-МЕТОДИЧЕСКИЕ-

УКАЗАНИЯ

по составлению горной графической документации рекультивации земель после ликвидации шахты (разреза)

МОСКВА

2006

ителя Федерального же (Росэнерго)

В М Шалое 23 сентября 2005 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ

по составлению горной графической документации рекультивации земель после ликвидации шахты (разреза)

МОСКВА ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА» 2006

3.2.    Технологическая схема изготовления маркшейдерской документации в растровой форме, в том числе и при ликвидации шахт, показана на рис. 2. В схеме предусмотрена автоматизация процесса цифрования маркшейдерских планов путем сканирования расчлененных по цветам оригиналов плана. Такие оригиналы ранее были изготовлены на горных предприятиях путем издательского черчения на пластике при подготовке к офсетной печати. Расчлененные оригиналы плана на экране монитора компьютера воспроизводятся соответствующим им цветом, совмещаются и образуют многоцветное изображение электронного маркшейдерского плана в системе координат, принятом на горном предприятии.

3.3.    Для получения векторного плана горных выработок процесс 3 на рис. 2 заменяют векторизацией сканированного растрового изображения на экране монитора компьютера с оснащением векторизованного изображения условными знаками из классификатора и новыми полиграфическими надписями.

Для работы с планом программный продукт содержит классификатор формализованных маркшейдерских условных знаков, специальную базу семантических данных по объектам плана, графический редактор для формирования условных знаков, не вошедших в классификатор, и редактор пополнения плана.

Для оперативного формирования содержания маркшейдерского плана горных выработок, а также для составления специализированных планов условные знаки размещают по слоям. В отдельных слоях может быть помещена информация по геодинамике, гидрогеологии или геохимии. Информация, по решению пользователя, может быть совмещена (расчленена) с планом поверхности, планом подземных коммуникаций и т.д.

4. СОСТАВЛЕНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ПЛАНОВ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

4.1. В зависимости от размеров участка съемки, требований заказчика и экономической целесообразности топографическую съемку земной поверхности выполняют методами тахеометрической или аэрофототопографической съемки. В обоих случаях при

11

составлении цифровых топографических планов используют программное обеспечение с элементами геоинформационных систем или CAD приложений, например, CREDO, PHOTOMOD, AutoCad-Land, ТАЛКА, Mapinfo, Arcinfo, Intergraph и т.д.

4.2. При аэрофототопографической съемке параметры аэрофотосъемки, плотность и точность съемочного геодезического обоснования регламентируются требованиями инструкций [4, 5], либо устанавливаются в результате предрасчета точности, выполняемого методом математического моделирования местности, аэрофотосъемки и сети пространственной фототриангуляции с вычислением стандартов погрешностей координат определяемых точек [7].

4.3.    При использовании материалов аэрофотосъемки топографическая основа поверхности ликвидируемого горного предприятия может быть представлена в виде цифрового векторного топографического плана, цифровой модели рельефа и цифрового ортофотоплана поверхности. Цифровой векторный топографический план составляют с использованием аналого-аналитических аналитических, или цифровых фотограмметрических систем (ЦФС). Для составления ортофотоплана, полезного для обеспечения экологического мониторинга территории ликвидируемого горного предприятия, предпочтительнее использовать ЦФС, на-пимер, PHOTOMOD [8].

4.4.    ЦФС представляет собой компьютер с набором фотограмметрических и сопутствующих программ, а также с периферией, включающей устройство для сканирования снимков, устройство управления трехмерным курсором и со средствами вывода (принтер, плоттер).

Комплекс программ, входящих в ЦФС, обеспечивает следующие основные этапы фотограмметрических построений:

а)    внутреннее ориентирование снимков;

б)    взаимное ориентирование снимков (построение свободной

фотограмметрической сети);

в)    геодезическое ориентирование фототриангуляционной сети (одиночная модель, маршрутная и блочная сети);

г)    стереоскопическую рисовку контуров и рельефа;

д)    построение цифровой модели рельефа;

е)    построение ортофотоплана.

