GNSS CORS地表移动变形监测系统的卡尔曼滤波算法研究

以GNSS CORS开采沉陷自动化监测系统监测站的空间位置为基础,结合开采沉陷的特点,构建卡尔曼滤波模型,进一步改善该系统的测量精度。利用实时监测站的实测值并对比其滤波值,得出滤波后的内符合精度得到较大的改善,满足开采沉陷的精度要求。     

提高CORS RTK测量精度的卡尔曼滤波算法

结合开采沉陷监测的特点,以煤矿开采沉陷自动化监测系统的实时数据采集终端系统2min内各历元采集的坐标及精度为基础,构建卡尔曼滤波模型,以进一步改善移动终端CORS RTK测量精度。利用地表移动观测站的实测数据,通过与CORS RTK测量、水准测量结果的比较分析,滤波后的测量精度得到了较好的改善,平面测量精度和高程测量精度均可达到±10.0mm,能基本满足开采沉陷监测的精度要求。     

煤矿开采地表沉陷UAV-摄影测量监测技术研究

西部矿区开采地表沉陷大多呈变形速度快、损害程度深、波及范围广的特点,常规观测站已无法适应其高强度开采地表损害监测任务。如何快速、准确、全面地监测煤矿高强度大规模开采引起的地表沉陷与环境损害是矿山企业面临解决的一个关键问题。采用无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)摄影测量技术对西部高强度开采的矿区进行地表沉陷监测,给出了基本思路和方法,并以内蒙古鄂尔多斯某煤矿为例进行了应用研究,通过与水准对比评定了UAV摄影测量建立的数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)和沉陷盆地的精度。研究结果表明：UAV摄影测量技术获取的DEM精度为228 mm,沉陷盆地精度为81 mm,沉陷盆地精度为比DEM高程精度提高了64.5%;反演得到的下沉系数与水准求参结果相比,相对误差为1.4%;UAV摄影测量技术可以快速获得地表丰富的遥感影像数据,并可求出“面状”全盆地沉陷数据和可靠的沉陷参数,为矿区生态环境监测以及后续的生态修复和土地复垦提供支撑,研究成果可以为多数西部煤矿开采地表损害监测提供有效手段。     

融合D-InSAR技术与ArcGIS软件 的矿区开采沉陷监测

合成孔径雷达差分干涉测量技术（D-InSAR）存在卫星重访周期较长的不足,导致矿区开采沉陷监测精度不高,难以适应矿区开采沉陷动态监测的要求。为此,以双鸭山某矿区为例,将D-InSAR技术与ArcGIS软件进行有机结合进行开采沉陷监测分析。首先选择该矿区2014年10-11月3景C波段TerraSAR影像作为干涉影像数据,构成了3个干涉影像对;然后针对In-SAR干涉影像存在的基线误差、大气误差、地形误差以及时间失相关等,以GAMMA软件为平台,通过精细二轨D-InSAR模式,进行干涉影像对配准、基线估计、相位解缠处理,提高D-InSAR干涉影像精度;最后将D-InSAR差分干涉影像与开采平面、开采计划以及水准测量数据进行叠加,分析矿区开采沉陷区域的空间动态分布位置,并将D-InSAR差分干涉影像导入ArcGIS软件对矿区开采沉陷进行定量分析。研究表明：干涉影像对1、2、3的时间间隔分别为11,22,33 d,期间矿区的最大沉陷量分别为40,41,45 mm,平均沉陷量为0.86 mm/d,区内同期水准测量获得的沉陷量平均为0.92 mm/d,可见,融合D-InSAR技术与ArcGIS软件的开采沉陷监测方法有一定的精度。     

RTK技术在矿区开采沉陷监测中的应用

本文阐述了RTK在矿区监测开采沉陷工程中应用的可行性,对RTK定位精度进行了探讨,通过与常规测量精度比较,制定满足监测精度要求的RTK定位具体操作方法.     

