基于无人机遥感技术的矿井地面塌陷综合监测

针对矿井开采时,井下空间在重力作用冲击下,极易产生缝隙形成地面塌陷的问题,提出基于无人机遥感技术的矿井地面塌陷综合监测,全方位分析矿井地面沉陷特征。分析待监测矿区现状,运用外部空间数据收集和内部数据处理2个子系统构建无人机遥感系统,根据航高、分辨率、重合率、航线、数据处理等步骤明确地面塌陷程度和范围。通过实测分析得出,利用不同阶段无人机遥感数据记录,可精准掌握矿井地面塌陷及地面震荡规律,明确地表位移与侵蚀情况,所获塌陷值和地面实测塌陷值基本相同,有效证明了无人机辅助监测矿井地面塌陷的可靠性与实用性。     

无人机低空遥感矿山地质灾害监测研究进展及发展趋势

矿产资源开采导致矿区地表频繁发生地质灾害,严重制约了矿山智能化的建设进程,监测并预警地质灾害的发生对于矿区正常生产及防灾部署具有重大意义。当前矿区地质灾害主要依靠传统地面监测手段及In SAR等方法,存在费时费力、周期长及In SAR无法监测大梯度形变等不足,无人机低空遥感作为一种新兴手段,以其独特的优势已经被广泛应用于矿山地质灾害监测中。结合现阶段典型成果及课题组近年来的探索实践,简述了矿山地质灾害的类型,分析了无人机低空遥感矿山地质灾害监测的应用现状,总结了无人机低空遥感在开采沉陷监测、煤火识别及地质灾害监测等方面应用的基本流程,提炼了现阶段无人机遥感实时高精度沉陷盆地构建、水平位移监测及多源时空数据融合等技术发展亟需攻克的技术难点,并从无人机高精度数据采集、多类型载荷协同、5G实时传输及智能灾害监测等方面展望了未来发展方向。未来矿山地质灾害要向“多网融合+实时监测+智能作业+任务协同+全面感知+自主决策”的智能监测预警体系方向发展,需要多学科、多部门学者开展协同攻关,实现“产学研用”联动发展。     

矿区地表移动"空天地"一体化监测技术研究

矿区地表移动观测是研究开采影响规律、损害防治、矿区地质灾害预警、开采减损方案设计或优化的主要手段和依据。因观测技术的局限性和矿区地形条件的复杂性,使得观测工作在观测精度、观测效率、人力投入、经济成本及数据处理等方面难以满足实际需求。为实现复杂地形或大区域条件下矿区地表移动的高效、高精度观测,阐述了目前矿区常用的精密水准测量、导线测量、GNSS测量技术、InSAR测量技术、无人机遥感测量技术、激光雷达扫描技术在观测精度、作业效率、数据可靠性等方面的优势和不足;针对传感器空间位置特征、数据采集特征以及数据的可融合性,提出了传统高精度测量与现代高效快速大范围测量相结合的空天地一体化监测技术,建立了集数据采集、数据处理及结果展示为一体的空天地一体化监测体系;提出了数据采集以高精度、高效率、低成本,数据处理以高质量、快速,结果展示以直观、全面的空天地一体化监测准则。采用InSAR、GNSS、三维激光扫描技术在神东上湾矿进行了监测,较好地分析了地表下沉分布特征,协同监测结果表明,在开采面积0.58km~2时,地表沉陷面积0.71 km~2,最大下沉量5 812～6 300 mm,下沉系数0.68～0.72,与动态实时监测结果一致。应用结果表明,空天地一体化监测多源数据融合方法,可以满足浅埋、高强度开采、复杂地形及植被影响矿区的地表移动观测需求。     

