基于光流法地形跟随的矿区复杂地形无人机摄影测量

受开采沉陷或地表资源剥离的影响,矿区地形一般较为复杂。传统摄影测量作业时根据矿区平均高程和测量精度要求,设计一个固定航高,按照该高度进行无人机影像采集。该方法因受地形起伏的影响,测区内摄影比例尺、影像重叠度、分辨率相差较大,导致测量精度不一致,甚至无法构成立体视觉条件,导致空三加密失败。为克服传统方法的不足,在分析地形起伏对测量精度影响的基础上,基于地形跟随技术,采用轻小型机器视觉模块,通过设计开发基于拓扑约束的快速光流估计算法,实时估计无人机相对地面的航高,并根据地形变化调整无人机飞行高度,实现实时地形跟随的矿区复杂地形摄影测量,从而保证在矿区复杂地形条件下摄影比例尺、影像重叠度、分辨率一致,满足精度均匀的摄影测量条件。研究表明：在矿区复杂地形条件下,能够达到1∶500大比例尺矿区地形图测绘精度要求,证明了该方法的有效性。     

基于无人机摄影测量的矿区地形三维重建及精度分析

矿区地形三维重建对于矿区地形分析及安全生产具有重要意义.针对传统重建方式存在效率低、数据更新速度慢、成本高等问题,提出了一种基于无人机摄影测量技术的矿区地形三维重建方法.该方法使用无人机进行低空拍摄,利用SIFT特征点匹配算法得到一系列匹配点,利用特征提取、空三测量、多视影像密集匹配技术,生成不规则三角网格和纹理映射,实现对矿区地形三维模型的自动重建.试验结果表明:在足够数量和合理选取地面控制点的情况下,所提方法可以获得较高精度的矿区地形三维重建结果;三维模型重建可以全面呈现矿区地形整体形态和局部细节特征,同时具有高效和低成本等优点.所提方法可为矿区环境保护及相关分析提供更准确、高效、可靠的地形信息数据源和技术支持.     

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。     

无人机激光扫描技术在矿区地形测量中的应用

针对石拉乌素厚风积沙覆盖下传统地形测量方式在沙漠中开展较为困难的问题,通过无人机激光扫描技术进行矿区地表地形测量,在进行一系列点云数据处理以及采用两种不同方式生成等高线后,通过精度评定验证了该技术能够测量得到高精度的地形测量成果,证明了无人机激光扫描技术在煤矿测绘生产等方面具有极高的应用与推广价值。     

基于高精度DSM的无人机贴近摄影测量航线设计方案

贴近摄影测量是2018年才被提出的一种新的摄影测量技术,此技术的应用拓展了摄影测量技术的应用领域,贴近摄影测量需要依靠无人机搭载相机紧贴地表进行摄影,为了保障飞行安全及得到可靠分辨率的影像数据,研究基于高精度三维DSM进行航线规划的方案,有助于推动贴近摄影测量技术的发展。     

露天矿山无人机倾斜摄影测量数据的准确性探究

以爆堆土方量计算为例,验证无人机航拍获得数据的准确性、高效性及采集方式的可行性。建模完成后取模型测量值与实际测量值进行比对,通过分析绝对误差和相对误差曲线确定了误差的大小及来源,在二维数据均较为准确的情况下,选取不同大小的方格网,获得的爆堆体积具有较大差异,进一步确定了体积误差来自模型边缘,属于模型误差;通过对10组数据的对比分析,确定了最佳网格尺寸：爆前为2 m左右,爆后为1.2 m左右。试验结果表明,无人机倾斜摄影能够快速而准确地获得爆堆形态信息并进行长度、面积、体积的精准计算,实现了效率高、成本低的工程需求,为露天矿复杂地形的工程测量提供了一种方便、快捷、高效的新方法。     