基于遥感测绘技术的矿山开采沉陷监测方法研究

为了提升矿山开采沉陷监测方法的监测精度,缩短整体监测周期,解决矿山开采地表动态沉陷数据采集不及时问题,融入遥感测绘技术,提出了一种新的矿山开采沉陷监测方法。通过遥感无人机的航飞方案进行全方位的设计,为后续的沉陷监测提供基础保障;获取矿山开采中不同时期的点云数据,采用滤波算法处理点云数据,实现矿山开采沉陷数据滤波降噪;基于遥感测绘技术提取矿山开采沉陷量,实现矿山开采沉陷监测。通过实测分析可知,新的沉陷监测方法,其矿山开采沉陷监测值与沉陷实测值之间的偏差较小,监测结果准确率均在95.03%以上,具有较高的可行性。     

基于无人机LiDAR的榆神矿区采煤沉陷建模方法改进

煤矿地表沉陷监测中常规的大地测量和InSAR等遥感手段均有一定的局限性。利用无人机LiDAR对沉陷区进行地面扫描,通过多期数据叠加可快速获取地表沉陷盆地的精细特征。然而,按现有的主流点云滤波及插值算法所构建的沉陷模型往往包含显著噪声,限制了该技术在矿区的实际应用。以榆神矿区某开采工作面地表为实验区,针对其地形起伏而植被覆盖度较低的地理环境,利用低空无人机Li DAR获取2期4组地面点云数据,结合常规地表移动实测数据,研究基于激光点云的矿区沉陷建模改进方法。分别采用专业化数字高程模型插值、反距离权重插值、克里金插值、自然邻域插值、样条函数插值及三角网渐进加密滤波、基于高程阈值的滤波、多尺度曲率滤波、基于坡度阈值的滤波、渐进形态学滤波等主流点云插值和滤波算法,构建实验区数字高程模型(DEM)并进行误差对比分析,发现专业化数字高程模型插值及三角网渐进加密滤波算法的效果相对较优,但两期DEM叠加生成的初始沉陷模型仍然精度不足,主要包含点云平面位置误差、非地面点噪声、点云内插误差、水域覆盖范围变化等引起的模型误差。在分析上述误差分布特征及其改进途径的基础上,提出基于小波阈值的沉陷模型去噪优化方案...     

矿区地表沉陷监测中RTK代替四等水准的可行性分析

针对矿区地表沉陷监测工作中四等水准测量耗时耗力的问题，从RTK测量精度以及测量误差对地表沉陷预计参数的影响程度的角度，探讨了RTK在矿区地表沉陷监测工作中代替四等水准的可行性。研究得出:RTK的高程精度约为20 mm，不满足开采沉陷10 mm的精度要求，不能直接代替四等水准进行沉陷监测工作；通过正交设计对概率积分参数敏感性分析得到，下沉系数q属于敏感因子，开采影响传播角θ属于最不敏感因子，主要影响角正切tan β影响介于两者之间；通过在下沉值中加入中误差分别为10，20，30 mm的随机误差，反演参数值，分析测量误差对参数的影响，结果显示RTK误差对预计参数的影响不足6%，此时RTK误差对预计参数的影响较小，求参结果可靠。结果表明，RTK可用于地表预计参数工作的进行，对地表沉陷预计参数求取的后续工作有指导性意义。     

GPS-RTK在山区开采沉陷中的应用研究

建立山区地表移动观测站进行实地定期监测,获取现场数据资料是研究山区地表在开采影响下移动变形规律最直接、最可靠的方法.在介绍GPS-RTK技术基本原理的基础上,结合GPS-RTK技术的优势以及山区地表受开采影响的监测要求,讨论了GPS-RTK技术在山区地表开采沉陷监测中的可行性.以某山区煤矿的地表移动监测站为例,通过GPS-RTK技术测量结果和静态GPS测量结果的对比研究,进一步证明了GPS-RTK技术用于山区地表开采沉陷监测是完全可行的.     

消费级无人机采煤沉陷地地形数据采集飞行方案优选

采煤沉陷地地形数据是损毁评价、土地复垦的基础。本文以山东省邱集煤矿采煤沉陷地为研究区,设计了12种飞行方案,通过分析平面精度、高程精度、时间成本等因素,探究将消费级无人机应用于采煤沉陷地地形数据采集的最佳飞行方案。研究表明:增加控制点的个数和像片重叠度可以有效提高消费级无人机航测影像的精度,但当重叠度增大到一定程度时,精度提高的幅度趋于稳定;12种飞行方案获得地形图的平面精度均满足1∶500的精度要求,高程精度满足1∶1 000的精度要求,其中布设9个像控点、重叠度为9070或9080时高程精度最高;在120m的航高下,布设9个像控点,将重叠度设置为9070时航测摄影像精度最高;当飞行面积较大时,考虑时间成本,重叠度设置为8070性价比较优。     

矿区开采沉陷自动化监测软件的设计与应用 ——评《煤矿开采沉陷自动化监测系统》

近年来,随着煤炭开采规模的扩大,开采区地表变形和沉陷现象愈发明显.随着通信技术、定位技术等的不断发展,煤矿开采沉陷监测技术也向着自动化、网络化方向发展.余学祥等著、测绘出版社2014出版的《煤矿开采沉陷自动化监测系统》一书首先介绍了煤矿开采变形和沉陷监测相关知识,接着对煤矿开采沉陷自动化监测系统的组成、结构做了阐述,并...     

