无人机航测技术在大型露天采坑监测中的应用

在露天采坑深凹开采过程中,边坡形成结构破碎、坡度陡峭的高危临空面,极易促生崩滑地质灾害,深入研究快速、有效的监测技术,对有效防控边坡工程灾害和安全开采监管具有重要意义。研究采用固定翼无人机航测技术获取大型露天采坑三维点云数据,经点云去噪、剔除植被等预处理,生成露天采坑DEM数据,分析采坑的开采范围。根据DEM数据,提取矿山边坡坡度数据,开展边坡风险性分析。并利用露天采坑多期DEM进行差值,获取采坑相关变化量。研究结果表明：无人机航测技术可以快速、有效获取大型露天采坑的三维实景模型,能够为政府和企业开采监管提供可视化数据支撑|大型露天采坑的DEM数据,经地形分析提取坡度数据,可以有效发现边坡的崩滑现象,进行有效的监管。     

西部山区某矿开采扰动下地形变化特征及致灾点分析

开采后地形变化是煤炭生产面临的现实问题,东部平原地区的开采沉陷问题已经得到了较为细致的研究,但西部山区受地形因素影响,如何准确地获取沉陷数据及地表变化规律仍需进一步探讨。为确定开 采扰动下山区地形变化规律,为矿区地质灾害防治提供技术支撑,以西部山区某矿工作面开采扰动区为例,首先利用无人机快速获取研究区域数字影像,生成多期数字高程模型（DEM）,得到测区下沉盆地,研究地表 随工作面开采的沉陷情况。然后利用DEM提取研究区域的坡度、坡向和起伏度信息,得到该工作面开采前后的地形整体变化情况。研究表明：研究区地表变化受地下采煤活动影响明显,具体表现为工作面开采过后,坡 度整体变缓,起伏度减小,随着后续工作面的开采,坡度和起伏度均有所变大,但是变化较小。利用坡度变化这一特征获取地下开采导致的地表致灾点,结合原始高程、原始坡度和开采沉陷情况分析致灾点的分布形 态,发现致灾点多位于海拔较高、原始坡度较小、植被覆盖率较低的沟谷、道路两侧,通过分析致灾点的位置可为矿区后续边坡治理、道路养护与土地复垦提供技术参考。     

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...     

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.     

基于三维激光扫描仪的矿区边坡变形监测数据的分析处理

以南郑县碑坝孔溪沟锌矿区边坡为研究对象,选用三维激光扫描仪采集边坡变形数据,对变形监测数据进行分析和处理,从而研究矿区边坡变形。针对点云数据拼接、点云滤波、点云精简、模型重建等数据处理过程中常遇到的问题,提出了相应的解决方法。提出了多边形分割法,将模型的重点关注区域划分为多个多边形,根据多边形重心坐标的变化分析了边坡的水平位移和竖向位移。结果表明:矿区边坡变形监测数据的分析结果和实际变化情况较为吻合。     

基于密集匹配点云的露天矿台阶线提取方法研究

台阶线是露天矿测量的主要对象之一,传统的全站仪、GPS点式测量方法耗时长、劳动强度大、效率低,而基于无人机点云的现代测量方法为台阶线高效提取提供了可能。基于无人机影像构建的密集匹配点云数据,提出了一种自适应高程阈值的台阶线提取方法。该方法首先通过邻域点云的协方差矩阵对地形条件进行判断,依据不同的地形自适应地选用不同的高程差阈值进行台阶线特征点提取,极大限度地减少误提取数量;然后,基于点云聚类分割后各点云簇中点的数量与高程特征对误提取的点云进行剔除,并采用三次B样条曲线对特征点进行拟合,较好完成了露天矿台阶线提取。试验表明:该方法可以高效地完成露天矿台阶线特征点提取,有效区分台阶线和道路边线特征点;同时依据特征点拟合出的曲线效果良好,真实反映了台阶线的实际位置。上述分析为露天矿台阶线高效测量提供了新的解决方法。     

