在空间数据采集环节,模拟对矿区进行实地踏勘,采用无人机测绘手段,获取实验区光学遥感影像、LiDAR点云数据,并重点认知数据采集流程。
主要交互性操作步骤包括:
操作目的:认知无人机、LiDAR等仪器设备组成、构造、名称、功能和使用步骤等,培养学生的观察学习能力。
操作过程:在虚拟环境中通过点击查看无人机、LiDAR等仪器设备及相关知识点。
操作结果:无人机、LiDAR等仪器设备的全方位展示。
操作目的:掌握无人机航线设计原理,了解相关技术参数,包括航高、旁向重叠度、航向重叠度等;学习和巩固航测内外业规范,包括《低空数字摄影测量外业规范》《低空数字航空摄影测量内业规范》《无人机数字航空摄影测量与遥感外业技术规范》相关知识;重点考核学生对无人机航测内外业规范的掌握程度。
操作过程:根据实际需要的地面分辨率,设置无人机航高、航速、旁向重叠度、航向重叠度,生成无人机航线。
操作结果:依据输入相关航线参数,自动生成无人机航线并叠加在影像上。
操作目的:掌握光学影像和LiDAR点云数据采集的原理,熟悉无人机LiDAR点云数据和遥感影像数据采集过程。
操作过程:
光学影像采集:点击页面左侧【光学传感器】,点击无人机遥控器开关按钮,开始光学影像采集。数据采集过程中,可点击【获取飞行结果】,查看存档的光学遥感影像数据。
LiDAR点云数据采集:点击页面左侧【激光雷达】,点击无人机遥控器开关按钮,开始采集数据。数据采集过程中,可点击【获取飞行结果】,查看存档的LiDAR点云数据。
操作结果:光学遥感影像和LiDAR点云数据采集完成并存储于系统中。
操作目的:掌握数据几何校正的原理、同名控制点的概念及选取原则,熟悉数据几何校正的流程。
操作过程:
同名控制点选取:观察地形图和光学遥感影像,选择至少三组同名控制点。若同名控制点选取错误,点击【删除】,删除相应的同名控制点。
校正预览:点击【几何校正效果预览】,查看校正后光学遥感影像。若同名控制点选取错误,点击【删除】,删除错误的同名控制点(红色线框内),重新选取。
校正结果保存:在数据几何校正效果预览页面,点击【保存数据】。
操作结果:几何校正后的光学遥感影像保存于系统中。
操作目的:掌握遥感数据拼接的原理和过程。
操作过程:点击右侧【光学影像数据】,查看数据重叠区域局部细节。点击【进行数据拼接】,进行数据拼接。点击【保存数据】,保存拼接好的光学影像数据。
操作结果:完成光学影像拼接并将结果存储于系统中。
在三维场景构建环节,对上一步采集的数据进行内业处理,包括点云数据滤波、点云数据重采样、DEM建立、三维场景构建等步骤。
操作目的:掌握点云数据滤波原理,熟悉点云数据滤波的流程。
操作过程:
滤波窗口大小选择:选择不同的滤波窗口大小,点击【滤波】进行滤波,观察LiDAR点云数据的变化。
滤波数据保存:点击【保存数据】,保存特定窗口大小的滤波后点云数据,点击【输出地形点云】,点击【下一步】,进入“点云数据重采样”。
操作结果:滤波后点云数据保存于系统中。
操作目的:掌握数据重采样的原理,熟悉点云数据重采样流程。
操作过程:
点云数据重采样:选择不同的重采样空间分辨率,点击【重采样】,观察重采样后的地形点云数据和原始地形点云数据异同。
重采样结果保存:点击【保存数据】,保存指定空间分辨率的重采样数据,点击【下一步】进入“DEM建立”。
操作结果:点云数据重采样结果保存于系统中。
操作目的:掌握DEM、DOM的概念,以及DEM建立的流程。
操作过程:
库区DEM建立:设置不同的DEM空间分辨率参数,点击【建立DEM】生成相应空间分辨率的库区DEM。通过鼠标拖动旋转,多视角查看库区DEM。
DEM结果保存:点击【保存数据】,保存上一步建立的DEM。
操作结果:库区DEM成功建立并保存于系统中。
操作目的:宣传生态文明建设理念,了解建筑物三维建模方法。
操作过程:
库区三维场景构建:参考屏幕右下方光学遥感影像图,重构库区场景。
拖拽放置房屋:在【模型库】中,选中对应的房屋模型并将其拖拽到光学遥感影像图中所显示的位置。若拖到正确的位置时,场景中对应区域颜色变为绿色,松开鼠标,模型会被正确放置。若房屋放置的位置错误,点击【删除】,删除场景中放置错误模型。