无人机技术在煤矿岩移监测中的应用

通过对煤矿开采造成的岩层移动以及地表沉陷数据进行高精度的采集和监测，可以及时掌握煤矿工作面的岩移情况，对保障煤矿安全生产发挥了重要作用。传统的岩移观测在数据采集效率以及岩移监测的便捷性和实时性上，都难以满足大数据监测分析的需求。随着无人机技术的快速发展以及无人机测量精度的大幅提高，利用无人机航测技术来监测煤矿岩移活动，可以实现煤矿矿压数据的采集和监测、大数据分析以及人工智能安全预警等功能。国能神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿(以下简称“布尔台煤矿”)利用无人机进行航测数据采集和监测，并利用计算机软件对采集到的数据通过建模仿真建立三维空间模型，从而获得完整清晰的地面岩移数据，为后续的人工智能分析、实时岩移监测、智能云监测平台的建立了提供大量的数据支持。     

湖南省废弃煤矿地面沉陷监测的遥感技术应用探讨

湖南省大量废弃煤矿存在较高的地面沉陷风险。本文基于湖南省已知煤矿地面沉陷的特点,根据可见光遥感、雷达遥感和无人机遥感在煤矿地面沉陷监测的现状,分析各自的优势和局限性,并从工作原则、现场地质调查、遥感数据源选择、信息提取、时空规律分析及趋势预测等5个方面开展应用探讨,提出通过可见光卫星遥感结合无人机遥感,建立适宜的目视解译标志和信息提取流程是目前开展大面积监测的可行途径,从而为灾害防治提供理论依据。     

“空天地网”一体化在矿产资源动态监测中的应用——以临沂市为例

“空天地网”一体化在当前矿产资源动态监测中发挥了重要作用。以临沂市为例，基于无人机测绘、实景三维可视化、卫星遥感影像对比、实时视频监控等“空天地网”一体化技术来构建矿产资源动态监测系统，通过对露天矿山、环境恢复治理工程进行多源数据动态监测，实现矿产资源开发利用违法违规问题的“动态清零”。实践证明，此研究可为评估矿产资源综合治理取得实效，矿山安全形势和生态环境持续向好提供决策依据。     

无人机遥感技术在麻地梁煤矿中的精度分析及应用

传统的水土保持监测手段已不能满足水利行业强监管形势下对水土保持监测工作精细化和智能化的新要求.而无人机遥感监测手段具有方便、快捷、高分辨率、低成本等特点,在水土保持监测工作中被推广应用.以黄土高原麻地梁煤矿为例,对比分析了传统水土保持监测手段与无人机遥感监测的优缺点,对无人机遥感精度进行了分析并运用到麻地梁煤矿水土保持监测中.结果表明,无人机遥感技术可以快速、准确获取水土保持相关信息,大大提高了水土保持监测工作精度,减少了成本,提高了工作效率.     

天空地一体化技术在尾矿库监测预警中的应用

现阶段对于尾矿库的监测方法主要运用实时在线监测系统和人工监测相结合的方式,对尾矿库的表面位移、内部位移、浸润线、降雨量等影响尾矿库稳定性的因素进行安全监测,当监测数据超过设定阈值时进行预警。针对现有尾矿库监测手段单一、监测类型不全面,不能及时有效预警等问题,建立了基于遥感卫星监测、无人机监测和地面传感器实时监测的天空地一体化尾矿库监测预警方法。通过对天、空、地三端的数据进行整合分析,利用WebGIS技术将数据进行可视化展示,当数据超过阈值时能实时通过短信、电子邮件、小程序等方式向尾矿库管理单位、应急指挥单位和监管单位根据不同的预警级别进行预警发布。结合该方法开发的应用系统在国内某市的150座尾矿库监测预警系统中成功应用,实现了对尾矿库的实时、动态监测预警,取得了很好的应用效果。     

无人机在露天矿灾害监测中的应用

分析了无人机低空遥感系统在露天矿灾害监测中的优势,并在分析无人机遥感影像几何变形理论基础上,对无人机影像的处理方法进行了一般性探讨,展望了无人机在露天矿灾害监测中的应用。     

