无人机航测技术在矿区开采沉陷变形监测中的应用

为了更好地监测矿区开采沉陷变形情况,提出一种基于无人机航测技术的矿区开采沉陷变形监测方法。优先标定相机,输入无人机畸变参数,降低相机畸变误差。通过无人机航测技术获取矿区影像数据,采用UASMaster软件对点云数据预处理。将倾斜航拍方案引入沉陷区,获取矿区地面无人机倾斜数据;采用矿区经验参数以及实际观测数据预测沉陷盆地,最终达到矿区开采沉陷变形监测的目的。仿真实验结果表明,所提方法可以获取高精度的矿区开采沉陷变形监测结果。     

无人机热红外遥感煤火探测方法

为了提高矿区煤火识别的精度,利用无人机搭载数码相机和热红外相机分别在白天和夜晚采集RGB图像和热红外图像,基于面向对象的分类方法将矿区彩色正射影像分类并赋予对应类别的发射率值;热红外影像经过辐射定标后镶嵌为正射影像,根据辐射传导方程和Plank反函数反演矿区地表温度,采用移动窗口热异常提取算法识别煤火区。试验表明,实测煤火点与无人机热红外技术探测的煤火区的重叠率为96.72%,说明无人机热红外遥感煤火探测方法的精度可靠,技术可行。     

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。     

基于无人机遥感技术的矿井地面塌陷综合监测

针对矿井开采时,井下空间在重力作用冲击下,极易产生缝隙形成地面塌陷的问题,提出基于无人机遥感技术的矿井地面塌陷综合监测,全方位分析矿井地面沉陷特征。分析待监测矿区现状,运用外部空间数据收集和内部数据处理2个子系统构建无人机遥感系统,根据航高、分辨率、重合率、航线、数据处理等步骤明确地面塌陷程度和范围。通过实测分析得出,利用不同阶段无人机遥感数据记录,可精准掌握矿井地面塌陷及地面震荡规律,明确地表位移与侵蚀情况,所获塌陷值和地面实测塌陷值基本相同,有效证明了无人机辅助监测矿井地面塌陷的可靠性与实用性。     

基于KAZE-DAISY算法的山区无人机正射影像匹配算法研究

为实现矿区无人机正摄影像的精确匹配,采用KAZE-DAISY算法对无人机正射影像实施特征点提取处理。利用KAZE算法对正射影像进行关键点检测并生成关键点描述符,通过DAISY描述符来确定正摄影像的特征点,利用常规PROSAC算法完成对于无人机正摄影的精确匹配。经实验研究发现,此次研究提出的KAZE-DAISY算法在总匹配点对数和正确匹配点对数方面具有显著优势,并且匹配总耗时相对较短,在户外监测工作环境中可有效节约计算机资源,能满足矿区开采前勘测对于正摄影像资料的需求。     

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。     

琅琊山铜矿地下采矿对复杂地表环境安全影响研究#br#

为分析琅琊山铜矿地下采矿对矿区地表复杂的建（构）筑物造成的影响，建立了地表地形和地下开采模型，采用数值模拟方法对矿山地下采矿造成的地表沉降变形进行模拟，得出地表最大沉降值为48.4 mm，且各个沉降区域分布扩展较为均匀，倾斜变形、曲率及水平变形最大值均小于允许指标。采取模拟监测的方法，通过布置主监测线和辅助监测线来获得监测数据，对沉降变形进行修正。主监测线最大沉降值为45.99 mm，辅助监测线监测结果与主监测线监测结果相近。研究结果表明，沉降最大区域附近属于均匀变形，开采对地表建(构)筑物安全影响较小，同时也为矿山开展地质灾害防治工作提供了理论依据。     

基于无人机航测的露天矿三维模型重建技术

以舟山某大型露天采石矿山为工程背景,分析了无人机航摄影像获取及处理的流程,通过Pix4D软件对无人机数据及获取的大量正射影像数据进行了图像解析处理,迅速便捷地获取了矿区空间三维信息,生成了数字表面模型和数字正射影像,并进行了精度分析。试验表明,无人机航测可较好地重建某一阶段的矿区三维模型,实现了矿区三维全景漫游,为矿山开采提供了数据支持,可用于生产进度检查纠偏,强化管理决策的科学性。     