12

Кроме того, в ЦФС входит комплекс сопутствующих программ, обеспечивающих цифрование снимков и возможность измерения координат точек цифрового изображения, в том числе масштабирование изображения, автоматическое коррелирование двух соответственных изображений, управление пространственным курсором, ГИС приложение с соответствующим набором условных знаков и т.д.

Для построения по аэрофотоснимкам цифрового векторного плана и цифрового ортофотоплана необходимо выполнить цифрование аэрофотоснимков и работы по этапам а—е, приведенным выше.

Использование цифровых копий аэрофотоснимков для создания топографических планов предоставляет пользователю дополнительные удобства и дополнительные возможности по сравнению с существующими классическими способами обработки аэрофотоснимков. Существенно меняется и методика их обработки, которая определяется программной системой, применяемой при работе с цифровыми снимками.

4.5. Цифрование фотоизображений — первый этап технологии цифровой обработки стереофотограмметрической съемки, во многом определяющий качество результатов обработки и эффективность процесса в целом, выполняют методом сканирования. Основные требования, предъявляемые к сканированию, — обеспечить необходимую геометрическую точность и фотографическое качество цифрового изображения.

Геометрическая точность обеспечивается, во-первых, установкой необходимого уровня разрешающей способности сканера, во-вторых — минимизацией, по возможности, геометрических искажений, возникающих в процессе сканирования.

Фотографическое качество достигается посредством манипулирования уровнем яркости и контрастности изображения, а также выбором режима цветопередачи. Эти манипуляции можно осуществить как в процессе сканирования с помощью программных средств, управляющих сканером, так в последующем по-средствами специализированных графических редакторов. Предпочтение следует отдать первому варианту, так как он позволяет избежать значительных дополнительных затрат времени, связанных с многократной загрузкой цифровых изображений в память

13

компьютера и сохранением преобразованных снимков на внешних запоминающих устройствах. Если для удобства дальнейшей обработки цифровой снимок требуется развернуть, отобразить зеркально, превратить негатив в позитив или наоборот, то эти операции также целесообразно совместить со сканированием.

Разрешение сканирования выбирают в зависимости от целей последующей обработки. При обработке с целью составления топографических планов достаточно сканировать снимки с разрешения 800 dpi. Завышать уровень разрешения сверх необходимого нецелесообразно, так как это приводит к росту объема хранимой информации и создает трудности в работе.

Для минимизации геометрических искажений цифрования либо используют специализированные высокоточные фотограмметрические сканеры, либо в случае использования полиграфического сканера, применяют коррекцию цифрового изображения с помощью специальных программ, входящих в ЦФС.

Минимизация геометрических искажений достигается точным соблюдением требований инструкции для конкретной модели сканера, в частности, расположением сканируемою материала на рабочем столе с учетом фокусировки оптической системы сканера.

Дзя компенсации искажений, возникающих при сканировании, используют специальную технология коррекции, которая включает сканирование калибровочной сетки, расчет поля искажений сканера, совмещение поля искажений с фотоизображением объекта съемки, коррекцию цифрового изображения с помощью специальных корректирующих программ, входящих в состав ЦФС.

4.6. Внутреннее ориентирование снимков выполняют для приведения измерений в систему координат фотосъемочной камеры и исключения погрешностей, вызванных деформацией снимка. Дхя этого вводят следующие параметры съемочной камеры:

•    фокусное расстояние;

•    координаты главной точки;

•    координаты координатных меток прикладной рамки съемочной камеры или паспортные расстояния между противоположно расположенными координатными метками по направлениям ОХ и ОУ.

14

Численные значения этих параметров вводят для каждой камеры в каталог съемочных камер. При работе с конкретным проектом указывают камеру, которую использовали при съемке.