利用差分干涉测量技术监测煤矿区开采沉陷变形的初步研究

近年来,差分干涉测量技术（D-InSAR）越来越多地被应用于地表沉陷变形监测方面,如地震、地下水过度开采等造成的地表形变,地下煤炭资源开采所造成的地表形变具有影响空间范围小、沉降速度缓慢的特点,而差分干涉测量的精度又易受大气、时间和空间基线等因素的影响,因此,利用D-InSAR对煤炭资源开采沉陷所造成的形变进行监测,具有更大的难度。为了验证D-InSAR技术对于该类沉陷的监测能力,选择了地表观测记录资料较为翔实、沉陷灾害比较严重的山西潞安矿区作为研究区域。结果表明,利用D-InSAR技术可以比较容易地确定地表沉陷的位置和分布范围,具备监测采煤沉陷地表变形的能力。下一步的研究,是希望建立基于D-InSAR技术的稳健、经济、高效的煤矿区开采沉陷变形监测系统。     

用三维激光扫描技术监测矿山开采沉陷

经典地表沉陷监测方法具有工作量大、监测点保护困难、监测时间长、监测成本高等缺点,难以适应实时化矿山开采沉陷监测的需要。为此,以某矿山为例,结合三维激光扫描技术,提出了一种矿山开采沉陷高精度监测方法。在分析三维激光扫描技术工作原理的基础上,首先对矿区生产概况、监测方案、地表移动监测站设置方案进行了分析;然后结合MATLAB软件,利用分离非地面点和地面点、去除孤立点、拼接点云数据等方法处理经三维激光扫描得到的沉陷数据,并基于矿区2014年10月、2016年10月两期三维激光扫描数据,利用Kriging算法分别建立了矿区地表下沉盆地数字高程模型(Digital elevation model,DEM),对矿区地表沉陷进行分析;最后选取了矿区若干有代表性的监测点的开采沉陷监测值与对应的水准测量结果进行了对比分析。研究表明:监测结果与实测值的误差达到毫米级,反应出利用三维激光扫描技术不仅可快速获取矿区开采沉陷监测数据,而且可对开采沉陷进行高精度监测,对于进一步研究矿区开采沉陷规律、提高矿区开采沉陷监测效率有一定的参考价值。     

江西盘古山钨矿区开采沉陷预计的GA-SVA算法

传统矿山开采沉陷监测方法存在耗时较多且精度不高等不足,且难以对矿区开采沉陷发展趋势进行准确预计。以江西盘古山钨矿区为例,将遗传算法(Genetic algorithm,GA)与支持向量机(Support vector machine,SVM)算法相结合,提出了一种基于GA-SVM算法的开采沉陷预计方法。首先利用遗传算法(GA)对支持向量机(SVM)进行选择、变异和交叉,生成精度符合要求的数据集群;然后采用GA-SVM算法对概率积分法开采沉陷预计参数进行了训练,对矿区开采沉陷进行了预计。研究表明:基于GA-SVA算法的开采沉陷预计值与实测值的误差小于5%,基于该算法的预计值构建的矿区数字高程模型(Digital elevation model,DEM)与基于实测数据构建的数字高程模型(DEM)具有高度的一致性,表明利用所提算法预计矿山开采沉陷具有较高的精度。     

煤矿开采沉陷自动化监测实时数据采集终端系统研究

从系统构成、发送的信息格式、终端系统软件开发三方面,对煤矿开采沉陷自动化监测系统的实时数据采集终端子系统做一简单介绍。该子系统结合开采沉陷监测的特点,以GNSS CORS技术、移动GIS技术、计算机网络通讯技术、PDA技术、现代测量数据处理技术等为支撑,解决当前开采沉陷数据采集技术手段落后、效率低、信息化程度低等问题。     

