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。     

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DS-InSAR的西部矿区地表时序沉降监测与分析

针对常规时序合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar ,InSAR）技术在西部矿区受高原堆积型沙丘地貌的影响难以获取足够数量的监测点,无法完整提取矿区地表形变信息的问题,以西部矿区内蒙古石拉乌素煤矿为例,基于覆盖研究区域的52景Sentinel 1A数据,利用一种针对西部矿区高原堆积型沙丘地貌的基于分布式目标InSAR（Distributed Target InSAR ,DS InSAR）的时序地表形变监测方法,获取了2016—2018年研究区域采动引起的地表形变时空分布信息。研究结果表明：在监测时段内矿区地表出现了2处明显的下沉盆地,盆地内垂直方向最大累计沉降超过400 mm;与常规时序InSAR方法相比,该方法可在研究区域内获取更多数量空间分布均匀的监测点,从而更加准确地提取研究区域的面状地表形变信息。与水准实测数据对比结果显示,二者相关系数为0.97,二者间绝对误差较小且误差整体分布合理,表明该方法具有较高的可靠性,能够很好地应用于西部矿区高原堆积型沙丘地貌特征下非充分采动时的地表形变监测。     

皖北矿区开采地表沉陷动静态参数及条带开采应用研究

研究分析了皖北矿区煤矿开采地表沉陷动静态参数、预测参数与地质采矿条件之间的系列关系;进行了条带开采技术试验和应用研究,获得了厚冲积层、单一煤层条带开采地表移动及预测参数变化规律。     

矿区开采沉陷的稳定性评价

以某矿开采沉陷为例详细介绍了沉陷体稳定性的评价方法,对实现矿区防灾减灾具有积极的理论和现实意义。     

基于无人机影像的采动地表裂缝特征研究

地下采煤引起的地表裂缝是开采沉陷破坏的直观表现,对建筑物和土地造成严重损害,精准地获取采动地表裂缝发育特征对于开采沉陷研究和矿区地面保护具有实际意义。目前采集沉陷区裂缝信息的主要方式是实地人工测量或卫星遥感影像解译,在成本效率和时空分辨率方面存在明显局限性。以榆神矿区某矿综放工作面地表为试验区域,利用低空无人机摄影测量系统通过设定合理的航拍参数,获取采煤沉陷区数字正射影像,分别采用Canny算法、支持矢量机(SVM)以及最大似然法(MLM)对影像中的裂缝进行特征提取,并定义裂缝提取率来评价裂缝图像的提取效果。结果表明,Canny算法提取的非裂缝信息较多,支持矢量机算法效果次之,最大似然法在裂缝长度和宽度信息提取上效果较好,但得到的裂缝图像中仍存在大量的干枯植被信息。为此,利用随机森林(RF)算法对影像进行植被分类和腐蚀操作后,制作成掩膜文件以消除植被影响,再采用最大似然法进行地表裂缝的精提取。根据地表裂缝图像的灰度特征,将试验区采动裂缝分为开裂式台阶裂缝、闭合式台阶裂缝、凹陷式裂缝、条纹式裂缝、裂纹式裂缝、凹陷式闭合台阶裂缝,并将图像提取的地表裂缝信息与实测结果进行对比,验证了低空无人...     

黄陵矿区地表开采沉陷规律研究及应用

黄陵矿区开采已有30年的历史,随着开采范围的不断扩大及开采深度的增加,地表移动规律在不同的位置进行的细微的变化,本次研究通过对黄陵矿区1号煤矿、双龙煤矿在地表开采沉陷中做过的工作进行总结,优化参数,为保护煤柱的留设及临河开采的安全性研究提供有力的参考,合理的留设煤柱不仅增强矿井的安全开采性,更有力的提高了矿井煤炭资源的回收率,为企业带来可观的经济效益。     

兖州矿区综放开采地表沉陷规律

为了研究综放开采地沉陷规律,根据兖州矿区建立的综放开采地表移动变形观测站和上覆岩层内部移动变形实测数据,在综合分析研究的基础上,获取了综放开采地表移动盆地特征及角值参数、地表动态移动规律及参数,揭示了综放开采地表动态变形规律和冲积层内部移动变形规律,建立了各种沉陷参数与地质采矿条件之间的变化关系式和开采沉陷概率积分预测参数体系。     

矿区开采地表沉陷的模型研究

通过对煤矿开采沉陷模型的结构进行研究,提出了一种和传统研究方法不同的理论模型和数学模型,并推导出实用的数学表达方式。本研究成果对矿区开采地表沉陷的计算具有较强的指导作用。     

基于TerraSAR-X数据监测矿区地表沉陷

采用TerraSAR-X数据,运用GAMMA软件进行D-INSAR二轨法数据处理,获得某矿区工作面地表下沉数据,绘制出相应的下沉盆地,对比实测数据,研究得出:矿区D-INSAR监测下沉值曲线与水准实测下沉值曲线在走势上一致,得到了两者差值和点位距离地表最大下沉点距离之间的变化规律;尝试性的给出了改正公式;改正效果满足地表形变监测的需要。     