空天地一体化监测联合反演开采沉陷概率积分预计参数研究

煤炭开采引发的地表沉陷需要通过合适的手段对其进行有效监测。针对传统差分干涉测量难以监测地表大梯度形变、无人机技术无法对矿区边缘进行高精度监测的难题，提出融合DInSAR和无人机两种非等精度的监测技术，采用地面传统测量实测进行验证，将三种数据的优势进行互补，实现矿区的高精度监测。使用融合后的数据对华阳集团一矿81403工作面的概率积分参数进行反演。结果表明，反演的参数结果与实测参数结果基本接近。     

无人机遥感监测在煤矿地质灾害调查的研究与应用

针对地处复杂地质条件的矿井常规测绘及地质灾害普查难度大的问题,提出无人机遥感监测测绘技术,通过无人机监测加数据分析软件处理,可以代替人工测绘。通过在双柳煤矿采空区进行现场应用试验,顺利获得多组测量数据,并和传统勘察、测量数据进行对比分析,发现地物地貌平面位置平均误差在3 cm以内,地表高程平均误差在3 cm以内。此结果表明,无人机遥感监测技术与人工测绘相比不仅提高了测绘效率且能达到更高的精度,为矿山地质环境保护规划和治理提供更准确的地质信息。     

遥感技术在绿色矿山建设与评估中的应用

本文研究了遥感技术对绿色矿山建设提供技术支持的关键问题,列举了卫星遥感与无人机遥感的技术优势、应用领域,提出了以多源、多时相的高分辨率的国产高分卫星数据作为基础,通过影像数据处理与图像制作、遥感解译、编制解译成果图、无人机遥感实时动态监测与野外查证工作,参照绿色矿山建设评估指导体系对绿色矿山各项评价指标进行识别,对遥感技术在矿山企业矿区环境、资源开发方式、科技创新与数字化矿山等方面应用进行系统研究分析,建立了遥感绿色矿山建设应用的技术体系。目前高分遥感和低空无人机遥感技术在露天煤矿山绿色矿山审核、煤田火区调查监测、地表沉降监测和矿区三维建模等方面已经有了成熟的应用,通过本文的研究,为遥感技术在绿色矿山建设评估、矿区恢复治理、国土空间规划等领域中的应用提供理论支撑,以期发挥更大的作用。     

塔城市地质灾害易发程度分区及评价

通过遥感解译、地面研究等工作手段，采用“频率比—面域”模型，以Arcgis为平台对塔城市滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害隐患进行更新调查研究，将塔城市地质灾害易发程度划分为高、中、低和不易发4个分区；并对每个易发分区进行评价。通过对塔城市地质灾害易发区进行划分，有助于当地政府开展地质灾害勘查、监测预警工作，为今后地质灾害的防治提供了基础依据。     

无人机航测技术在矿区开采沉陷变形监测中的应用

为了更好地监测矿区开采沉陷变形情况,提出一种基于无人机航测技术的矿区开采沉陷变形监测方法。优先标定相机,输入无人机畸变参数,降低相机畸变误差。通过无人机航测技术获取矿区影像数据,采用UASMaster软件对点云数据预处理。将倾斜航拍方案引入沉陷区,获取矿区地面无人机倾斜数据;采用矿区经验参数以及实际观测数据预测沉陷盆地,最终达到矿区开采沉陷变形监测的目的。仿真实验结果表明,所提方法可以获取高精度的矿区开采沉陷变形监测结果。     

崩落法开采地表塌陷坑沉降变形监测研究

大红山铁矿Ⅱ-1主矿体崩落法开采导致的地表塌陷坑可以作为一个非常经济、理想的排废场,但是必须保证废石回填治理工程的安全。基于工程技术难题,矿山采取了全方位、多手段的监(观)测技术,包括上覆岩层钻孔探测、地压观测巷道观测、微震监测、无人机高清航拍、GPS地表变形监测、卫星遥感精细变形监测等,对上覆岩层崩落高度、是否存在较大规模隐伏空区、地表塌陷程度及其规律与趋势等进行了详细监(观)测与数据分析。研究数据与废石回填工程实践均表明,崩落法采区上覆岩层内没有较大规模的隐伏空区,地表塌陷沉降是渐进可控的,而不是突变的,排废人员与设备可以安全地在塌陷区及周边进行排废作业。     

