度中，具有實(shí)際測(cè)量的應(yīng)用效果。

2.3 實(shí)際計(jì)算結(jié)果分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證本文方法能夠?qū)Σ杉c(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，且在對(duì)應(yīng)礦區(qū)內(nèi)可以縮小相對(duì)誤差，提高選定礦區(qū)的工程量計(jì)算精度。以平地地勢(shì)的歷史數(shù)據(jù)作為對(duì)照，按照設(shè)置好的采集點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，多輪計(jì)算結(jié)果如下表2所示。

根據(jù)表中內(nèi)容所示，以實(shí)際驗(yàn)收為工程量衡量標(biāo)準(zhǔn)，三種計(jì)算方法下所得到的工程量數(shù)據(jù)出入較大。本文方法在對(duì)平原區(qū)域內(nèi)的工程量計(jì)算結(jié)果，均值分別為470120m

和11410121m

，與實(shí)際數(shù)據(jù)較為接近，基本不會(huì)產(chǎn)生誤差；兩種傳統(tǒng)方法所計(jì)算結(jié)果，分別為742434m

和11423027m

以及742451m

和10280949m

，更接近原始的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，與衡量標(biāo)準(zhǔn)仍存在誤差。綜合結(jié)果來看：根據(jù)實(shí)際礦區(qū)的驗(yàn)收工程量，以文中設(shè)計(jì)的方法能夠更加準(zhǔn)確地計(jì)算出總量結(jié)果，減少誤差所引起的精準(zhǔn)率降低的負(fù)面影響，具有實(shí)際應(yīng)用效果。

3 結(jié)束語

本文根據(jù)露天礦區(qū)內(nèi)的地勢(shì)結(jié)構(gòu)，利用無人機(jī)航拍基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集點(diǎn)定位，通過密集點(diǎn)云理論構(gòu)建三維可視模型以此設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)高程，分地點(diǎn)在方格網(wǎng)內(nèi)計(jì)算露天工程量，完成計(jì)算方法設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在選定的露天礦區(qū)內(nèi)，本文方法能夠?qū)Σ煌牡貏?shì)樣貌進(jìn)行采集點(diǎn)密度布控，所得工程量結(jié)果與驗(yàn)收值基本一致，具有實(shí)際礦山作業(yè)意義。但由于本人時(shí)間有限，在測(cè)試過程中僅對(duì)平地進(jìn)行了多輪驗(yàn)證，其他地勢(shì)的實(shí)際值沒有進(jìn)行對(duì)比，所得結(jié)果具有一定偏差性。后續(xù)研究中會(huì)展開不同地勢(shì)下的工程量對(duì)比，得出更加科學(xué)的計(jì)算方法用于礦業(yè)開采，為我國(guó)的礦山事業(yè)發(fā)展提供理論支持。

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