近景数字摄影测量技术在露天矿边坡监测中的应用

　　摘要：随着矿产资源越来越广泛的开发，而露天矿也越来越多的向深部进行开采，因此形成了越来越多的高边坡。对于露天矿而言，其采场边坡和排土场边坡的稳定是露天矿进行安全开采的保证，然而，其稳定性的表征主要是边坡的位移增量，由此可见，矿边坡位移增量的测定就显得尤为重要，而近景数字摄影测量技术也得到了越来越广泛的应用。因此，本文将对近景数字摄影测量技术在矿边坡位移增量测定中的应用进行简要分析。

　　关键词：近景数字摄影测量;矿边坡;位移增量测定

　　Abstract: with the development of mineral resource is more and more widely, but also more and more open to the deep exploitation, and thus formed the more and more high slope. For open pit is concerned, its mining slope and the stability of the dump slope is open pit mining safety guarantee, however, the stability of the displacement of the slope is mainly characterized incremental, therefore, the determination of incremental ore slope displacement is particularly important, and a close range digital photography measurement technology also have been applied more and more. Therefore, this article will close range of digital photography measurement technology in mine slope displacement incremental determination of paper analyzed the application.

　　Keywords: close range digital photogrammetry; Mine slope; Displacement incremental determination

　　我国是露天开采矿石较多的国家之一，而随着露天矿越来越广泛的开采，也形成了越来越多的矿山边坡。但是，由于露天矿山的不断延深，矿山边坡也逐渐增高、变陡，从而也使得发生滑坡事故的可能性增大。除此之外，其排土场的高度也在不断的增高，而在受到堆放体积、松散度、人为因素以及强降雨天气的影响时，矿边坡的稳定性也将会受到威胁。所以，为了确保矿边坡的稳定性，对其进行实时、快速、有效的监测是必不可少的一项工作。矿边坡位移增量测定就是对矿边坡的位移进行实时、快速、有效的监控，了解矿边坡表面的位移及变化，以找出可能出现滑坡的方位与范围，并及时的采取措施，从而保证矿山进行安全和稳定的生产。

　　一、 概述近景数字摄影测量技术

　　近景数字摄影测量技术是摄影测量技术发展至今的最高阶段，它是基于数字影像与摄影测量的基本原理，将计算机技术、数字影像处理技术、影像匹配等多门学科的理论与方法相结合而成的矿边坡增量位移监测技术。数字摄影测量处理的原始信息主要是数字影像，对于目前而言，得到数字影像常用的方法是对专业光学摄影机拍摄的相片进行扫描，使其数字化。

　　(一) 近景数字摄影测量技术的优点

　　数字摄影测量技术具有模拟和解析摄影测量技术所无法比拟的优势和特点，它具有一下几个优势：

　　1. 投影方式为数字投影，能够更精确的进行坐标转换和一系列计算;

　　2. 使用的设备简单，操作容易，计算方便、快捷;

　　3. 数字摄影测量技术的自动化程度较高;

　　4. 最终产品为数字化形式，便于进行编辑或其他操作，而且原始信息的保存更为方便。

　　(二) 近景数字摄影测量技术的测量计算原理

　　近景数字摄影测量技术一般都是基于共线条件方程式的近景像片解析处理方法来进行测量计算的。它是解析近景摄影测量中最重要而且使用最为广泛的一种运算方式。所谓的共线条件方程式主要是描述摄影中心、像点以及物点位于一条直线上的关系式，可以用于计算测量过程中的未知数，如外方位元素、内方位元素、系统误差等。

　　二、 矿边坡位移增量的测定

　　我国是露天开采矿石较多的国家之一，而随着露天矿越来越广泛的开采，也就形成了越来越多的矿山边坡。在露天矿山开采不断延深的情况下，矿边坡增高、变陡的情况也逐渐严重，从而就容易引起滑坡等事故。矿山边坡的稳定性问题严重影响着矿山的安全生产，因此，加强矿山边坡位移增量监测与稳定性的分析是必不可少的一项工作。对矿边坡位移增量进行测量与检测主要可以达到以下几个目的：①对施工过程中矿边坡的稳定程度进行评价，并做出有关的报告，为业主、施工方以及监理提供预报数据，对可能出现的危险及时进行报警，以确保矿山的安全生产;②为预测预报以后矿边坡位移、变形提供依据，从而及时采取防灾措施;③为进行有关位移反分析以及数值模拟计算提供参数。

