基于无人机贴近测量的露天矿岩质边坡结构面自动识别

获取岩质边坡结构面特征是露天矿山开展边坡稳定性分析的关键工作,传统的工程调查手段容易受到边坡地形限制,存在作业风险高、效率低等问题。为高效、安全地获取露天矿岩质边坡的精确结构面特征,利用无人机倾斜测量与贴近摄影测量技术开展了露天岩质边坡测量工作,构建了边坡的精细三维点云模型。通过进行边坡点云数据滤波、特征值获取以及基于区域生长法的平面分割分析,实现了基于点云数据结构面参数的识别与提取,形成了一种基于无人机获取岩质边坡结构面的自动、高精度测量方法,并在攀枝花铁矿尖山矿区北部边坡开展了工程实例验证。研究表明:基于无人机测量获取符合工程精度要求的边坡三维点云数据,采用结构面自动识别方法可快速地从边坡点云数据中获取岩体结构面信息,为边坡稳定性分析与评价提供了基础数据。     

基于点云数据特征点拼接的建筑物三维重构

随着数字测图的迅速发展,三维激光扫描技术已经应用到更多的领域。文中以中国矿业大学(北京)某办公楼为研究对象,通过三维激光扫描技术获取建筑物点云数据,采用建筑物点云数据特征点拼接方法,运用RISCAN PRO软件和三维建模软件进行了办公楼的三维重构。分析表明:通过建筑物点云数据特征点拼接方法能够提高外业工作效率,拼接精度较高,符合建筑物建模要求。     

基于逆向建模技术的金属矿山空区探测与治理研究

金属矿山空区形成因素众多，形状复杂多变，是威胁矿山安全的主要灾害源之一。为合理评估空区现状并提出有效治理措施，首要任务是精确描绘出空区三维形态要素。以三维激光扫描为核心的空区精确探测技术已经比较成熟，可为空区精细化三维建模提供数据基础。传统的正向建模技术建模过程繁琐，效率低下，且对数据质量和人员技术水平要求很高。为了提高空区三维建模效率并降低建模难度，在分析逆向建模技术原理的基础上，总结和分析了金属矿山空区激光点云数据处理及模型重构的技术要点、难点，提出了基于逆向工程的复杂空区三维建模完整工作流程，并将该方法应用于金属矿山典型空区问题分析与加固、爆破等治理方案设计。研究表明：逆向建模方法基于点云信息直接进行曲面重构，进而导出三维实体，避免了正向建模时大量重复的线—面、面—体操作，可实现金属矿山复杂空区的高效率、高精度建模，为空区现状调查、评估、灾害机理分析及治理方案优化提供了技术支撑，具有广阔的应用前景。     

金属矿山重点安全隐患区域实时监测技术系统

基于采空区三维激光扫描方法的井下三维建模技术,是近年来新兴的矿山井下监测新技术。该技术对于井下工程结构数字化、井下构筑物变形量计算及稳定性分析、矿山辅助设计、采矿损失贫化分析等具有重要意义。矿山应用实践证明,采空区三维激光扫描系统,不受作业环境的限制,能够克服传统监测方法的观测数据少、效率低等问题,实现非接触式远距离高精度测量,从而快速建立井下构筑物的三维模型。尾矿库在线智能监测系统,利用遍布尾矿库各监测点的传感器实时,获取尾矿库的各项运行数据;再采用多信息融合技术将数据进行整合重组,送入尾矿库安全性分析模块进行计算,从而在线监控尾矿库的运行状态。当尾矿库出现安全隐患时,系统能及时判断并发出预警信号,提示相关部门进行处理,从而有效杜绝尾矿库溃坝及人员伤亡事故的发生。同时,系统将尾矿库的运行数据进行互联网发布,相关矿山监管人员可以通过互联网方便、直观地了解尾矿库的运行状态。当发生尾矿库灾害事件时,相关部门也可以通过该系统进行事件跟踪、辅助决策和应急指挥调度。     

