基于GPS技术的矿山塌陷区岩体移动三维模拟研究

为了解某煤矿三矿区因长期开采所造成的地表沉陷情况,通过GPS技术对该区域的地下岩体移动状况实施监测,基于《测绘技术设计规定》等有关规范针对矿区建立监测网点,获取GPS位置数据,并通过Surfer软件对所获取的地理位置数据进行三维模拟,输出三维沉降模型,进而对该区域的沉陷情况进行判断。经三维模拟与数值分析发现,三矿区地表局部出现沉降小盆地,存在较为剧烈的地表塌陷,在加固处理之前不宜再实施煤炭开采作业。     

双轨D-InSAR技术在矿区地表沉陷监测与分析

为了能够精确监测矿区地表沉陷,验证D-InSAR技术在矿区地表沉陷监测应用中的可行性,采用D-InSAR技术提取工作面推进93、153、443、809 m时SAR影像沉陷信息,结合现场实地监测试验对宁夏枣泉矿区采动过程中地表沉陷展开了详细分析。结果表明：卫星监测期间,枣泉矿区出现了4个明显沉陷区域,且地表沉陷中心都滞后于工作面一定距离;D-InSAR技术监测结果与实际监测结果基本一致,说明D-InSAR技术能够有效地监测矿区沉降情况。研究成果验证了D-InSAR技术作为面向矿区的地表沉降监测方法的可行性,为矿区的安全开采和绿色发展提供了技术支撑。     

时序DInSAR在重复采动地表沉陷监测中的应用

基于TerraSAR-X高分辨率SAR数据,利用时序DInSAR技术监测矿区开采沉陷,探讨其在开采沉陷监测中的定量化应用。结合矿区工作面回采进度资料,对时序DInSAR结果进行分析,提取不同开采阶段的超前影响角、边界角、起动距等参数,以认识和描述上覆岩层存在重复采动时的地表沉陷规律。利用在工作面上方角反射器位置上同步获取的GPS观测结果对DInSAR技术进行验证,结果表明X波段SAR数据可以准确监测微小形变,从而保证了开采沉陷影响范围监测及角量参数提取的可靠性。     

面向矿区地表形变的GPS-InSAR融合方法研究

煤炭资源高强度的开发与利用容易导致开采沉陷,威胁矿区安全生产。多源监测数据融合是实现矿区地表形变高效监测的关键手段。针对GPS与In SAR技术在地表形变监测时存在的不足,提出一种融合GPS与In SAR数据的遗传-克里金插值方法对矿区地表形变进行监测。融合GPS与In SAR数据进行克里金插值,寻找最佳变异函数模型计算研究区的年平均形变速率;随后通过遗传算法对变异函数模型的参数进行寻优,进一步提高插值模型的精度;最后以GPS站点的实测数据,对模型的性能进行验证和评价。结果表明:融合GPS数据的遗传-克里金插值算法可有效提高地表形变监测的精度。研究成果有望提高地表形变监测的效率,对矿山地质灾害防治与地面保护工作具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

基于D-InSAR技术反演矿区上方铁路地表形变

为了分析矿区上方铁路地表的形变,文中应用双轨法D-In SAR技术对10景高Sentinel-1A影像进行处理,获得了20150926—20160523时段内近采区上方铁路附近的地表变形;同时结合开采沉陷预计结果对矿区开采的地表沉陷情况进行分析,并利用矿区地表移动观测站实测数据进行验证;结果表明D-InSAR技术可以有效地对矿区上方铁路附近地表形变进行监测。     

GPS技术在煤矿开采沉陷观测中的应用

运用GPS技术对济三煤矿开采沉陷进行监测,对实际观测数据进行基线解算、外业检核、空间平差的数据处理,得出了该矿区综放开采条件下的地表移动变形规律、各种角值参数和预计参数,并对边界角、移动角进行了相关计算分析,得出不同采深或表土厚度条件下地表移动参数,建立沉陷与变形监测的一系列技术体系,为盆地开采条件下建(构)筑物下采煤提供了科学依据。     

