基于CESIUM的露天矿山实景三维智能监管技术研究

基于CESIUM开源三维技术,设计了实景三维监管技术流程,分析了矿山动态监测算法,建立了矿山核查动态监测系统,使得露天矿山监管更加直观形象,为露天矿山生态恢复、地质环境与地质灾害动态智能监管提供技术示范,为决策者提供全方位、立体化、动态化的露天矿山监管.     

无人机在露天矿山监测中的应用

在露天矿山开采过程中,对矿山进行实时动态监测很有必要,它不仅能够实时掌握开采进度和开采方案实施的准确性,还有利于数字矿山建设。本文以河北省保定市涞源县某露天矿区为例,利用Pix4Dmapper软件对无人机航拍影像进行数据采集与处理,获取矿区的三维点云数据、数字正射影像和数字地表模型,并利用ArcGIS和Global Mapper软件对生产成果进行矿山开发占地分析,实现露天矿山三维可视化。本文为准确掌握矿山环境治理执行情况,把握矿山开发整体情况给予了有力的参考和借鉴作用。     

无人机三维倾斜摄影技术在露天矿山监测中的实践与探索

无人机三维倾斜摄影测量技术在露天矿山监测工作中的应用,解决了传统常规测量技术无法满足作业任务的难题,通过无人机三维倾斜摄影测量技术可以获得高分辨率、高精度的正射影像图与三维立体模型等倾斜摄影成果,在倾斜摄影成果数据上进行分析,能够计算出露天矿山矿坑和排土场的占地面积、体积等重要数据,为露天矿山开采的环境保护和监督管理提供科学依据。     

实景三维技术在露天矿山生态修复监测中的应用

结合露天矿山生态修复监测业务工作需求,本文充分利用实景三维技术快速灵活、低成本、高精度地构建三维场景模型的优势,着重介绍了三维实景技术在露天矿山生态修复监测的应用技术方法与路线,通过分析阐述监测的具体实施流程,为露天矿山精细化管理和生态环境保护与治理提供辅助决策支持.     

基于倾斜摄影技术的济南市矿山地质环境监测

利用倾斜摄影技术,采用SWDC-5航摄仪获取济南市监测矿山范围内2019年倾斜影像,制作济南市监测矿山范围实景三维模型.叠加年度监测图斑,对比2014—2018年监测成果,在Skyline平台的矿山地质环境调查系统下进行数据融合和属性挂接,通过内外业协同作业,对济南市2018年矿山破坏性开采、超层越界等现象进行了调查,查明了矿山地质环境破坏、地质灾害隐患等情况.结果表明:基于倾斜摄影技术开展矿山地质环境监测,数据处理自动化程度高、人员投入少,满足了矿山地质环境管理需求的数据成果,生产周期较传统方式缩短一半以上.     

由点到面的变形监测技术在露天矿山边坡中的应用研究

随着露天矿山的不断开采,边坡处于不稳定状态,矿山边坡监测已成为保证矿山作业安全不可缺少的重要手段。本文以广州某露天矿山边坡作为研究场地,采用测量机器人监测技术,辅以三维激光扫描技术和近景摄影测量技术实现对边坡由点到面的全面监测,并通过对监测数据的整合分析,实现各种监测方法的优势互补,为边坡的稳定性分析和科学决策提供参考依据。     

倾斜摄影测量技术在矿产资源监测中的应用

随着国家绿色发展战略的提出,矿产资源开发利用需要全面监测和管理。文中提出利用无人机倾斜摄影测量技术和方法,通过构建矿山监测区域的DEM、DOM、实景三维模型等倾斜摄影测量产品,分析监测露天矿山企业在该时间段内的开采量、储量、变化区域以及是否越界违法开采等。通过典型应用案例实际验证,结果表明该方法行之有效,能够方便地对矿山进行快速、准确的监测,有效地解决长期以来矿产资源开发利用与管理粗放的问题。     

三维建模在储量计算中的应用

目前,三维建模是一种通用的地质研究和储量计算方法,它运用计算机技术,通过地质统计学方法进行品位评估和储量计算。本文以石灰石矿山为例,通过建立三维矿体模型对石灰石矿山的储量和质量进行评估,为矿山开采和资源综合利用提供详实和准确的数据。     

露天矿山地质环境监测分析——以重庆市中梁山片区为例

研究探讨了目前矿山地质环境遥感动态监测的主要方法,构建了矿山地质环境监测指标,以重庆市中梁山片区为研究区,利用哨兵1号、Landsat-8等多源卫星遥感数据,结合其他基础地理信息数据,开展了露天矿山恢复治理过程中地质环境遥感动态监测分析,通过构建矿山地质环境综合评分规则,对中梁山片区矿山地质环境进行评价分析,以期为后续矿山恢复治理过程监督管理提供支撑。     

