基于Matlab的矿区地表移动与变形计算方法研究

运用开采沉陷理论、概率积分法、Knothe时间函数和坐标转换理论,基于Matlab编程语言对煤矿采空区地表移动变形值计算方法进行了探讨,主要得到了以下几个方面的成果:采空区上方地表移动与变形计算;预计时刻地表下沉与变形动态值预计;地表下沉等值面图和三维可视化效果图的自动绘制;采空区上方地表任意方向下沉与变形剖面图绘制;地表移动变形分布规律分析。本文的程序运行成果与矿区数字地形图一起作为G IS的输入数据进行矿区地表历史DEM的反演,对生产矿井开采技术可行性分析、地下保护煤柱设计以及矿区生态环境损害评价分析将起到至关重要的作用。     

开采沉陷预计数据自动嵌入矿区DEM的方法研究

首先分析了几种开采沉陷预计数据（下沉,倾斜,曲率,水平移动和水平变形 ）的特点,介绍了上述几种数据的表达方式,根据数据特点提出了沉陷预计结果数据的预处理方法。通过研究提出了将预计结果数据嵌入矿区DEM的方法--双线性重采样插值法,经实例验证该方法达到了预期目标,为矿区的DEM更新做出了贡献。     

InSAR技术协助构建矿区数字高程模型及应用

数字高程模型(DEM)是一定区域范围内规则格网点的平面坐标及其高程的数据集或者是经、纬度和海拔高度的数据集。DEM用途广泛,数字地球、数字城市、数字区调等工作以及虚拟现实三维可视化都需要高精度的DEM支撑。本文分析了用InSAR技术构建矿区DEM的方法及其在矿区开发和建设中的实际应用。     

矿区沉陷DEM多重滤波方法研究

针对传统地表移动监测方法周期较长、工作量大的问题,通过无人机LiDAR和点云滤波获取地面点云,并构建沉陷DEM,实现地表沉陷监测的方法具有快速、高效的优势;由于现有点云滤波和插值算法构建的沉陷DEM模型仍会包含噪声,限制了该技术在矿区的普及,因此,进一步研究了沉陷DEM噪声的去除方法,对比分析了多重滤波与经典滤波方法。实验分析结果表明：在几种去噪方法中,中值滤波组合维纳滤波的去噪效果最好,保留了下沉盆地的细节特征,能够满足矿区地表形变监测的基本要求。     

三维激光扫描与DInSAR联合监测矿区地表动态沉降方法

为解决SRTM DEM(分辨率30 m)与雷达影像分辨率不匹配降低了DInSAR地表形变监测精度的问题,研究了1种三维激光扫描与DInSAR联合监测矿区地表动态沉陷方法。该方法首先利用地面三维激光扫描点云数据构建高分辨率、高精度DEM,然后由低分辨率SRTM DEM内插补充数据缺失区域以获取整个研究区域DEM,最后将其与高分辨率SAR影像进行时序差分处理,获取矿区地表动态沉降监测数据。利用覆盖某矿5景3 m分辨率的TerraSAR-X影像进行了验证。结果表明:相比现有的SRTM DEM监测结果,该方法减小了DEM误差对形变结果的影响,实现了矿区大范围、高精度、动态的地表沉降监测,具有较好的应用价值。     

基于UAV摄影测量技术的开采沉陷全盆地建模和求参北大核心

以内蒙古唐家会矿区为研究对象,获取该地区2020年8月与2021年3月无人机摄影影像数据,并制作生成DEM,将2期DEM数据相减获取该地区下沉盆地,用BP神经网络算法作去噪处理,并对比不同去噪方法的去噪效果;利用全盆地下沉数据,融合模拟退火算法(SA)与概率积分参数反演方法,求出该下沉盆地下沉系数与主要影响角正切;利用该参数模拟下沉盆地,计算出测量中误差为589 mm,占最大下沉值8.1%;最后对参数作抗差分析,在测量中误差占(1%~10%)最大下沉值时,求参结果可靠。结果表明:BP神经网络算法能够有效去除盆地内噪点,提高下沉盆地的精度,基于SA和矿区全盆地数据能够有效求取概率积分参数,弥补无人机精度不高带来的影响。     