免像控无人机摄影测量开采沉陷监测方法研究

针对常规全站仪等传统监测方法在矿区沉陷监测中存在的监测周期长、劳动强度大等问题,以山西 某矿区为例,利用免像控无人机摄影测量技术在短期内采集研究区 5 期影像数据,通过对内业数据处理成果密集 匹配点云进行滤波和插值处理得到每期的 DEM 数据,将两时段的 DEM 相减得到矿区地表沉陷盆地,并利用实测数 据对其进行验证。首先分析了监测期间动态沉陷盆地的发展过程,将全站仪实测与无人机沉陷 DEM 提取的下沉 曲线进行对比,计算均方根误差;其次分析了无人机监测的误差来源以及减小误差的方法;最后提取工作面主断面 数据进行多项式拟合,验证拟合后曲线最大下沉值的精度,讨论了开采工作面主断面方向的累计沉降特征,总结了 工作面开采沉陷规律。研究表明：时序无人机摄影测量沉陷数据与同时期的全站仪实测数据对比,平均均方根误 差为 150 mm,拟合曲线的最大下沉监测精度最优值与实测值相差仅 20 mm;随着工作面的推进,地表累计沉降值增 加,矿区沉降总体趋势体现出下沉盆地特征,并且沉陷盆地的发展过程符合开采沉陷规律;免像控无人机摄影测量 技术可以有效监测矿区开采地表沉陷,为无人机摄影测量在矿区开采沉陷监测中的推广应用提供了技术支撑。     

浅析提高三角高程测量精度的方法

分析了三角高程测量的基本原理和三角高程测量常见误差,介绍了提高三角高程测量精度的方法,使三角高程测量误差得到有效改善,提高测量精度和准确性,更好地满足工程测量要求,为工程后续施工的开展提供参考和借鉴。     

开采沉陷观测数据采集中全站仪的使用方法

传统的地表开采移动和变形观测站设立后,数据观测用平面和高程观测来获得地面点的空间坐标。通常平面坐标用经纬仪和光电测距仪或是全站仪甚至是GPS接收机;高程观测要求达到四等水准观测级别,因而普遍都用水准测量。随着全站仪性能提高和推广使用,根据光电测距三角高程测量代替等级水准测量的理论分析,结合现场数据观测及有目的的试验,探讨了在开采沉陷观测中用全站仪进行高程测量的方式和方法,以利于全面数据采集和处理,达到事半功倍的效果。     

基于静态GNSS双基线的山区地表开采沉陷监测方法

对山区地表开采沉陷进行高精度监测是现阶段山区地表开采沉陷问题研究的热点和难点。对当前常用的开采沉陷监测方法的优缺点进行了分析,指出GNSS静态测量模式仍是当前山区地表开采沉陷监测的首选方法。但由于地表开采沉陷监测网型特殊,采用传统GNSS静态监测方法需要的控制点多,极大浪费人力、物力和财力。基于CORS测量原理,提出了静态GNSS双基线测量方法,讨论了该方法的实际操作技术流程和数据处理方法,并进一步分析了该方法的优越性。以某矿22618工作面地表控制点和部分监测点的其中4期监测数据为例,分析了采用静态GNSS双基线法监测山区地表开采沉陷的误差,结果显示,控制点和所选监测点解算的高程中误差最大为4.4 mm,通过对比分析控制点各期高程的高差互差,可知误差均未超过3 mm,进一步证实了该方法的有效性。在上述分析的基础上,针对该矿22618工作面采用所提方法进行了地表开采沉陷监测,获得了该地质采矿条件下的地表开采沉陷的部分角量参数。研究结果对于进一步丰富和完善山区地表开采沉陷监测理论体系具有一定的参考价值。     

全站仪中间法三角高程测量在井巷中的应用研究

随着金川矿山开采深度的加大和掘进工艺的提高,传统的水准测量及三角高程测量方式已不能满足矿区生产的要求。为了解决上述问题,本文通过对全站仪三角高程测量原理进行分析,推导了中间法三角高程的误差传播公式,并结合金川矿区工程实际验证。结果表明:全站仪中间法三角高程测量的精度可以达到金川矿区Ⅱ级水准测量精度要求,在一定范围内可以达到金川矿区Ⅰ级水准测量精度要求。随着测量仪器精度的不断提高,该方法也将会在未来矿区工程中得到广泛应用。