遥感技术在绿色矿山建设与评估中的应用

本文研究了遥感技术对绿色矿山建设提供技术支持的关键问题,列举了卫星遥感与无人机遥感的技术优势、应用领域,提出了以多源、多时相的高分辨率的国产高分卫星数据作为基础,通过影像数据处理与图像制作、遥感解译、编制解译成果图、无人机遥感实时动态监测与野外查证工作,参照绿色矿山建设评估指导体系对绿色矿山各项评价指标进行识别,对遥感技术在矿山企业矿区环境、资源开发方式、科技创新与数字化矿山等方面应用进行系统研究分析,建立了遥感绿色矿山建设应用的技术体系。目前高分遥感和低空无人机遥感技术在露天煤矿山绿色矿山审核、煤田火区调查监测、地表沉降监测和矿区三维建模等方面已经有了成熟的应用,通过本文的研究,为遥感技术在绿色矿山建设评估、矿区恢复治理、国土空间规划等领域中的应用提供理论支撑,以期发挥更大的作用。     

深基坑水平位移监测有关问题的探讨

在深基坑变形监测中，位移是反映基坑变形最直接的物理量，而且安全预报的准确性在很大程度上取决于位移数据的准确性，因此获得准确反应基坑变形的位移数据尤为重要。基于此，详细介绍了围护桩顶位移监测的方法与精度分析以及测站点偏移量计算的简易方法。     

GPS在卓正露天煤矿边坡变形监测中的应用

为了保证准格尔旗卓正露天煤矿在技改过程中的边坡安全,依据GPS全球定位系统作业规范和相关行业标准,结合卓正煤矿实际情况,利用GPS对卓正露天煤矿排土场边坡进行了变形监测。包括基准点和监测点的确定、监测方法、数据的输入输出等。对卓正露天煤矿技改期间到界排土场边坡稳定性做了分析,结果表明:利用GPS进行卓正露天煤矿边坡变形监测,可以满足需要,并对煤矿今后生产建设中的边坡变形监测工作起到了指导作用。     

无人机遥感支持下的煤矸石山自燃监测与预警

复垦后煤矸石山的复燃问题是矿区土地复垦与生态环境保护中的巨大挑战。超前和及时的自燃监测和预警对治理至关重要，同时也一直是研究和治理中的难题。研究基于无人机遥感技术，提出了一种在复垦后利用植被紫花苜蓿评估煤矸石山自燃风险的方法，并对该方法在自燃监测和预警中的可行性进行评估。以中国山西省某复垦后自燃煤矸石山为例，利用无人机搭载可见光、热红外相机获取了某复垦后煤矸石山的无人机影像，并基于无人机影像提取的图像特征估算了紫花苜蓿地上生物量、株高和植被水分信息；在此基础上提出了自燃风险评估方法，在已发生自燃的研究区A1开展预警可行性探究；同时，利用上述方法对一未知(潜在)自燃研究区A2的自燃风险进行评估。研究结果表明：(1)无人机是煤矸石山植被监测的有效工具，基于无人机遥感图像特征能够实现紫花苜蓿长势参数的精准估算。基于随机森林的紫花苜蓿生物量和植被水分估算模型在验证集上的决定系数R²分别为0.92和0.78，均方根误差RMSE分别90.58 g/cm2和4.29%；基于作物高度模型的株高预测结果的R²为0.92,RMSE为7.58 cm。(2)3种紫花...     

矿区桥梁变形监测的三维激光扫描技术

在桥梁变形监测中,多采用全站仪或GPS对桥上少数关键点的坐标进行单点监测,存在外业劳动强度大、效率低等不足,同时由于观测点数量有限,仅能表现桥梁部分结构下沉及移动信息,对于桥梁结构变形监测一直缺乏有效的技术手段。以位于某矿区铁路桥煤柱二块工作面、08201工作面上方的桥梁为监测对象,使用Riegl VZ-1000型三维激光扫描仪,获取了两期铁路桥加固后完整的点云数据,通过拟合关键部位重心、特征线等步骤,较为精确且全面地得到桥梁位移及倾斜信息,反映出桥梁在空间三个维度上的姿态变化。通过对桥体侧面进行精细化建模,获得桥梁结构上的变形信息,分析是由于沉降及倾斜不均匀导致桥边跨、桥拱等位置产生的弯曲、扭剪应力效果,造成桥梁结构损坏。研究表明:使用三维激光扫描技术进行矿区桥梁变形监测,丰富了桥梁变形监测中数据的展现形式,突破了传统监测方法中单点监测的限制,有助于大幅提升矿区桥梁等建筑物变形监测精度和工作效率。     