利用机载LIDAR点云数据制作高精度DEM及DSM的方法

通过对1∶2 000高精度DEM及DSM制作的项目实践,总结了利用LIDAR点云数据制作高精度DEM及DSM的方法,其制作的关键就是点云的滤波分类,并对点云的两种分类即自动滤波分类和人工精细分类进行详细阐述。     

基于机载LiDAR点云C2C算法的矿山沉陷监测研究

针对地表移动观测站和InSAR技术手段在矿山开采沉陷监测的局限性，利用机载激光雷达(Light Detection and Ranging, LiDAR)采集沉陷区三维点云数据，通过多时相点云构建地表数字沉陷模型(沉陷DEM),获取地表的移动变形特征。然而构建的沉陷DEM包含多种来源复杂且难以去除的噪声，限制了该技术在矿山开采沉陷监测的应用。提出将机载LiDAR点云直接比较的算法(Cloud to Cloud, C2C)进行矿山开采沉陷监测，以榆神矿区某工作面为研究区，将同期水准观测数据作为参考数据，并与三种主流点云插值算法构建的沉陷DEM进行对比，验证该算法的可行性和精度。结果表明，C2C算法能够快速获取高精度的沉陷值，其沉陷精度明显优于通过点云插值算法获取的计算结果，下沉曲线符合矿山开采沉陷的一般规律。该算法可以达到厘米级的精度，为矿山地表移动变形监测和生态环境修复提供了新的参考方案。     

白皎矿区岩体应力场研究

本文介绍了白皎矿区岩体应力场的现场研究方法：孔径应力解除法。两个点六个钻孔空间应力测量结果表明：矿区内岩体应力以近水平构造应力为主。文章还进行了一个剖面的线弹性有限元分析，在两个有实验数据对比的地方反演分析与实测结果基本相符。有限元反演分析勾画出了矿区岩体应力场的整体轮廓。岩体应力场研究结果对矿区地压控制有重要的指导作用。     

矿区生态环境定量遥感监测研究进展与展望

矿区生态环境的科学有效监测是矿区生态环境保护与治理的前提,对于促进生态文明建设具有重要意义。遥感技术已经成为矿区生态环境监测的重要手段,特别是近年来遥感技术在数据、算法、算力方面的迅速发展极大地促进了国内外矿区生态环境定量遥感监测研究的进步,涌现出了一系列优秀的研究成果。从矿区地表要素类型识别以及矿区植被、土壤、水体、大气、生态系统的参数反演与监测方面归纳和剖析了矿区生态环境定量遥感监测的研究进展。结果表明：新兴遥感数据的应用提升了监测的时空分辨率,矿区地表要素识别以及参数反演方法得到了优化改进,提升了识别和反演的精度;深度学习和遥感云计算平台在矿区应用中崭露头角。但是也存在一些不足：①深度学习在矿区地表要素识别的应用尚未完全展开,缺乏矿区遥感地表分类体系标准与大规模高分样本库,矿区地表要素识别的自动化与智能化水平有待提高;②矿区定量遥感参数反演的广度有待拓展,反演与监测方法研究有待深入;③矿区多要素参数的中高分辨率、长时序、高频次同步观测与协同分析的研究还相对缺乏。在此基础上,对未来的研究方向进行了展望：①构建矿区遥感地表分类体系与大规模高分样本库,跟踪最前沿的深度学习算法,实现矿区地表典型要素的高精度识别;②研究矿区场景下的定量遥感物理机理建模方法,拓展遥感反演的矿区要素参数,提升反演方法的精度和稳定性;③融合矿区多源大数据,实现参数的中高分辨率、长时序、高频次的体系化同步定量遥感反演与监测。     

基于VirtuoZo的高原地区高精度DEM制作方法

DEM(Digital Elevation Model,数字高程模型)是国家基础测绘成果的主要成果之一.为获取高原地区高精度的DEM成果,云南省测绘地理信息局立项对高原地区高精度DEM制作进行研究.该文基于VirtuoZo全数字摄影测量系统,采用多类型地形数据对高原地区高精度DEM制作的方法进行了有益的探讨,并将研究成果成功应用于云南“万幅测图”计划和云南省第一次全国地理国情普查精细化DEM制作.不仅保证了DEM制作的精度,而且提高了制作DEM的作业效率.     

大比例尺数字高程模型中断裂线的处理探讨

根据建立数字高程模型(DEM)的基本要求,分析了断裂线中常见的陡坎在大比例尺不规则三角网型DEM中的成图特点,提出了用面积阀值来对三角网中的三角形进行取舍,并用模拟数据进行了试验.     

