В современных исследованиях оба метода рассматриваются как взаимодополняющие инструменты мониторинга деформаций, а автоматизированная обработка разновременных облаков точек позволяет выделять зоны оседаний, оползневых процессов, наклонов и кривизны поверхности. В статье предложен расчётный подход к объединению результатов двух методов, рассмотрены показатели смещений, скоростей деформаций и интегрального индекса риска, а также приведён иллюстративный пример оценки перехода от стабильного состояния к опасному.
Abstract: The article addresses the assessment of deformations of quarry walls and waste dumps based on the integration of terrestrial laser scanning and photogrammetry data used in near-real-time monitoring. Terrestrial laser scanning provides dense point clouds and highly accurate geometric description of pit walls, benches and dumps, while UAV-based photogrammetry enables rapid coverage of large areas and records texture-related indicators of cracking and local displacements. Current studies treat both methods as complementary monitoring tools, and automated processing of multi-temporal point clouds makes it possible to delineate subsidence zones, landslide processes, surface tilts and curvature anomalies. The paper proposes a calculation framework for combining the outputs of the two methods, considers displacement, deformation-rate and integrated hazard indicators, and presents an illustrative case showing the transition from a stable to a hazardous state.
Keywords: quarry wall, waste dump, deformation, laser scanning, photogrammetry, real-time monitoring, point cloud, geomechanical hazard, UAV, deformation risk index.
Введение
Контроль деформаций бортов карьеров и отвалов относится к числу ключевых задач геомеханического обеспечения открытых горных работ, поскольку развитие смещений, трещинообразования и оползневых процессов непосредственно влияет на промышленную безопасность, устойчивость откосов и непрерывность добычи. Классические маркшейдерские методы обеспечивают высокую точность точечных наблюдений, однако для быстро меняющейся геометрии карьерных откосов и отвалов всё большее значение приобретают технологии, дающие сплошное пространственное описание поверхности — наземное лазерное сканирование и фотограмметрия.
Наземное лазерное сканирование позволяет получать облака точек высокой плотности на расстояниях до нескольких километров и использовать их для построения цифровой модели поверхности, расчёта объёмов, профилей, структурных линий и мониторинга деформаций. Фотограмметрия, в том числе с применением беспилотных воздушных судов, обеспечивает быстрое обновление модели объекта и дополнительную информацию о морфологии поверхности и трещинной структуре, что особенно важно для выявления опасных участков. В современных алгоритмах обработки данных основное внимание уделяется сравнению разновременных облаков точек и автоматизации расчётов смещений, наклонов и кривизны, пригодных для оперативного предупреждения об опасных деформациях [1-4].
Цель статьи — разработать и продемонстрировать подход к оценке деформаций бортов карьеров и отвалов на основе интегрированного использования данных лазерного сканирования и фотограмметрии в режиме реального времени, включая расчёт показателей смещения, скорости деформации и индекса риска.
Методы
Информационная база и измерительная схема
В опубликованных исследованиях наземное лазерное сканирование рассматривается как эффективный инструмент мониторинга бортов, откосов, уступов и отвалов, в том числе в суровых климатических условиях и на крупных открытых горных выработках. Для фотограмметрического сопровождения используются данные аэрофотосъёмки с БВС, которые позволяют оперативно получать трёхмерную модель больших участков и затем сопоставлять её с эталонной поверхностью или лазерным облаком точек.
Типовая схема мониторинга включает: (1) формирование базовой поверхности, (2) повторные циклы сканирования и фотограмметрии, (3) совмещение наборов данных в единой системе координат, (4) расчёт разностей по высоте и пространственным смещениям, (5) выделение зон превышения порогов по смещению и скорости деформации. Такой подход позволяет анализировать не отдельные реперы, а всю потенциально опасную площадь объекта, что особенно важно для протяжённых бортов карьеров и тел отвалов.[1-3]
References
1. Арно В.В., Колесниченко Е.П., Гарифулина И.Ю, Миккельсен Е.А. Сканирующая тахеометрия в решении маркшейдерских задач при подземной отработке месторождения «Перевальное». Горная промышленность. 2025 № 3 С.40–44. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-3-40-44 EDN: MWJVKL2. Курбатова В. В. Аппроксимация методики наземной лазерно-сканирующей тахеометрии к съемке подземных выработок // Вектор ГеоНаук. 2018. Т. 1. № 3. С. 40-52.
3. Курбатова В. В. Валидность сканирующей тахеометрии в решении комплекса маркшейдерских задач // Вектор ГеоНаук. 2018. Т. 1. № 1. С. 8-23.
4. Brown, A., Williams, C. Advances in Scanner Technology for Geological Surveys in Mining Operations. //Journal of Geospatial Engineering. 2020. Vol. 15(1). Р. 32-45.
5. Использование технологии лазерного сканирования для наблюдения за состоянием устойчивости прибортовых массивов / Ф. К. Низаметдинов, Е. Н. Хмырова, О. Г. Бесимбаева, Н. Ф. Низаметдинов, Е. А. Олейникова // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2016. XII Междунар. науч. конгр.: Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 18–22 апреля 2016 г.). – Новосибирск : СГУГиТ, 2016. Т. 2. – С. 156–160.
6. Исследование процесса деформирования прибортового массива качарского карьера на основе внедрения инновационных технологий / Е. Н. Хмырова, О. Г. Бесимбаева, Е. А. Олейникова, Е. А. Токкужин // Горные науки и технологии. – 2016. – № 4. – С. 10–20.
7. Решение горно-геометрических задач с использованием программ 3D-моделирования на месторождениях Казахстана / Е. Н. Хмырова, О. Г. Бесимбаева, Е. А. Олейникова, Н. А. Имранова, Р. В. Синяк // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр.: Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия»: сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 13–25 апреля 2015 г.). – Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 2. – С. 175–180.
8. Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Бесимбаев Н. Г. Анализ точности инструментальных наблюдений // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. – 2014. – № 5. – С. 15–18.