基于SBAS-InSAR的窑街煤矿开采沉陷研究

基于SBAS-InSAR技术,利用84期Sentinel-1A数据,对窑街煤矿矿区2014年10月至2018年9月期间地表形变进行监测,获取研究区时间序列地表形变信息。研究发现矿区范围内存在三处开采沉陷区,提取沉陷影响面积,并对时序沉陷规律进行分析。最大累积沉陷值达到350 mm,沉陷中心区最大年平均沉陷速率约为200 mm/a,沉陷区位置与煤矿开采工作区一致。研究表明SBASIn SAR技术可以有效应用于开采沉陷区的识别与监测,为采空区灾害的预防及治理提供技术服务。     

GPS技术在矿山开采沉陷中的应用

运用GPS技术在矿区进行监测网的布设和全面采集测点空间坐标信息,并对观测的数据进行软件自动解算,从而获得地表移动规律,并指导矿山安全生产,为开采沉陷监测提供了有力保证。     

3S技术在昆明市地面沉降监测中的应用

近年来,由于地下水的大量开采,导致昆明市地面沉降日益严重,要想有效扼制地面沉降的速度,必须加大地面沉降的监测力度与提高监测精度。基于昆明市地面沉降的机理分析,传统的监测方法已经不能满足当前监测工作的要求,建立以3S技术为基础的GIS自动监测系统来获取高精度的地面沉降信息,并对地面沉降进行实时监控,是目前城市沉降监测的主要方法之一。在此基础上,分别阐述了GPS、RS及GIS技术在地面沉降监测中的应用,以及三者结合的作用,并对利用3种技术整合监测系统开展昆明市地面沉降监测的前景进行了展望。     

GPS在大地及工程变形观测中的应用

与传统的大地及工程变形监测方法相比, GPS 的应用在连续性、实时性和自动化程度等方面优势明显。分析了GPS 在地球动力学及地震监测、滑坡监测、大坝的变形监测、陆地建筑物的变形和沉陷监测、海上建筑物的沉陷监测、资源开采区的地面沉降监测等领域的应用, 提出了一机多天线GPS 观测技术, GPS 在大地及工程变形监测中的应用前景将会更加广阔。     

急倾斜煤层水平分层开采引发的地表变形监测技术研究

西北地区厚黄土覆盖层急倾斜煤层开采引发的地表沉陷、地裂缝等地质灾害具有独特的发育特征,需要具有针对性的监测指标和方法,从而获取监测体的演变模式,本文选择甘肃省窑街三矿采煤引发的地表沉陷典型区域作为研究试验区,通过总结采煤工艺及地质条件差异引起的地表沉陷特征,结合采用传统测量技术与现代实时监测技术,实施了针对急倾斜煤层开采引发的厚黄土层变形监测工作,选取地表埋设GPS监测桩定期监测和安装拉绳变形监测仪实时采集数据的方法,实时监测塌陷区典型变形点的三维变形情况,并通过数据分析对垂向沉降和水平位移进行了对比,进一步对稳定区进行了划分。该研究为开展类似条件下的监测和研究工作积累了经验。     

矿区开采沉降监测中GPS的应用研究

我国不少地区由于过度开采地下水或石油天燃气,造成了极为严重的地面沉降问题。随着GPS技术的日益成熟,将其应用在矿区开采沉降监测中具有重要现实意义。本文首先对沉降观测网布置及数据处理进行介绍,通过分析沉降监测结果,得出在矿区开采沉降监测中应用GPS符合现实变形监测要求的结论。     

Mining subsidence monitoring using the method of combining InSAR and GPS technology