基于GIS综合评价法的地质灾害易发性研究

为了有效分析某研究区地质灾害的分布规律、发育特征、影响因素以及地质灾害易发性,采用GIS的综合评价法对地质灾害易发性进行了深入研究。研究了该区共发生地质灾害171处,其中滑坡、崩塌、泥石流发生次数较多,并选定研究区降水量、地形坡度、断层、海拔高度、岩土体类型以及人工工程活动6项影响因子作为地质灾害易发性评价指标,并利用层次分析法求出各项权重,结合GIS空间分析功能,对地质灾害易发性划分。研究结果为:该研究区地质灾害划分为9个高易发区域,14个中度易发区域,1个低易发区域和13个不易发区域。研究为类似工程地质条件下地质灾害易发性提供一定的理论基础。     

无人机载雷达在露天矿边坡位移监测中的应用

将无人机载雷达技术应用在露天煤矿边坡位移监测中,通过对机载激光雷达系统组成和测距原理的研究,以及数据生成环节和数据处理流程的研究,获取露天矿边坡的数字高程模型。通过对点云数据的分析表明,该技术可获取矿山边坡的数字高程模型及边坡形态,为矿山边坡变形监测与灾害预报提供有效的预警信息。     

基于遗传算法优化信息量法的地灾易发性评价

为提高地质灾害风险调查评价中地质灾害易发性评价的精度,在加权信息量模型基础上,引入了遗传算法对权重进行分析,从灾害因子的等级划分和权重确定两个方面建立了完善的地质灾害易发性评价理论体系。并以定远县为研究区,在野外踏勘的基础上,选取10个指标构建地质灾害易发性评价指标体系,进行地质灾害易发性论证。结果表明,将定远县划分为极低、低、中、高、极高5个易发区,分别占全区总面积的82.6%、8.7%、5.1%、3.1%、0.5%,易发性评价分区结果与研究区野外踏勘实际情况相近。定远县地质灾害高易发区主要集中在地层岩性较软弱,高程相对较高,坡度差相对较大的地区。通过接收灵敏度曲线检验结果为97.6%,说明模型评价精度高,分区结果合理。     

山西省地质灾害控灾因素分析

地形地貌是地质灾害发生和活动的基础,一定程度上决定了地质灾害发生的类型、数量、密度和规模。山西地处黄土高原东部,地形高差大、地质条件复杂、水土流失严重,极易形成崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害,地质灾害种类多、分布广、数量大。通过对山西省地质灾害发生特点和规律的研究,发现山西省地质灾害的主要控灾因素是地貌、年均降雨量和坡度。在不同的地貌单元内,黄土地貌是崩塌和泥石流等地质灾害的高发区,降雨是山西地质灾害的重要的诱发因素,区域地质灾害密度与区域年均雨量关系密切。全省年均降雨量低于400 mm和高于800 mm的地区基本不发生地质灾害;年均降雨量在450~600 mm地区最易发生地质灾害,其中年均降雨量在500~600 mm地区最易发生崩塌和滑坡灾害。地形坡度和崩塌呈明显的相关性,是影响崩塌发生的最主要因素。40°~50°坡角度是大型滑坡的高发区;当坡度大于50°后,大型崩塌的数量随着坡度的增大呈指数式增加。研究对山西省地质灾害的防治具有一定的指导意义。     

遥感技术在水电站地址勘察中的应用

基于降雨径流模型确定水电站地址勘察已成为水资源评价中的一个重要课题。随着卫星技术的发展,遥感、地理信息系统能够快速地确定水电站地址勘察。选取位于云南省中部滇中盆地地区澜沧江流域作为研究区,利用遥感和地理信息系统技术,从数字高程模型角度出发,确定了流域尺度、流域边界和最小面积、平均高程、流域平均坡度等水文信息。运用分辨率为2.5 m的IRS-P5立体卫星数据导出数字高程模型。该数字高程模型用于生成盆地的流向和流量累积图。通过对这些图像的分析得出了综合排水网;利用地形资料,包括流域面积、平均流域高程和降雨资料的有限点观测值,推导出整个流域的回归模型,使用平均面雨量计算其雨量分布图,结合Kriging统计方法生成子流域验证这个回归模型,并给出了水电站地址勘察建设地点。     