Для внутреннего ориентирования, каждого снимка, измеряют монокулярно координаты X и у, изобразившихся на нем координатных меток съемочной камеры.

Программой предусмотрены три варианта преобразования цифрового изображения:

•    ортогональное;

•    аффинное;

•    проективное.

При топографической съемке выбирают аффинное преобразование.

4.7. Взаимное ориентирование цифровых снимков выполняется при работе в режиме построения свободной фотограмметрической сети. По сравнению с классическими способами обработки аэрофотоснимков, использование для решения этой задачи их цифровых копий, предоставляет пользователю целый ряд дополнительных удобств, которые позволяют существенно ускорить весь процесс построения свободной фотограмметрической сети, быстро выбрать наилучший вариант, в любой момент вернуться к обработанным ранее стереопарам без потери времени и самих измерений, выполнить на них дополнительные измерения, перемерить или удалить старые.

После инициализации режима построения свободной фотограмметрической сети на экран выдаются изображения левого и правого снимков той стереопары, которую выбрал пользователь. Для выполнения взаимного ориентирования стереопары измеряют не менее восьми соответственных точек, расположенных равномерно по площади снимка. Процесс выбора и измерения таких точек не требует много времени и поэтому желательно на каждой стереопаре не менее 12—15 точек. Классическое стандартное расположение точек для решения задачи взаимного ориентирования на снимках — обязательно.

Соответственными точками называют одноименные точки, расположенные на изображениях левого и правого снимков. Для выбора такой пары курсор мыши устанавливают на предполагае-

15

УДК 622:528.4:528.93

Министерство промышленности и энергетики РФ Федеральное агентство по энергетике ООО «Центр маркшейдерии и геомеханики»

Методические указания по составлению горной графической документации рекультивации земель после ликвидации шахты (разреза). — М.: Издательство «Горная книга», 2006. — 32 с.

Приведен перечень основной горной [рафической документации, передаваемой на хранение в федеральные и муниципальные организации после ликвидации (консервации) горною предприятия и рекультивации земель, нарушенных горными работами. Изложены технические требования к документации и методика составления (пополнения) маркшейдерских планов горных выработок, топографических планов территории хозяйственной деятельности ликвидируемого горного предприятия и топографических планов земной поверхности, нарушенной горными работами, после выполнения рекультивации. Рассмотрены вопросы перевода документации в новую государственную систему координат 1995 года.

Ил. 2, табл. 1, список лит. 10.

ВВЕДЕНИЕ

Комплекс мероприятий, выполняемых при ликвидации (консервации) горных предприятий, регламентируется, в основном, инструкциями [1,2].

Одним из основных мероприятий является составление горной графической документации, передаваемой на хранение в федеральные и муниципальные организации, однако, технические требования к документации, способы и методика ее составления отсутствуют в перечисленных выше инструкциях.

Для восполнения этой проблемы разработаны настоящие «Методические указания...», в которых приведены:

•    перечень передаваемой на хранение основной горной графической документации;

•    предъявляемые к документации технические требования; способы и методика пополнения (обновления) и составления маркшейдерских планов горных выработок, топографических планов земной поверхности на территории хозяйственной деятельности ликвидируемого горного предприятия, исполнительных топографических планов работ по рекультивации земель, нарушенных горными работами;

•    способы перевода документации в новую государственную систему координат 1995 года.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. При ликвидации (консервации) горного предприятия и рекультивации земель, нарушенных горными работами, выполняют:

•    пополнение маркшейдерских планов горных выработок;

•    обновление топографических планов земной поверхности территории производственной деятельности горного предприятия;

•    исполнительную топографическую съемку участков рекультивации земель, нарушенных горными работами.

1.2.    Пополнение маркшейдерских планов горных выработок выполняют методами инструментальной съемки в соответствии с требованиями инструкции по производству маркшейдерских работ [3].

1.3.    Топографические планы земной поверхности территории производственной деятельности горного предприятия обновляют методами аэрофототопографической, тахеометрической съемки в соответствии с требованиями инструкции [4] по топографической съемке и инструкции [5] по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов.