基于卫星遥感及GIS空天地一体化智慧矿山技术研究及应用

基于卫星遥感、GIS、无人机、地面监测设备构建“空天地”立体化智能监测体系，对“空天地”立体感知获取的多源异构数据进行整合分析进行遥感大数据与实时地面观测数据融合技术进行研究，并在矿区地表沉降监测、地质灾害风险预测、水土保持监测、越界开采监测、矿物体积测量及采剥量计算、无人机应急监测领域进行应用，为智能化矿山建设和发展发挥了积极作用。     

琅琊山铜矿地下采矿对复杂地表环境安全影响研究

为分析琅琊山铜矿地下采矿对矿区地表复杂的建(构)筑物造成的影响,建立了地表地形和地下开采模型,采用数值模拟方法对矿山地下采矿造成的地表沉降变形进行模拟,得出地表最大沉降值为48.4 mm,且各个沉降区域分布扩展较为均匀,倾斜变形、曲率及水平变形最大值均小于允许指标。采取模拟监测的方法,通过布置主监测线和辅助监测线来获得监测数据,对沉降变形进行修正。主监测线最大沉降值为45.99 mm,辅助监测线监测结果与主监测线监测结果相近。研究结果表明,沉降最大区域附近属于均匀变形,开采对地表建(构)筑物安全影响较小,同时也为矿山开展地质灾害防治工作提供了理论依据。     

基于图像识别的矿山相似材料试验模型变形信息提取

相似材料模型试验是研究矿山开采沉陷及损害的重要手段，试验中获取高精度的模型变形信息至关重要，现有的多种模型变形测量方法在数据采集精度和效率方面仍存在一定的局限性。以陕北某矿的多煤层循环开采与充填开采为模型开展相似材料模拟试验，利用非量测相机近距离拍摄模型得到高分辨率的序列图像，通过图像畸变纠正、自动拼接及特征识别，高精度获取相似材料模型的变形量。首先分析模型测点标志和相机参数对变形测量精度的影响，确定最佳的模型拍摄方案，即使用非量测相机距离模型1.5～2.0 m处进行正射拍照，形成横向重叠度大于55%，竖向重叠度大于30%的图像序列；进一步利用双线性插值方法对所得到的图像进行畸变校正处理，运用全自动稳健的图像拼接算法，使用Harris角点检测算子进行特征点提取，利用RANSAC算法对伪匹配点进行分类处理，通过颜色插值法对接边处进行颜色过渡与平滑等一系列自动处理，从而对图像序列进行拼接，所生成的模型全景图像分辨率较常规的固定相机姿态一次拍摄模型全景的图像提高约10倍。图像处理过程中以测点标志为训练网络，基于Faster R-CNN算法加入置信度，通过选取合适的滑动模板进行区域分析，显著提...     

黑岱沟露天煤矿绿色矿山建设具体实践

介绍了黑岱沟露天煤矿在建设绿色矿山实践中，注重规划、实施资源开发与生产加工全过程环境保护的典型经验，同时黑岱沟露天煤矿还较为注重矿区环境管理与监测，加强矿山资源综合利用与智能化建设，在实现矿区生态修复治理和环境保护基础上，有效提升了煤炭资源及其伴生资源的安全高效开发与利用。     

无人机仿地飞行在铜川地区某石灰岩矿区测图中的应用

石灰岩矿区一般地形起伏较大,常规航测采用定高飞行,易造成地面分辨率差异大、相片重叠度不够,导致漏洞、成图精度不够等情况。为解决常规定高飞行航测在山区作业存在的不足,本文以铜川地区某石灰岩矿山为研究对象,采用小型可量测多旋翼无人机辅以少量地面像控点进行仿地飞行来获取航摄相片,对矿区地形进行三维建模,利用EPS三维测图工作站采集矿区地形图后,与实测数据做对比检查,成图精度完全满足1∶1000比例尺地形图要求。因此多旋翼无人机仿地飞行航测功能可以有效解决矿区复杂地形环境下快速获取地形图的问题。     

无人机测量技术在矿山地质测量工程中的应用研究

为了更加直观地让设计人员了解矿区的基本情况,分析了矿山地质测量工程中地面分辨率与相机焦距、无人机航高、矿山地质测量区域的像片重叠度和飞行速度、曝光时间等测绘参数之间的关系,通过在矿山区域布置少量地面控制点,计算出所有矿山地质测量工程影像的外方位元素和所有加密点的地面坐标,结合DATmatrix 软件完成矿山地质测量工程的空中三角量测,利用无人机遥感技术制定了矿山地质测量工程的测绘方案,实现了矿山地质测量工程的测绘。实例分析结果表明,无人机测量技术可以精确得到矿区整体状况、建筑细部情况和山体背面树木等基本信息。