无人机倾斜摄影测量在城市测量中的应用

将无人机倾斜摄影测量应用于城市测量中,实践结果表明:该方法具有较强的时效性、精度高和成本低的优势,所获测量数据与全站仪测量结果基本一致,最终获得平面位置中误差为±0.16m和高程中误差为±0.13m的测量结果,说明本次测量精度完全满足城市调查的精度要求。     

西部矿区多煤层采动地表沉陷无人机观测方法研究

西部矿区煤矿开采具有浅埋深、薄基岩、多煤层开采、地表环境脆弱等特点,为化解开采地表沉陷传统观测方法覆盖范围小、作业强度高、自动化程度低等难题,引入无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）摄影测量技术观测并分析某煤矿工作面地表沉陷规律。结果表明：UAV摄影测量观测开采沉陷的中误差为4.4 cm,满足地表沉陷整体观测需求;获取的2.53 km²测区范围内地表整体沉陷模型可准确反映矿区地表沉陷区域及沉陷幅度;受多煤层开采影响地表沉陷模型呈不均匀盆状,沿工作面走向、倾向沉陷曲线均呈现不对称现象,最大沉陷值3.18 m。     

无人机摄影测量技术在矿山建设中的应用

随着我国能源开采技术的蓬勃发展,矿井建设的标准越来越高,建设效率越来越快,运用无人机摄影测量技术可大大提高测绘效率和分辨率,有效缩短测绘周期,本文介绍了现阶段无人机倾斜测量技术在矿区大比例尺地形图的测绘应用,在复杂山区地形测绘中,无人机具有无可比拟的优势,且精度可靠。     

矿区原始地形对采煤沉陷区地形特征的影响分析

采煤塌陷地预测对于矿区土地复垦具有重要意义,是矿区损毁土地复垦工作的基础,对于确保土地复垦方案科学性、准确性及合理性起决定性作用。采煤塌陷地预测一般仅考虑开采计划和地质特点,未考虑矿区原始地形的影响,预测结果往往无法准确反映矿区地表沉陷情况。以我国东部某煤矿为研究对象,通过对矿区原始地形、采煤沉陷区DEM进行融合,获得考虑原始地形的采煤沉陷区,通过计算并提取坡度、地表起伏度、积水面积地形因子,分析矿区原始地形对采煤沉陷区地形特征的影响。研究表明:考虑矿区原始地形后的采煤沉陷区地形特征发生了明显变化,沉陷区地形坡度、地表起伏度明显增大,积水面积明显减少,采煤沉陷区损毁土地地形特征更加准确、真实。分析结果可为矿区开采沉陷预测和损毁土地复垦治理提供可靠依据。     

基于改进三角剖分的复杂形状工作面开采沉陷预计方法

为弥补复杂形状工作面变形预计的不足,提高开采沉陷变形预计的准确性,构建了一种基于改进三角剖分的复杂形状工作面开采沉陷预计方法。该方法引入了改进的三角剖分算法,优化了坐标系统转换、拐点偏移改正等方法,基于概率积分法原理建立了复杂形状工作面的开采沉陷预计模型。该模型首先利用改进的三角剖分算法将工作面剖分为多个三角形;然后用变步长Simpson二重积分方法在三角形单元内进行下沉预计,将各单元的预计结果求和,即可得到整个工作面开采对地表下沉的影响情况;最后根据概率积分法原理可分别得到其他移动变形预计值。采用MATLAB软件开发了所构建模型的沉陷预计程序。模拟试验结果表明:该模型预计值插入点全部分布于常规概率积分法预计下沉曲线上,表明该模型能够对形状较为复杂的不规则工作面进行开采沉陷变形预计。淮南顾桥矿1414(1)工作面实例分析表明:该模型预计的下沉曲线与实测下沉曲线的拟合度较好,预计下沉值的绝对误差为0.2~359.2 mm,相对误差为25.02%,中误差为101.9 mm,能较好地满足工程应用需求。     