我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题

三维激光扫描作为一种非接触式测量技术,近年来在我国矿山测量领域得到了广泛应用,涉及了矿区边坡监测、露天矿储量管理、地表沉陷监测等方面。结合近年来的相关研究成果,系统分析了我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状,并对存在的问题进行了探讨。研究表明：矿山测量工程应用及科学研究中使用的三维激光扫描设备与配套软件以国外进口为主,国产设备与软件较少;从数据采集、处理、成果应用等方面分析,主要存在的问题有采集数据质量不佳、点云数据匹配精度有待提高、点云数据滤波算法精度不高、特殊监测领域的应用成果不明显等。在上述分析的基础上,认为该领域的主要研究方向为：①高精度的空天地一体化数据采集方案,如InSAR、LiDAR、倾斜摄影测量与地面三维激光扫描技术相结合;②具有自主知识产权的点云数据处理软件开发,包括点云数据智能匹配算法、智能化高精度点云数据滤波算法等;③三维激光点云数据后期成果应用,包括面状地物变形监测理论与方法、大数据技术与人工智能技术相结合的三维激光扫描实时动态监测方法。总体来说,进一步推进三维激光扫描技术在我国矿山测量领域的应用,有助于大幅提升相关工程技术人员的空间三维数据处理能力,进而提高工作效率。     

基于Surpac软件的矿区三维地质体建模

三维地质建模可以对复杂的地质体进行直观的显示和表达,有利于展现地质体的内部形态特征,便于矿山的管理与地质研究。以某铁矿床为研究对象,对该地区相关地质资料进行整理和收集,对地质勘探线数据和生产勘探线的钻孔数据进行信息化处理。基于三维矿业建模软件 Surpac,建立矿区地质体数据库、地质体实体模型和巷道模型。同时建立矿体模型为圈定有效的开采边界提供依据,并根据此模型及生产勘探线数据建立局部矿体模型加以比较,更新模型。建立地质体整体模型为生产勘探过程提供技术支撑,为矿山的开采计划提供指导意见。     

基于激光点云的掘进工作面三维场景重建技术研究

激光扫描数据获取与处理是智能掘进工作面的关键技术之一。针对煤矿井下激光点云存在的数据量大、数据离散、特征信息提取困难的问题,利用点云切片技术和空间形态相似性进行孔洞修补,区分掘进巷道墙体、顶底板等不同对象进行点云分割和重建,并基于三维虚幻引擎进行可视化。研究成果提出了针对掘进工作面激光点云的孔洞修补算法及三维重建算法,为掘进工作业提供基础数据和可视化操作环境。     

赣南某钨矿采空区稳定性评价及治理技术方案

金属矿山在地下开采过程中，如何保证矿区采空区的稳定性成为矿山安全生产的关键所在。本文以赣南某钨矿采空区为研究对象，进行采空区探测、稳定性评价与治理技术方案研究。研究在对该矿山开采历史及空区现状情况进行详细调查和整理的基础上，利用三维激光扫描仪扫描采空区得到其点云数据，结合3DMine软件建立该采空区的三维形态，基于未确知测度理论构建多指标综合评定体系，确定该矿区采空区的稳定性等级，并结合矿区采空区治理技术条件，提出了相应的空区治理技术方案，为矿山空区治理提供技术支撑。     

三维激光扫描技术在建筑立面测绘中的应用

三维激光扫描技术被誉为继GPS技术之后测绘界新的技术革命,它广泛应用于测绘行业的各个领域,极大地改善了外业测绘的工作环境,提高了工作效率,但对点云数据的处理和建模一直困扰着测绘技术人员。针对三维激光扫描技术在建筑立面测绘中的应用,简要地阐述了它的一般作业流程和点云处理方法,着重论述利用CloudWorx for AutoCAD插件对点云数据进行快速高效精确地绘制建筑立面图的方法。     

三维激光扫描技术在梅山铁矿尾矿利用量测量中的应用

尾矿利用量是评估尾矿综合利用效率的一项重要基础数据,传统测量方法难以完成大面积尾矿利用量连续测量任务.为此,梅山铁矿的测量技术人员充分利用三维激光扫描技术的快速、精确、灵活的测量特点,快速获取尾矿库内开采区域的点云数据.经过数据解算、坐标匹配、点云抽稀、降噪、与上期数据比较计算,得到每期的尾矿利用量,为生产管理部门分析...     