　　目前，进行矿边坡位移增量测量的方法有很多种，如大地观测法、仪表观测法、GPS观测法以及近景数字摄影测量法等。而近景数字摄影测量法是近几年来进行矿边坡位移增量测量过程中使用最广泛的一种方法。

　　三、 近景数字摄影测量技术在矿边坡位移增量测量中的应用

　　摄影测量是从最初的模拟摄影测量到解析摄影测量再到现在的数字摄影测量的一个发展过程。最初的模拟测量是采用物理的投影方式，而随后出现的解析摄影测量就是用数字投影来代替物理投影。对于近景数字摄影而言，在前两者的基础上又有了很大的进步，它是利用电子计算机实时地进行共线方程的解算，从而交会被摄物体的空间位置，该测量方式也是采用的数字投影，同时让计算机自动解算的操作方式。

　　采用近景数字摄影测量矿边坡位移增量主要分为两个部分，一是外业测量，二是将测量结果进行软件对比分析。采用近景数字摄影测量技术进行矿边坡位移增量的外业测量时主要是进行数据的采集，而将测量结果进行软件对比分析主要是进行数据与图像的处理。近景数字摄影测量技术利用计算机视觉和数字近景摄影测量的原理，实现了全自动数字近景摄影测量，提高了矿山开采的效率。近景数字摄影测量技术在工程测量中主要是通过地面摄影和少量的外业控制点，然后经过影像匹配和空中三角测量获取所摄目标的密集点云。在获得了所摄目标的点云后即可用其生成DEM、正射影像和三维景观图，并且还能够自动生成等高线。利用近景数字摄影测量技术测量矿边坡的位移增量时，获得了边坡的点云和DEM后可以采用两种方法实现对边坡变形的测量。一种是基于点的检测，另一种是采用专用的DEM比较模块。对于基于点的检测而言，在摄影之前，首先要在重点监护区设置好标志点，然后就可以在立体模块中通过增加同名点的方式来获取标志点的坐标。另外，不同时段摄影之前所选择的标志点时，也将会得到不同时期的变形情况。采用专用的DEM比较模块来实现边坡位移增量测量主要是将前后两次摄影所生成的DEM文件相减，从而获得前后两次边坡变形后的体积变化情况以及边坡上最大点的变形值，而且，利用DEM相减后的影像可以很直观的看到边坡的变化情况。

　　近景数字摄影测量技术在测量边坡位移增量过程中的应用也越来越广泛，我们所提到的两种测量方式都可以很好的观测到边坡位移的变化情况，从而及时预防边坡可能出现的事故，确保其稳定性。

　　四、 近景数字摄影测量技术系统功能

　　近景数字摄影测量技术的主要模块包括：相机检校、工程管理、空三匹配、控制点量测、整体平差、加密匹配、生成点云、立体编辑、DEM编辑、测区拼接、测区整体平差、DEM比较等。各模块在矿边坡位移增量的测量中都起着非常重要的作用，如：空三匹配主要是匹配加密点，整体平差主要是利用自检校光束法平差同时解算影像内、外方位元素和加密点的物方位坐标等。

　　五、 结语

　　高陡边坡的稳定性问题严重威胁着矿山的安全生产以及技术经济效益，因此，加强矿边坡稳定性的监测具有非常重要的意义和价值。近景数字摄影测量技术是摄影测量技术发展至今的最高阶段，也是矿边坡位移增量测量中使用最为广泛的一种测量技术。随着今后露天矿开采的增多，近景数字摄影测量技术在矿边坡位移增量测量中也将得到进一步的应用。

　　参考文献：

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　　[2]杨彪.基于普通数字影像的近景摄影测量技术研究与应用——摄影地质编录信息系统开发[D].河海大学,2004.

　　[3]刘楚乔.边坡稳定性摄影监测分析系统研究[D].武汉理工大学,2008.

　　[4]王小云.浅析数字摄影测量技术与地质录编技术[J].科技资讯,2009,(23):72～72.

　　作者简介：于诗深(1984- )，男，辽宁庄河人，测量助理工程师， 2007年毕业于辽宁工程技术大学测绘工程专业，工学学士，现在内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司地质勘探公司从事矿山测量工作。身份证号码：210283198410272218;