湘西金矿炼厂保安矿柱开采的岩石力学研究

本文简要介绍了湘西金矿炼厂保安矿柱开采的岩石力学研究结果,其中对开发出的一种预计倾斜矿体三维地表移动的计算机辅助设计方法,应用微机三维有限元分析矿柱应力以及基于岩石节理刚度、节理几何等预计岩体变形性质的结果进行了比较详细的阐述。保安矿柱试采及地表移动观测表明,矿柱回采率可达80%,地表变形轻微,与预计结果比较接近。     

大佛寺矿沉陷区变形预计及危险性分区

以大佛寺煤矿30201工作面为例,首先分析了矿区地形地貌、工程地质条件及开采情况,结合矿区实际调查结果总结出地层岩性、地形坡度、断层构造、降雨作用、人类工程活动等5类矿山开采沉陷影响因子,并对各因子的影响能力进行了定量化分级;然后利用逻辑回归分析软件SPSS对矿区样本数据进行反演,构建了矿山开采沉陷危险性系数计算模型;最后结合Arc GIS软件构建了物元模型,对矿区沉陷区变形进行了预计,在此基础上以5个开采沉陷影响因子为变量,以10 m×10 m正方形网格为最小评价单元,分别得出各影响因子危险性分布情况作为基础图件,结合概率分析法计算出各模型的关联度与重要性程度,将矿区开采沉陷危险区划分为高危区、中危区、低危区和极低区4类。研究表明:大佛寺煤矿30201工作面地表沉陷范围由北部向东南部倾斜,沉陷预计值为300~650 mm,预计误差为1.7%~7.8%,表明该矿区开采沉陷预计及危险性分区结果基本符合矿区地表沉陷变形规律,对于该矿区安全开采及沉陷区治理有一定的参考价值。     

徐楼铁矿地面沉降成因及预测

为深入分析徐楼铁矿地表沉降成因,预测矿区地面沉降规律,首先分析了该矿一期采矿工程地面沉降的发育现状,然后从围岩应力场、矿体赋存条件、矿区地下水疏排、区域地质构造、采空区充填等方面对矿区地面沉降成因进行了讨论,最后基于矿区现有的工程地质资料及地面沉降监测资料,采用概率积分法和曲线拟合法预测了矿区地面沉降范围及沉降量,并对预测结果进行了分析。结果表明：①该矿区地面沉降是围岩应力场、矿体赋存条件、矿区地下水疏排、区域地质构造、采空区充填等因素共同作用的结果;②概率积分法预测的采空沉陷区面积约0.22 km2,矿区主井、副井、风井及采矿工业场地大部分位于预测采空塌陷区内,可能引发的采空区塌陷灾害危险性较大;③曲线拟合结果与实测数据较吻合,可较好地反映矿区沉降的实际情况,精度较高。上述结果进一步表明：近年来,矿区地面沉降量和沉降范围呈剧烈加速的趋势,实测沉降影响范围及沉降量远小于预测结果,可见地表仍有一部分建（构）筑物及设施位于预测沉降范围内,此外,随着二期采矿工程的全面展开,矿区地面沉降量及沉降范围在短期内仍会继续增大。     

矿区高压线塔基础沉降动态预计与监测

为确保开采沉陷区高压线路正常运行,研究了某矿区高压线塔基础沉降预计和监测方法。首先基于概率积分法地表下沉动态预计原理,设计了高压线塔基础沉降动态预计方法,预计了不同时段输电线塔基础中心点的下沉值和倾斜值,并根据高压线路运行的相关规范,分析了高压线塔的安全等级;然后采用GPS-RTK技术对研究区高压线塔基础点进行了位移监测,并提出了一种基于平面拟合原理的高压线塔基础倾斜值计算方法;最后将高压线塔基础中心点的实测值（下沉值、倾斜值）与预计值（下沉值、倾斜值）进行对比,进一步分析了预计方法的可行性。试验结果表明：受GPS-RTK技术观测精度的影响,在下沉盆地中心附近高压线塔基础中心点的预计值（下沉值、倾斜值）与实测值（下沉值、倾斜值）较接近,而在下沉盆地边缘附近高压线塔基础中心点的预计值（下沉值、倾斜值）与实测值（下沉值、倾斜值）偏差较大,表明开采沉陷区高压线塔基础变形动态预计与监测方法切实可行,但在条件允许的情况下,建议采用精度优于RTK技术的方法对下沉盆地边缘附近的高压线塔进行变形监测。     