基于历史数据库的矿山环境地质灾害分布规律仿真分析

为了更加有效地防治矿山环境地质灾害,提出应用历史数据库的矿山环境地质灾害分布规律仿真分析方法。构建矿山环境历史数据库总体架构,分为监测数据和系统数据;采用傅里叶变换方法对采集的矿山环境数据进行增强处理,将数据输入支持向量机模型中,分类矿山环境数据并获取灾害特征,实现地质灾害分布规律的分析。在仿真分析中,获取矿山环境地质灾害分布规律与高程、地形坡度和岩性之间的关系,完成矿山环境地质灾害分布规律仿真分析。     

蒙库铁矿南帮滑坡灾害治理技术研究

滑坡是露天矿山主要的地质灾害之一,给人类的生命财产造成了巨大的损失。研究了蒙库铁矿区的边坡地质特征,分析了滑坡区域破坏模式和潜在危害,认为滑坡模式表现为平面破坏,局部存在楔形破坏的可能。研究了滑坡区域边坡稳定性,沿走滑坡向在南帮199线—207线滑坡体上设置测量了3条主剖面,计算得出了南帮不同平台的稳定性。给出了滑坡体加固治理方案,主要为清理散体、危岩体,长锚杆、预应力长锚索、钢轨桩、框架梁综合锚固加固,破碎区域喷锚网封闭,坡体深层排水孔、周边截排水沟等。研究为相同地质条件下滑坡地质灾害的治理提供了参考。     

无人机倾斜摄影技术在矿山地质勘查中的应用

为准确捕捉矿山地质与环境情况,提出无人机倾斜摄影技术在矿山地质勘查中的应用。以河南省某石灰岩矿山区域作为研究对象,通过搭载四镜头倾斜相机的多旋翼无人机,采集研究区域的矿山地质数据。运用Photoscan软件处理矿山地质图像数据,生成密集点云以及研究区域地物剖面线。将剖面线导入3D Mine软件中,构建研究区域的三维模型,反映矿山地质情况与问题,实现矿山地质勘查。实验结果表明,该方法能够准确捕捉矿山地质与环境情况,且所勘查结果与实际环境结果吻合,勘查准确性较高。     

基于三维点云建模的矿山边坡稳定性分析

基于无人机摄影测量技术建立矿山边坡精细模型和C++编程实现岩体质量指标空间点云分布,预测边坡岩体稳定性。首先借助三维点云处理软件对模型裁切、去噪、平滑等处理,其次利用Rhinoceros曲面实体建模功能将地质体曲面模型实体化,然后结合Rhinoceros插件Griddle对三维地质体模型网格体划分,最后以FLAC3D软件可识别的*.f3grid文件导出。以绍兴越城区某矿山边坡为例,将模型导入FLAC3D软件计算。结果显示:该矿山岩体受节理影响最大位移位于两矿之间形似"鱼鳍"形状附近,最大位移3.15cm;"鱼鳍"形状附近岩体变形模量为1GPa,质量分数BQ为172.2～263.6,为Ⅴ～Ⅳ级的岩体质量,该区域岩体最大破环概率达到了43%,稳定性系数低于1.0,该计算结果与现场调查结论相吻合,预测了边坡潜在威胁区域,为相关调查研究提供参考依据。     

无人机遥感监测在煤矿地质灾害调查的研究与应用

针对地处复杂地质条件的矿井常规测绘及地质灾害普查难度大的问题,提出无人机遥感监测测绘技术,通过无人机监测加数据分析软件处理,可以代替人工测绘.通过在双柳煤矿采空区进行现场应用试验,顺利获得多组测量数据,并和传统勘察、测量数据进行对比分析,发现地物地貌平面位置平均误差在3 cm以内,地表高程平均误差在3 cm以内.此结果...