PALSAR数据在矿区地表沉陷监测中的应用研究

本文简述了D-InSAR技术形变测量基本原理,讨论了InSAR技术对地形形变的敏感度和D-InSAR测量的误差源;然后针对数据的处理流程以及处理过程中的重要环节进行论述;通过实例研究PALSAR数据在矿区地表沉陷监测中的应用,并与基于概率积分法的预计结果进行比较分析;最后得出了相应结论并对D-InSAR技术在矿区开采沉陷中的应用做了展望。     

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。     

大同矿区地表沉陷类型及成因初探

为研究大同矿区地表大面积沉陷成因,对不同采煤方法引起的不同沉陷类型进行分析,总结出大同地区坚硬顶板具有大面积冒落的特征.同时,通过对顶板冒落前煤柱受力情况和地表塌陷机理进行了模拟,得出如下结论:在采空区部分煤柱丧失承载能力后,上部覆岩将围岩应力转移到周边仍具有一定承载力的尚未完全失效的煤柱上,致使相邻煤柱发生破坏,产生"多米诺骨牌"连锁破坏效应,并最终引起坚硬顶板冒落,造成地表大面积沉陷.     

矿区地表沉陷控制与沉陷地表土治理措施

在煤矿生产过程中,煤炭开采所引起的采空区上方地表沉陷,已经严重影响了矿区正常的生产生活活动。综述了近年来国内对采区地表沉陷的防治工作,认为在做好开采沉陷控制的同时应加强对采空区地表沉陷所引起的一系列问题的有效修护,从而在保证煤矿正常生产的同时,维持矿区生产生活的有序进行。     

基于事件响应模型监测煤矿区地表沉陷

煤矿开采沉陷监测预报对矿山安全生产具有十分重要的意义。运用灰色理论中GM(1,1)模型,在进一步提高预测精度的基础上提出事件响应模型,并进行煤矿开采沉陷区地表下沉值的预测分析,通过与GM(1,1)模型预测值比较,表明事件响应模型具有较好的沉陷预测效果。经煤矿开采区试验表明,在预测煤矿开采沉陷中,采用事件响应模型预测精度更高。     

论地表沉陷预测在矿区土地复垦中的应用

矿区在采动引起地表沉陷后，欲使土地复垦达到预期目的，必须注重地表沉陷预测工作。介绍了矿山地表沉陷的研究和预和预测方法及其在矿区土地复垦中的作用，并对几个实例进行了分析。     

矿区专用铁路电力通讯开采沉陷治理专家系统研究

依据现行铁路规程、规范,以随机介质理论、概率积分法、条件模拟、系统工程方法等为基础,应用数据仓库原理、专家系统理论、CAD技术、人机交互技术以及系统集成技术,针对矿区专用铁路电力通讯开采沉陷治理的特点,对矿区专用铁路电力通讯开采沉陷综合治理进行了深入的研究,实现了电力通信设施实测数据分析与处理、信息预测预报、模型计算、图件绘制、报表与曲线输出、知识库管理等的系统化和自动化。文章介绍了矿区专用铁路电力通讯开采沉陷治理专家系统的系统逻辑流程、功能结构设计、数据库系统设计、CAD绘图等关键技术。     

高潜水位煤矿区地表沉陷信息提取方法研究

准确、快速、高效地获取采煤沉陷信息对矿区土地复垦具有重要意义,尤其是针对极易形成大面积的地表沉陷积水区以及非积水区的高潜水位煤矿区,土地复垦工作更为严峻。以高潜水位矿区——鲍店煤矿为研究对象,结合并改进水体和非水体提取方法,获取整个矿区的地表沉陷信息。在改进归一化水体指数(MNDWI)的基础上,针对采煤沉陷水体边缘易于和水体信息混淆的特点,提出了增强型改进归一化水体指数(E-MNDWI)。利用Landsat 8数据通过E-MNDWI提取沉陷积水区域;利用哨兵1号A星数据(Sentinel-1A),通过小基线集技术(SBAS-In SAR)提取出沉陷非积水区域;最后进行克里金插值获取矿区下沉量为10 mm的等值线。结果表明:利用E-MNDWI提取沉陷水体精度较高,Kappa系数为85.07%。鲍店矿区西部基本达到稳沉状态,东部地表沉陷较为明显,南部地表略有抬升。监测期内矿区最大地表平均下沉速率为41.69 mm/a,最大下沉量为85.16 mm。截至2017年矿区因采煤造成的沉陷区域面积共10.1 km2,其中沉陷积水区为4.6 km2,非积水区域为5.5km2。选取若干基准点验证沉陷非积水区的提取结果,得到决定系数R2为0.92。利用多源多时相数据,结合多种方法获取矿区沉陷信息,可为煤矿城市生态修复和土地整治复垦提供理论依据,并为今后快速高效监测采煤沉陷区地表形变提供新思路。     

西部地区开采沉陷新特点

文中以内蒙古某矿区为研究区域,以开采沉陷观测资料为基础数据,计算了地表移动角量参数,绘制并分析了该区开采沉陷移动规律曲线,得到了西部地区开采沉陷的新特点.