1.4. Точность съемки объектов рекультивации (карьерные выемки, отвалы вскрышных пород, терриконики, траншеи, мульды оседания, провалы и т.д.), а также исполнительной топографической съемки после производства работ по рекультивации нарушенных земель, определяется направлением рекультивации, при этом масштаб съемки и высота сечения рельефа принимаются следующими:

•    для сельскохозяйственного, рекреационного и строительного направлений — 1:1000 или 1:2000 с высотой сечения рельефа 0,5 или 1,0 метра;

•    для водохозяйственного, рыбохозяйственного, лесохозяйственного, природоохранного и санитарно-гигиенического направлений — 1:2000 или 1:5000 с высотой сечения рельефа 1,0 или 2.0 метра.

4

1.5.    Горную графическую документацию, составленную в условной системе координат или в системе координат 1942 года, переводят в государственную геодезическую систему 1995 года (СК-95); новые съемки выполняют в системе СК-95.

1.6.    Горную графическую документацию на твердом носителе (планшеты, картографическая бумага высшего качества) и в электронном виде передают на хранение в федеральные и муниципальные органы. Перечень горной графической документации, передаваемой на хранение при ликвидации горного предприятия, регламентируется инструкцией [3] и представлен в приложении А.

1.7.    При составлении горной графической документации используют:

•    автоматизированную технологию, когда маркшейдерскую документацию составляют в автоматическом режиме по данным цифровой маркшейдерской модели, полученной в результате обработки инструментальной съемки горных выработок;

•    растрово-векторную технологию, когда векторный план горных выработок составляют в результате векторизации растрового компьютерного изображения маркшейдерского плана горных выработок;

•    составление цифровых топографических планов земной поверхности с применением геоинформационных технологий и CAD приложений, например, ТАЛКА, DELTA, Map-info, Arcinfo, Erdas и т.д.

2. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ СОСТАВЛЕНИЕ МАРКШЕЙДЕРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

2.1. Пространственно-геометрическая информация горного предприятия включает маркшейдерские и геологические данные. Поэтому для информационного обеспечения задач МПК была разработана Цифровая Модель Карьера (ЦМК) состоящая из двух компонент: Цифровой Маркшейдерской Модели (ЦММ) и Цифровой Геологической Модели (ЦГМ).

5

Информационно-технологическая схема решения горных шдач с исполыоаанием маркшейдерской и геологической моделей карьера

ЦММ по составу и структуре соответствует плану горных выработок. Она включает в себя информацию о рельефе, коммуникациях, зданиях, и сооружениях. ЦГМ построена на основе геологической информации вертикальных разрезов. На рис. 1 приведена информационно — технологическая схема решения горных задач с использованием маркшейдерской и геологической моделей карьера, включающая задачи горных приложений, которые решаются с использованием ЦМК (ЦММ и ЦГМ).

2.2. Формирование и пополнение ЦММ выполняют по данным маркшейдерских съемок или маркшейдерских планов горных выработок.

Обработка стереофотограмметрической съемки как наземной, так и аэро, реализована на базе аналоговых фотограмметрических приборов, подключаемых к ПЭВМ через различные варианты интерфейсных устройств (гибридные системы), а также на базе аналитических фотограмметрических рабочих станций.

Регистрация данных с фотограмметрического прибора под управлением МПК «Карьер» отображается графически на экране ПЭВМ. Результаты обработки снимков на цифровых и аналитических системах импортируются в структуру съемки МПК «Карьер».

Для аналого-аналитических систем на базе аналоговых приборов (Stereoautograph Topocart, Technocart и Stereometrograph) предусмотрена гибкая система корректирования и геодезического ориентирования фотограмметрической модели.

Ввод и обработка данных тахеометрической съемки выполняются в режиме табличного диалога с вычислением плановых координат и высот переходных точек и пикетных точек съемки. При работе с электронными тахеометрами ввод данных производится автоматически.