无人机遥感对京沪高铁的三维场应用

无人机低空遥感系统具有低成本、机动灵活等优点,能够低空低速飞行,在小区域内快速获取高质量遥感影像,可以作为国家航空遥感监测体系的重要补充。文中基于采用尺度不变特征转换(SIFT)算法进行无人机影像之间特征点的识别、提取和匹配,根据无人机拍摄时的POS信息进行点的三维场可视化模拟,从而实现对某一路段京沪高速铁路周围的地形分析,以便于高速铁路周围地形变形监测检测。     

天地一体化地物变化监测与风险评估

外力破坏和地质灾害是威胁油气管道安全的两大隐患,传统的人工巡检和地基传感器监测方式存在一定的局限性。本文基于高分辨率卫星光学影像,通过利用多学科交叉、多领域前沿科技融合技术,深入分析和研究高分辨率遥感影像特点,研究多种优化的变化检测算法,构建了集多种算法于一体的自动变化检测软件,解决了管道沿线施工变化情况和工程车辆的自动检测,另外,该技术还可用于对高后果区内建筑物的变化进行定期统计更新。同时,本文基于星载合成孔径雷达(SAR)影像,采用InSAR方法分析了管道沿线的地质形变,并辅以卫星光学影像、气象、地基传感器、水文、地质等多源数据,建立基于卫星遥感的空天地一体化地质灾害监测体系和技术识别方法,实现地质灾害的天地一体化综合识别与预警。     

遥感大数据智能监测关键技术研究及应用

遥感大数据是通过遥感技术获取得到的遥感数据集,具有典型的Volume(体量大)、Variety(多样性)、Velocity(变化快)、Veracity(准确性)、Value(价值大)等大数据5V特征,同时又具有宏观性、客观性、实时性以及难以辨识等特性。融合云计算、人工智能等先进技术手段,以海量遥感数据集为主、综合其他多种来源的辅助数据,通过对智能监测关键技术的研究,搭建智能监测平台,进行遥感数据智能化处理,可为行业监测应用提供更加精准、高效的数据支撑。为此,重点论述了遥感大数据在存储、提取、监测以及数据挖掘等关键技术的研究,建立基于遥感大数据的智能监测平台,通过深度学习及变化智能监测,并形成示范应用。     

陕北浅埋煤层一体化漏风通道探查技术

以陕北侏罗纪煤田浅埋煤层受火灾威胁矿井为研究对象，应用高分辨率无人机可见光与热红外双光低空遥感、手持红外热成像仪、风速测量仪、球胆采样器、束管检测和采样、气相色谱仪、钻孔测温、钻孔窥视等技术手段，综合开展天空、地面、孔中与井下综采工作面、密闭墙、巷道等潜在漏风通道隐蔽致灾因素的快速探查；系统归纳陕北侏罗纪煤田浅埋煤层地面、孔中、井下漏风通道隐蔽致灾因素的类型和特征，构建“空-地-孔-井”四位一体的浅埋煤层煤矿漏风通道隐蔽致灾因素的快速排查技术体系，并以受火灾威胁的德泉煤矿为对象应用该技术体系进行了探查，快速确定了漏风通道类型、空间分布特征，结合防灭火工程实现了对火区的快速熄灭和煤矿隐蔽高温区温度的整体快速控制，保障了矿井的安全、绿色、高效开采。     

无人机航测在小范围工程测绘中的应用研究

介绍低空无人机遥感的特点及其应用现状,分析在小范围工程测绘的应用优势。根据实践:论述无人机遥感数据处理的基本流程以及一些关键技术,并对其精度进行分析;论证了其在工程测绘中的可行性。最后,对低空无人机遥感在测绘中的应用趋势及有待进一步解决的问题进行了探讨。