操作结果:建立库区三维场景。
在地理环境分析环节,根据实验区三维场景,分析影响库区位置选择的主要因素,选择最适宜建设尾矿库的山谷。掌握库区位置选址的原理和方法,掌握尾矿库区选址原则,培养学生观察地理环境、获取有效信息的能力。
主要交互性操作步骤包括:
操作目的:了解库区所在区域的降水、土壤、气温和地质灾害点等地理环境要素,培养学生观察地理环境、获取有效信息的能力,提高资源环境保护和国家安全保护意识。
操作过程:在右下角导航至各个山谷,观察场景内的环境要素;在左侧工具箱中选择【土壤】【降水】【气温】等工具,查看山谷内相关要素信息。
操作结果:在记录表中填写各个山谷观察到的地理环境要素。①山谷选择:在右下角地图上选择不同的山谷,进入山谷进行地理环境调查。通过键盘操作在场景中漫游。
操作目的:获取选矿厂到各个山谷之间的距离,培养学生实际操作能力。
操作过程:选择【矿厂与山谷距离量算】工具,测量矿厂与山谷之间的距离。点击【记录数据】保存距离。
操作结果:系统在界面右侧的记录表中显示矿厂与各山谷之间的距离,并保存数据。
操作目的:学习计算各个山谷的最大库容。
操作过程:点击【最大库容计算】工具,计算各山谷尾矿库的最大库容。点击【记录数据】保存最大库容数据。
操作结果:系统在界面右侧的记录表中显示各个山谷的最大库容,并保存数据。
操作目的:量算各个山谷的山谷纵深。
操作过程:点击【山谷纵深量算】工具,量算各个山谷的山谷纵深。点击【记录数据】保存山谷纵深数据。
操作结果:系统在界面右侧的记录表中显示各个山谷的山谷纵深,并保存数据。
操作目的:量算各个山谷的平均纵坡。
操作过程:点击【平均纵坡】工具,量算各个山谷的平均纵坡。点击【记录数据】保存山谷平均纵坡。
操作结果:系统在界面右侧的记录表中显示各个山谷的平均纵坡,并保存数据。
操作目的:计算各个山谷的汇水面积。
操作过程:点击【汇水面积】工具,计算各山谷汇水面积。点击【记录数据】保存山谷汇水面积。
操作结果:系统在界面右侧的记录表中显示各个山谷的汇水面积,并保存数据。
操作目的:掌握尾矿库区选址原则,培养学生观察地理环境、获取有效信息的能力,以及资源环境保护和国家安全防护意识。
操作过程:点击【库区位置选择】,参考地理环境调查和库区地形分析结果,选择最适宜建坝山谷。点击【提交】,查看系统反馈信息。
操作结果:学生综合不同山谷的实际情况,选择最适宜建立尾矿库的山谷。
在选址方案形成环节,根据上一步选择的山谷,分析影响尾矿坝选址的主要因素(地形特征、坝体高度、尾矿库容量、建设土方量等),对尾矿坝进行选址和方案评估。
主要交互性操作步骤包括:
操作目的:了解三维缓冲区分析的原理,掌握三维缓冲区分析的操作过程。
操作过程:
安全邻域要素选择:选择需要进行安全邻域分析的5个地物要素。选择视野一、视野二切换场景视角。
安全邻域分析:点击【进入安全邻域分析】,在场景中对所选地物要素设置适当的缓冲距离,进行安全邻域分析。
操作结果:依据学生选择的地物要素和设置的缓冲距离,生成并显示安全邻域。
操作目的:了解土方量、库容计算的原理和方法,掌握尾矿坝选址的作业过程。
操作过程:
尾矿坝选址:根据地形特征,合理选择尾矿坝位置。
选址信息确认:点击【确认选址】,查看山脊高程与谷底高程,输入坝顶高程。
库容及土方量计算:点击【计算库容和土方量】,系统显示库容和土方量数据。
操作结果:依据学生的输入和选择,得到相应的尾矿坝位置、库容和土方量。
操作目的:掌握尾矿坝安全评估的方法,了解不合理的尾矿坝选址方案可能带来的安全风险。
操作过程:
尾矿坝选址评估:根据尾矿年排放量和尾矿库库容,评估尾矿坝选址方案。如果发生溢坝,则尾矿坝选址方案评估不通过,应重新选址。
结果评估:通过查看多方案评估结果,判断各个方案选址的合理性。
选址优化:点击【优化选址】,则重新选址。
选址提交:点击【提交选址】,系统保存选址结果,生成实验报告。
操作结果:保存尾矿坝选址结果,并生成实验报告。