Ввод графической информации с маркшейдерского плана выполняется в режиме табличного диалога без использования дополнительного внешнего оборудования (дигитайзера или сканера).

Результаты обработки всех видов съемок объединяются в единой информационной структуре, называемой «Съемка», рис. 1.

7

2.3.    Данные, содержащиеся в структуре «Съемка», служат как для исходного заполнения ЦММ, так и для ее пополнения. При отсутствии ЦММ карьера информационная структура «Съемка» просто реорганизуется в структуру ЦММ. При наличии ЦММ, ее пополнение выполняется по следующему правилу’: сначала из ЦММ удаляется вся информация, лежащая внутри контуров замещения (если таковые есть), затем то, что осталось объединяется со съемкой, образуя пополненную модель. Пополненная модель существует одновременно с исходной моделью и может выводиться на графику. Если при анализе результатов пополнения обнаруживаются ошибки, их можно исключить в режиме редактирования и выполнить пополнение заново. Ошибки, обнаруженные в самой модели, можно исправить в режиме графической редактуры.

2.4.    После того, как пополненная модель принята, выполняется фиксация — удаление съемки и замена старой модели пополненной.

В процессе съемки многие линии приходится снимать по частям. Во время обработки материалов стереофотограмметрической съемки это происходит при попадании линии на две и более стереопары, а при обработке тахеометрической — при съемке линии с нескольких стоянок. Кроме того, во время пополнения происходит замена устаревших фрагментов линий новыми. Для восстановления целостности таких линий в МПК предусмотрена автоматическая процедура склейки линий. Автоматически объединяются только достаточно близкие друг к другу' концы линий. Остальные линии можно объединить с помощью графических средств редактуры.

2.5.    Формирование графической маркшейдерской документации выполняется на основе информации, содержащейся в ЦММ. Особенностью предлагаемых средств формирования графической документации является то, что они полностью обеспечивают автоматическое размещение немасштабных условных знаков и надписей высотных отметок, исключая наложение их друг на друга. Это позволяет за считанные минуты формировать план горных выработок произвольного масштаба и ориентации.

Пользователь имеет возможность изменять нагрузку и правила рисовки условных знаков и высотных отметок, задавать со-8

став сопровождающей табличной информации (для профилей), заказывать совмещение на планах и профильных сечениях ситуации на две даты съемки. Последнее можно использовать для оценки правильности выполненного пополнения ЦММ.

2.6. Технология реализована в маркшейдерском программном комплексе «КАРЬЕР» [6] и обеспечивает:

•    автоматическую регистрацию измерений в ПЭВМ и предварительную обработку материалов аэрофотосъемки и наземной стереофотограм.метрической съемки карьеров при использовании аналоговых фотограмметрических приборов;

•    автоматизированную обработку материалов тахеометрической съемки карьеров;

•    импорт данных цифровых тахеометров;

•    импорт данных съемки с аналитических и цифровых фотограмметрических рабочих станций;

•    дигитализацию маркшейдерских планов карьеров;

•    формирование, хранение и автоматическое пополнение цифровой маркшейдерской модели карьера;

•    автоматическое формирование маркшейдерских планов и профилей (масштаб, ориентирование, нагрузка, фрагментация определяются пользователем);

•    вывод графических документов на различные принтеры и графопостроители;

•    экспорт графических документов в файлы формата DXF;

•    автоматическое и интерактивное вычисление объемов выемки и насыпи.

3. РАСТРОВО-ВЕКТОРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СОСТАВЛЕНИЯ ГОРНОЙ ГРАФИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

3.1. Технология основана на централизованном применении современной компьютерной техники и включает:

•    ГИС-пакет для создания планов в цифровом виде: высококачественный рулонный сканер формата ДО (черно-белый): стру йный плоттер многоцветной печати формата АО;

•    персональные компьютеры.

9