联合InSAR与坡向约束的露天矿边坡三维形变监测

针对目前多轨道InSAR融合方法监测的南北向形变误差大,难以科学地识别露天矿边坡滑坡隐患的问题,本文提出了联合InSAR与坡向约束的露天矿边坡三维形变监测方法。首先,将露天矿边坡水平位移主要沿着坡向的先验信息作为约束条件。然后,根据SAR卫星形变投影关系,建立了附加约束条件的露天矿三维形变观测模型,并据此求解三维形变。最后,选用辽宁省阜新市新邱矿区作为研究区域,实现了仅基于升降轨InSAR数据的露天矿边坡三维形变监测。结果表明：本文方法解算的三维形变精度约为1.2 cm,仅占最大形变值的5.6%。本文方法有助于改善目前InSAR露天矿山三维形变监测精度不高的情况,提升露天矿山边坡滑坡隐患识别能力。     

露天煤矿数字地质模型的建立及在虚拟开采中的应用研究

为了对露天煤矿剥、采、排和土地复垦的进行预控制,需要对露天矿生产进行预演,计算相关数据。采用层面模型建立露天矿的地质模型,以"多对角线交换循环算法"结合"凸包推进算法"建立约束TIN结构层面。根据露天矿开采推进的特点建立以台阶为单元的分层式开采模型,在地质模型和开采模型的基础上,根据露天矿实际生产情况建立开采模板,采用"人工交互式推进"实现露天矿的虚拟开采。     

倾斜航空摄影技术在矿山地质环境调查中的应用

本文对倾斜航空摄影的关键技术进行了研究,将倾斜航空摄影技术引入矿山地质环境调查领域,通过倾斜航空摄影设备获取了目标区域多视角航空影像,基于立体像对制作了DOM和高精度的DEM,并利用像片控制点成果和航空摄影系统POS数据,制作出高精度的实景三维地形模型,基于Skyline平台进行二次开发,结合矿山历史遥感监测及地质灾害隐患数据,完成了数据库的建立以及矿山地质环境管理系统的建设。主要包括实景三维环境下的矿点及地质灾害隐患点查询、修改、统计、分析等功能。结果分析得出,采用倾斜航空摄影技术生产传统4D产品和实景三维模型,具有周期短、信息多元化的特点,极大地减少了外业核查劳动强度,能更好地满足矿山地质环境监测管理的需求。     

Monitoring active open-pit mine stability in the Rhenish coalfields of Germany using a coherence-based SBAS method

With the recent progress in synthetic aperture radar (SAR) technology, especially the new generation of SAR satellites (Sentinel-1 and TerraSAR-X), our ability to assess slope stability in open-pit mines has significantly improved. The main objective of this work is to map ground displacement and slope instability over three open-pit mines, namely, Hambach, Garzweiler and Inden, in the Rhenish coalfields of Germany to provide long-term monitoring solutions for open-pit mining operations and their surroundings. Three SAR datasets, including Sentinel-1A data in ascending and descending orbits and TerraSAR-X data in a descending orbit, were processed by a modified small baseline subset (SBAS) algorithm, called coherence-based SBAS, to retrieve ground displacement related to the three open-pit mines and their surroundings. Despite the continuously changing topography over these active open-pit mines, the small perpendicular baselines of both Sentinel-1A and TerraSAR-X data were not affected by DEM errors and hence could yield accurate estimates of surface displacement. Significant land subsidence was observed over reclaimed areas, with rates exceeding 500 mm/yr, 380 mm/yr, and 310 mm/yr for the Hambach, Garzweiler and Inden mine, respectively. The compaction process of waste materials is the main contributor to land subsidence. Land uplift was found over the areas near the active working parts of the mines, which was probably due to excavation activities. Horizontal displacement retrieved from the combination of ascending and descending data was analysed, revealing an eastward movement with a maximum rate of ∼120 mm/yr on the western flank and a westward movement with a maximum rate of ∼ 60 mm/yr on the eastern flank of the pit. Former open-pit mines Fortuna-Garsdorf and Berghein in the eastern part of Rhenish coalfields, already reclaimed for agriculture, also show subsidence, at locations reaching 150 mm/yr. The interferometric results were compared, whenever possible, with groundwater information to analyse the possible reasons for ground deformation over the mines and their surroundings.     