Attempted to conduct a dynamic monitoring research on coal mining subsidence in western mining areas by using the method of combining D-InSAR and GPS technology. The observation points were installed on the main section and the three-dimensional coordinates of the points were measured by using the method of dynamic differential GPS. Meanwhile, the radar images of this subsidence area were processed by using the method of interferometry with daris software, and the interferogram of the subsidence area was obtained. Through this study, the GPS monitoring data and the InSAR deformation data were integrated and the dynamic subsidence contours of the experimental area were obtained. GPS/InSAR fusion technology provides a new technological means for large-scale dynamic monitoring of coal mining subsidence in western mountainous mining areas and shows good application prospects in coal mining subsidence monitoring and disaster warning.     

InSAR测量技术在矿区地表沉降监测中的应用

为了探讨InSAR测量技术在矿区进行地表沉降监测的可行性,首先采用传统的GPS测量矿区的地表沉降情况,并获得GPS地表沉降监测数据,然后采用瑞士的GAMMA软件处理矿区的主辅两景InSAR影像,通过相位解缠等操作最终得到矿区地表的沉降图。以淮北某矿区一个工作面的地面观测数据为例,通过仿射变换进行坐标转换把地面上GPS观测点转换到对应的InSAR栅格数据阵列中,对比分析二者的观测数据,可以发现InSAR监测结果与GPS观测结果具有一致性,能够满足矿区地表沉降监测的精度要求。     

DInSAR动态下沉监测特征点错失问题研究

本文以开采沉陷基本理论为依据,建立了DInSAR和GPS联合加密观测工作面推进距离模型,得出了工作面推进过程中的两次加密时间,即地表变形点下沉速度的剧增点和剧减点监测时刻,从而提高了DInSAR技术监测地表动态变形的有效性。最后以澳大利亚West Cliff煤矿长壁工作面32开采期间获取的DInSAR和GPS数据进行了实例分析。     

基于GIS的沉陷预计分析系统及可视化研究

文中以概率积分法和皮尔逊Ⅲ型公式法为基础,基于Longruan GIS平台开发了基于GIS的沉陷预计分析系统.利用空间数据库对倾斜、急倾斜煤层工作面数据统一管理,实现了倾斜、急倾斜煤层开采沉陷预计和计算结果的可视化分析,可快速绘制开采损害等级云图、计算损害区域影响范围等工作.研究成果可用于倾斜、急倾斜煤层开采引起的地表...     

基于GIS与ANN的金川二矿地表移动预测

利用金川二矿区多年的GPS监测数据,探讨了GIS与人工神经网络技术相结合进行地表移动定量预测的方法和思路。借助Avenue语言,实现了在GIS平台下进行地表移动神经网络预测的整个过程,包括样本设计、网络设计与训练、网络测试与网络预测等;其中,数据处理、测试结果对比和预测结果分析由GIS软件完成,采用VB调用Matlab6.5实现Elman神经网络预测模型,并通过Avenue编程将其集成到GIS系统中。研究结果表明,利用GIS支持下的神经网络模型对地表移动进行预测,具有理论上的可行性和现实意义,说明GIS和人工神经网络技术在开采沉陷预计领域中具有广阔的应用前景。     

高精度矿区地表沉陷远程监测系统构建与应用

针对目前矿区地表沉陷监测方法普遍存在监测精度不高、无法实现实时监测的问题,采用振弦式静力水准仪作为传感器、GPRS(General packet radio service)无线传输技术作为数据传输手段,构建了一套高精度矿区地表沉陷监测系统。详细介绍了该系统的基本架构及工作流程,并进行了长时间的性能测试,认为该系统可以实现实时监测,稳定性较好。将该系统应用于山西某煤矿进行了为期9 d(2017年4月2日~2017年4月10日)的开采沉陷监测试验,研究表明:系统监测值与相应的精密水准测量数据的最大误差仅为0.425 mm,明显优于GPS 5 mm的监测精度,可见该系统的开采沉陷监测精度较高,有一定的实用价值。