再论数字矿山:特征、框架与关键技术

基于中国矿山信息化推进工作中的问题分析,以智能交通体系为参照描述了数字矿山（Digital Mine,简称DM）的六大基本特征：以高速企业网为“路网”;以组件式矿山软件为“车辆”,以矿山数据与模型为“燃料”;以3D地学模拟（3D Geoscience Modeling,简称3DGM）与数据挖掘为“过滤”;以数据采集与更新为“保障”,以矿山GIS为“调度”,基于4层C／S结构和矿山业务流程,设计了数字矿山的基本组成图与网络架构。提出并讨论了数字矿山战略实施的9项关键技术：矿山数据仓库技术;矿山数据挖掘技术;真3DGM与可视化技术;矿山3D拓扑建模与分析技术,组件式矿山软件与模型;地下快速定位与自动导航技术,井下多媒体通讯与无线传输技术,智能采矿机器人“班组”技术及矿山3S（GIS,GPS,RS）,OA（Office Automation),CDS(Command DIspatch System)五位一体技术,并简要介绍了“数字开滦”的实施进展。     

基于云计算技术的煤矿安全生产监测系统设计

为了改善煤矿安全生产过程中无法精准监测甲烷、氧气浓度导致生产安全性低的缺陷,设计了基于云计算技术的煤矿安全生产监测系统。系统利用传感器采集井下安全生产数据,将数据传送至处理器中,利用无线通信网络传送数据至服务器,服务器将数据传送至煤矿安全生产监测软件系统,软件系统中的云端数据库利用数据挖掘方法以及甲烷浓度变化预测模型获取各项井下安全生产各项指标,并将监测结果通过Web服务器传送至监测指挥中心。系统测试结果表明,该系统可实现井下生产过程中温度、湿度、甲烷浓度等各项指标的有效监测,便于煤矿企业管理人员依据监测结果制定决策。     

Application research on three-dimensional virtual mine in the framework of internet of things

Based on the information system characteristics of mine, proposed network architecture design of the mine property. And in this framework based on the design of three-dimensional virtual mine described the application of intelligent management platform. Three-dimensional virtual underground mine that shows the situation, the core application is through remote monitoring system of information exchange between devices (material object communication). Internet of things in the framework of mining three-dimensional virtual reconstruction of mine. On coal mine safety in the production process of human, machine and environment, control elements and their harmony and unity. 3D virtual mine management platform integrates personnel positioning, dust control, gas monitoring, roof pressure monitoring, fan-line monitoring and other subsystems. Platform through the underground mine sensing equipment to conduct various types of monitoring data integration, through the transport layer device to transmit the information to the application layer intelligence processing software platform, the system automatically handles the operational status of each subsystem and the need for safe production under the proper introduction of human factors deal with special event. 3D virtual mine management platform to mining, excavation, transport, ventilation and other safety information quickly and accurately transmitted to the ground operation control center. Underground for the first time on the linkage between systems in case of emergencies, to provide safety for management decision support.     

双三维数字矿山仿真信息系统建设

对地上地下真三维环境下大型矿山复杂地矿工程各三维立体模型的快速构建方法及场景漫游和仿真系统实现方法进行研究，提出了一套行之有效的上下真三维一体化大型矿山数字集成方案，并以云南个旧锡矿为例，进行了数字矿山仿真信息系统的总体设计及具体实施技术方案研究，实现了地上与地下真三维一体化、二维地质资料与三维地质模型的统一管理与分析、“分区式”数字矿田矿段的阶段性集成，且可以通过网络进行交互式操作，是一个产-学-研相结合的多用途、多层次、多阶段的一站式综合服务平台，对矿山的发展建设、资源勘查评价、信息化综合管理以及面向公众普及矿山相关知识的公益性、科普性推广具有重要意义。     