Open-pit mining geomorphic feature characterisation

Among the anthropogenic topographic signatures on Earth, open-pit mines are of great importance. Mining is of interest to geomorphologists and environmental researchers because of its implication in geomorphic hazards and processes. In addition, open-pit mines and quarries are considered the most dangerous industrial sector, with injuries and accidents occurring in numerous countries. Their fast, accurate and low-cost investigation, therefore, represents a challenge for the Earth science community. The purpose of this work is to characterise the open-pit mining features using high-resolution topography and a recently published landscape metric, the Slope Local Length of Auto-Correlation (SLLAC) (Sofia et al., 2014). As novel steps, aside from the correlation length, the terrace’s orientation is also calculated, and a simple empirical model to derive the percentage of artificial surfaces is tested. The research focuses on two main case studies of iron mines, both located in the Beijing district (P.R. China). The main topographic information (Digital Surface Models, DSMs) was derived using an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and the Structure from Motion (SfM) photogrammetric technique. The results underline the effectiveness of the adopted methodologies and survey techniques in the characterisation of the main mine’s geomorphic features. Thanks to the SLLAC, the terraced area given by open-cast/open-pit mining for iron extraction is automatically depicted, thus, allowing researchers to quickly estimate the surface covered by the open-pit. This information could be used as a starting point for future research (i) given the availability of multi-temporal surveys to track the changes in the extent of the mine; (ii) to relate the extent of the mines to the amount of processes in the area (e.g. pollution, erosion, etc.), and to (iii) combine the two points, and analyse the effects of the change related to changes in erosion. The analysis of the correlation length orientation also allows researchers to identify the terrace’s orientation and to understand the shape of the open-pit area. The tectonic environment and history, or inheritance, of a given slope can determine if and how it fails, and the orientation of the topographic surface or excavation face, with respect to geologic features, is of major significance. Therefore, the proposed approach can provide a basis for a large-scale and low-cost topographic survey for sustainable environmental planning and, for example, for the mitigation of environmental anthropogenic impacts due to mining.     

基于虚幻引擎的智能矿山数字孪生系统云渲染技术

HTML5、WebGL、云渲染等技术为浏览器、移动端、XR等多种终端的可视化渲染提供了重要技术支撑。本文分析比较了其优缺点,并采用虚幻引擎4的云渲染技术,采用某煤矿的倾斜摄影、BIM、巷道、设备、三维地质模型开展了系统设计与测试,分析了云渲染的效率和效果,实现了数字孪生云渲染技术在智能矿山的应用。     

大数据时代地矿数据资源服务的关键技术探讨

地矿数据的质量、数量和更新时效已成为衡量一个国家地质调查工作水准和社会化服务水平的基础标准之一,大数据时代下信息技术的飞速发展推动了地矿行业的数据资源共享和信息化服务水平的提高,但是,地矿行业属于传统行业,信息化水平不高、智能化水平更是欠缺。本文从地矿数据资源如何服务于经济社会发展进行探讨,重点论述了四大关键技术:1)地上、地下一体化的三维地质支撑软件;2)多源、多尺度空间数据融合;3)基于时空数据模型的地质大数据管理;4)多主题数据仓库构建和基于数据仓库的联机时空数据挖掘。     

Sentinel-1和SBAS-InSAR分析钻井水溶岩盐矿山时序沉降

利用小基线集(SBAS)InSAR技术对钻井水溶岩盐矿山地表沉降开展时空分析。实验选取湖南常德某典型钻井水溶岩盐矿区为测试区,时间跨度为2016年2月—2017年2月的21景Sentinel-1影像数据,获取了测区的时序沉降序列。实验结果显示,矿区地表大量级沉降在2016年9月才开始呈现,沉降漏斗横向出现多峰值,矿区沉降整体空间分布上出现西南部整体片状、中部偏北离散带状沉降。这些沉降特征均与钻井水溶法开采特征保持一致。将实地水准测量形变数据和DInSAR形变结果与本文结果进行对比以评估结果可靠性。结果表明,SBAS技术获取结果与水准结果表现出较高一致性,从而为钻井水溶岩盐矿山地表沉降提供了一种更为有效的监测手段,也可为此类矿山地表形变时空演化规律分析提供参考。     

基于IDL的三维地质矿产建模

三维地质建模具有形象、直观、便捷、易操作等优点,可以缩短地质研究的周期,提高研究效率,在地质、矿产、地下施工等方面有突出的贡献。本文运用IDL语言建立了三维地质矿产可视化模型,通过建立可视化的界面对地质体实现移动、缩放、旋转操作,以及做地质剖面、水平切面动画、矿产评估、采矿后沉降分析等功能,清晰地展示了地质体内部的各个细节,突出了三维地质矿产建模在地质解译、灾害模拟、矿产评估等方面的应用价值。     

露天矿卡车调度系统关键技术研究

随着露天矿产量规模的不断扩大及设备大型化、机械化、自动化程度的不断提高,采运成本占矿山生产成本的比例也越来越高,优化车队运行、准确执行生产计划,以提高矿山产量,节约费用,取得较高经济效益显得尤为重要。露天矿卡车调度系统是集GPS定位技术、GPRS通信技术、GIS管理技术、运筹学以及优化理论于一身的综合系统。本文主要研究了该系统的构成以及设计该系统所需要的关键性技术问题,并提出了相应的解决方法。