基于DEM的区域地形坡度分级图制作

地形坡度分级是土地管理、地理信息服务的重要内容.基于DEM数据,按照设定的坡度分级标准,探讨了地形坡度分级的数据内插、坡度分级生成分级多边形合并方法.利用SRTM数据、GIS平台,以太原市为实验样区,通过内插得到(30m×30m)数字高程模型.基于数字高程模型,提取不同分辨率的太原市地形坡度信息,以90m分辨率的坡度分级图为例,合并小图斑到相邻图斑中,完成地形坡度分级图.     

矿区1:5000地形图遥感快速成图方法

文中以数字正射影像图(DOM)和高精度的数字高程模型(DEM)为主要信息源,实现煤矿区地形图快速成图;讨论了快速成图的关键技术并对地形图精度用GPS进行了检校。结果表明:该方法用于矿区地形图快速成图是可行的,可以满足矿区生产和可持续发展的需要。     

一种边优先的露天煤矿DEM构建算法

DEM（Digital Elevation Model,数字高程模型）是以高程为地形属性,用来描述地形表面形态属性信息的数字表达模型。根据数字化露天煤矿DEM构建需求,提出了一种边优先的DEM构建算法。该算法基于二维空间直线体素遍历原理建立边的格网索引,并采用“最小外接矩形”法搜索DT点。为了确保DEM对地形描述的正确性,采用改进的平坦区域搜索修正算法对相邻等值线之间的平坦区域进行修正。实验及应用结果表明,该算法时间效率高,运行稳定,建模精度可靠,能够满足露天煤矿DEM构建需要。     

任意地质图剖面生成的方法探讨

利用GIS技术中创建数字高程模型(DEM)的方法，介绍了通过对工程勘察中的钻孔资料进行再加工，并最终创建任意剖面地质图的新方法，利用润扬长江公路大桥的钻孔资料进行实例分析，取得了任意切割的地质剖面成果。实践表明，该方法具有使用简单、效果直观的特点，具有较强的实用价值。     

遥感与GIS技术在大型排土场选址中的应用

高速公路建设排土场的选址规划涉及到高速公路的经济效益与环境污染等问题。GIS的空间叠加、缓冲区分析等强大空间分析功能可为排土场的选址规划提供帮助。应用遥感图像处理和GIS等技术,以宜巴高速郑家垭隧道排土场为实例,对选址地区的地形图进行了矢量化处理,建立了选址区域的数字高程模型（DEM）。通过对选址区域的遥感图像和DEM进行叠置分析、缓冲区分析等相关的GIS空间分析,计算出排土场的最优选址规划位置,之后对选定区域进行了弃方容积计算,计算结果满足预计弃方量。这种将遥感图像处理与GIS技术相结合的研究方法为排土场选址规划提供了新思路,其研究成果对于完善公路排土场的设计施工具有重要的实用价值。     

佛子冲铅锌矿田线性构造的分形特征

利用ASTER GDEM数字高程模型(DEM)作为数据源,以线段追踪算法(STA)提取了佛子冲铅锌矿田的线性构造,并采用计盒维数法计算了各个区段相应的线性构造分维值,然后做出了线性构造分维等值线图。结果显示该区域线性构造具有良好的统计自相似性和分形特征,线性构造分维值的高低反映了线性构造展布结构的复杂程度。已知铅锌矿床(点)主要分布在高分维值区或附近,表明线性构造分维值可以作为线性构造发育程度与成矿属性的重要参数。     

合成孔径雷达干涉技术用于煤矿沉陷监测研究

煤矿沉陷是1种典型的地质灾害,采用差分合成孔径雷达干涉技术可以高精度地监测上世纪90年代以来的煤矿沉陷历史及发育特征。本文以陕北大柳塔1990年代的煤矿沉陷为例进行了监测试验,并讨论了影响形变监测精度的大气效应和DEM。     

三维激光扫描用于开采沉陷监测研究

三维激光扫描是一种新型测量技术,具有高效、实时、高密度等优点。将三维激光扫描用于开采沉陷监测,提出了获取下沉盆地的数据处理方法,并对其精度进行了讨论。通过实例应用,得到了沉陷区的下沉盆地DEM,直观全面地反映了开采沉陷盆地的形态。