井下障碍物激光雷达动态识别技术

针对井下行人车辆、支护设施、管网线缆等环境障碍物严重影响井下无人机飞行安全的难题，防范飞行故障甚至设备损毁，提出一种井下障碍物激光雷达动态识别方法：采用机载激光雷达对井下环境进行在线扫描并获得高分辨率的点云数据，基于点云滤波预处理、随机采样一致性(RANSAC)点云分割、欧氏聚类点云聚类方法和主成分分析(PCA)包围盒方法，联合实现对井下环境障碍物的有效实时识别。该方法障碍物识别率达85%,可有效保障井下无人机飞行探测作业安全，服务于智能矿山建设和矿山安全救援需求。     

基于矿山物联网的矿井突水感知关键技术研究

从感知矿山理念与物联网三层架构出发,以网络化测量、智能传感器、地球信息科学、数据挖掘等新兴学科与水文地质、采矿、地球物理等传统矿山学科相互交叉为手段,分析了矿井突水信息采集、传输、处理与预警技术现状,论述了矿山物联网条件下实现矿井突水感知的关键技术。在感知层,以网络化测量与智能传感器为关键技术,构建多物理场网络化分布式监测系统;在网络层,利用空间数据仓库、三维地学模拟系统和云计算搭建突水云服务平台,实现矿井突水多源异构信息的高效存取与三维复合分析,为构建突水专家云提供基础;在应用层,以多源信息融合为关键技术,提出了一种多模型组合的矿井突水预警方法,将静态预测与实时预警相结合,充分利用历史与实时数据,增大突水预警判据的信息量。最后指出了建设整个系统需要分3个阶段逐步实施。     

露天采矿活动对生态脆弱区水资源的影响及其对策

 随着西部地区煤炭开采活动强度的不断增大,西部地区水资源的短缺与煤炭开采活动对环境的破坏之间的矛盾越来越突出。为实现煤炭开采地区的可持续发展,通过对地下水系统的分析,结合地下水运动的规律,提出了针对露天矿的保水开采方法,即能够实现内排的露天矿通过重构关键地层技术实现地下水系统的重构与恢复,不能够实现内排的露天矿通过重建地下水补给区的办法恢复地下水系统。最后针对水资源保护的目标,对排土工艺做了适当的调整。     

基于Fisher判别分析理论的地下开采安全评价模型

矿山安全是矿山企业稳定、持续、高速发展的根本保证。应用Fisher判别分析理论并结合矿山安全生产的标准规范,根据矿山人、机、环境、管理4个因素的实际特点,综合考虑到地下矿山的开采工艺和指标数据的可靠性,选取23项矿山安全评价因素作为评价影响因子,建立矿山地下开采安全评价的F isher判别分析模型(FDA)。对18组地下矿山的特征参数值作为学习样本进行训练和检验,回判估计的误判率为0。利用该模型对另外4组实测数据作为预测样本进行测试,预测结果与实际情况吻合较好。研究结果表明,该方法回判估计的误判率低,判别性能良好,对地下矿山安全管理现状及水平评价提供了可操作的方法,进而为矿山有关部门提供了科学安全管理的依据。     

基于径向基函数曲面的矿体隐式自动三维建模方法

矿体三维建模与可视化是矿山信息化与数字矿山的核心内容。目前国内外矿业软件普遍采用基于序列剖面或中段平面矿体边界多边形连接的显式矿体建模方法,建模过程需要大量人工交互且数据更新后模型重建困难。引入径向基隐函数,提出一种基于隐式曲面的矿体自动建模方法。该方法无需手工圈定矿体边界,直接基于钻孔化验数据进行空间插值,自动构建矿体三维模型曲面,并能针对夹石体自动单独建模;作为建模参数,边界品位重新设定后可自动更新重建矿体三维模型。针对某矿山数据进行了不同边界品位的矿体自动建模实验,与显式方法建模结果对比表明,基于径向基函数隐式曲面的矿体建模方法自动化程度高、模型光滑且无拓扑错误,可为国内数字矿山与地学三维软件的研发提供新方案。