基于D-InSAR与概率积分法的开采沉陷监测与预计

为掌握采动区附近高等级公路的变形趋势,针对传统开采沉陷监测方法存在诸多缺陷的问题,将合成孔径雷达技术(D-InSAR)与概率积分法相结合,提出了一种矿山开采沉陷监测与预计方法。该方法首先利用D-InSAR技术对兖州某矿9308工作面进行了监测和分析,并将监测结果与路面水准测量数据进行了对比,然后基于D-InSAR的监测值,求取了9308工作面非充分采动下的概率积分法预计参数,再根据三下采煤规程对参数进行修正得到工作面全采时的预计参数,最后利用修正后的参数预计出工作面全采对附近高等级公路的影响程度。结果表明D-InSAR技术高精度的优势可以为开采沉陷预计提供可靠的监测数据,该方法可以为实现矿山开采沉陷监测与预计一体化提供有力支持。     

地理信息系统在矿区开采沉陷中的应用探讨

结合地理信息系统技术应用的发展现状,根据矿区开采沉陷的特点,提出了地理信息系统在矿区开采沉陷中应用的一些方法及技术路线。     

赵固矿区厚松散层下开采地表移动特征实测研究

为了掌握赵固矿区厚松散层条件下地表移动特征,以相邻的赵固一矿和赵固二矿地表移动观测站实测数据为基础,通过数据拟合方法,得到厚松散层下开采地表概论积分法参数;总结分析了厚松散层下开采地表移动特征,以及造成上述特有规律的地质原因和开采技术原因;以实测和拟合数据得出了赵固矿区走向地表移动各角量参数.研究表明:由于采动后地表含...     

模糊关系方程法在矿山开采沉陷最大下沉值预测中的应用

为了准确预测矿山开采沉陷的最大下沉值,利用模糊数学理论和方法,建立地表最大下沉值与影响下沉的诸因素之间的模糊关系方程,并使用Fuzzy矩阵转换法找出了各指标之间的模糊关系,根据工作面的各影响因素指标,求解得到预计工作面地表最大下沉值。采用某矿区实测资料对模型进行验证,预计结果最大相对误差9%,可以满足矿山开采沉陷预测的要求。研究成果表明模糊关系方程法可以准确地预计煤矿开采沉陷地表最大下沉值,为矿区开采沉陷预测提供了一种新的方法。     

矿区开采沉陷预计的Geomagic法

利用三维激光扫描技术监测矿区开采沉陷,效率较高,但观测点云数量大、处理困难,目前缺乏成熟的软件进行矿区点云数据分析。为有效处理沉陷区的点云数据并实现沉陷区3D比较、剖面分析和开采沉陷预计参数求取,提出了一种矿区开采沉陷预计的Geomagic法。以某矿为例,首先利用Geomagic Studio软件建立了矿区数字地面模型(Digital terrain model,DTM);其次研究了开采沉陷发生前后的矿区数字地面模型3D对比方法,利用Geomagic Qualify软件分析得到沉陷区地表下沉三维视图;然后对地表下沉三维视图进行了剖面分析,提取走向方向与倾向方向的剖面点下沉值;最后利用剖面点下沉值求取了开采沉陷预计参数,并计算了剖面点的下沉预计值,将下沉预计值与提取的下沉值进行了对比分析,可知下沉拟合准确度达到92%,表明计算出的开采沉陷预计参数具有较高的精度,对于进一步推动三维激光扫描技术在矿区开采沉陷监测预计方面的应用有一定的参考价值。