GNSS/GIS集成的露天矿高边坡变形监测系统研究与应用

利用GNSS/GIS集成技术设计与研发了一套快速化、高精度、智能化的露天矿边坡变形监测系统。在介绍高边坡变形监测系统硬件工作原理的基础上,引入一种直接计算法用于快速解算GNSS整周模糊度,并采用模糊评价方法对边坡稳定性进行综合评价,讨论了监测系统的软件功能和集成开发模式。以陕西省金堆城钼业集团有限公司露天矿高边坡变形监测为例开展应用研究,结果表明,该系统能够对高边坡变形进行实时快速的监测,可以为矿山安全生产提供有效的技术支撑。     

基于GIS的大孤山露天矿边坡稳定性分析研究

针对辽宁省鞍山市大孤山露天铁矿北端边坡出现滑动变形现象,通过详细的地质调查和边坡节理裂缝测定,利用TM 30监测露天矿边坡的变形情况,用FLAC软件进行数值模拟分析边坡的稳定性,采用时间序列分析监测数据,总结出边坡变形的一般性规律,建立起基于GIS的大孤山露天矿变形监测预警系统。     

地基InSAR评估爆破作业对露天采矿边坡的稳定性影响

强烈地表或地下震动(如地震余震、爆破开采)会对露天采矿边坡稳定性产生影响,边坡稳定性评价是露天矿山开采安全生产的前提。利用地基InSAR系统可近实时监测露天矿边坡活动特征,为安全生产提供可靠数据。采用地基InSAR连续观测模式,通过简单网络组合方式对相邻时刻影像两两干涉处理,在远离爆破点的坚硬铁矿岩石上选取信噪比和相干性高的像元作为稳定参考点,建立环境因素相位时序校正曲线以消除环境干扰的影响。结果表明,本次观测精度能控制在[–0.3,0.3] mm,除矿石堆积层产生了小幅度的下滑外,爆破未对整个开采面造成显著的破坏性影响。地基InSAR系统能在短时间内高精度、高分辨率观测并识别出变形区,可在人工边坡、灾后滑坡、露天开采边坡、工程区边坡稳定性调查与评价中发挥重要作用。     

多变量非等时距灰色预测模型在露天矿边坡灾害预警中的应用

露天矿边坡的稳定性关乎整个矿山的安全,因此对露天矿边坡进行周期性的监测就显得格外重要.针对露天矿边坡灾害预警以及预警信息三维可视化方面的不足,文章在GIS平台下结合多变量非等时距灰色预测模型,开发了一套露天矿边坡灾害预警系统,并在鞍山某露天矿进行了实际应用,实例表明,本预警系统具有建模精度高、灾害预警信息直观等特点,在露天矿山的边坡灾害预警中具有实际应用价值.     

基于TM30测量机器人边坡监测系统的研究

随着露天矿不断开采,露天矿边坡滑坡事故造成了巨大损失。以往的人工滑坡监测无法实现全天候的监测,很难了解滑坡的动态变化过程。本文引进TM30测量机器人,对变形长期自动观测,数据实时传输到计算机,并用数据库进行存储,经EXCEL分析数据后,做出滑坡分析和预警,此系统实现了无人值守,全天候高精度,自动实时监测。     

边坡雷达系统的应用实例与分析

结合国内某大型露天矿高陡边坡稳定性监测工程项目,选择该矿山南帮的边坡变形区域为研究对象,利用边坡雷达系统对露天矿南帮边坡连续进行实时监测、预警,通过对滑坡预警实例的研究,验证了SSR数据的可靠性、边坡雷达监测作业的有效性.     

卫星耦合传感网的实时动态网络地理信息系统技术及应用

长期以来,地球空间信息服务无法反映现场实况,不能满足综合监测实时信息服务需求。本文围绕空天地平台观测共享集成管理和时空信息高效服务问题,提出了传感网观测共享信息模型,重点阐述了基于对地观测传感网的最大时空覆盖优化布局、任务反馈控制、流式观测实时接入和动态仿真与预警决策支持的实时动态GIS关键技术,介绍了实时动态网络GIS平台GeoSensor及长江流域通航、防洪和发电时空信息感知管理应用。     

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。     

INSAR技术在海州露天矿边坡变形监测中的应用研究

露天矿边坡的变形监测一直是矿山安全生产的重要工作,运用合成孔径雷达干涉(INSAR)测量技术对边坡进行监测是近年来微波遥感研究的一个重要方向。本文分析了INSAR技术在边坡变形监测中的技术优势及研究的进展情况,并利用海州露天矿传统监测实测数据和INSAR监测进行比较,结果表明,INSAR技术可以实现对大型露天矿边坡有效地监测,具有一定的技术优势和广阔的应用前景。     

GB-InSAR技术在边坡形变监测中的应用

高精度连续监测是边坡稳定性监测和评价的基础,与其他监测技术相比,GB-InSAR技术具有监测精度高、实时动态监测、全天候的优点,适合于露天复杂气候条件下的边坡形变监测。本文使用GBInSAR技术对某公路边坡进行了形变监测,获得边坡最大形变量为-53.2mm,且具有边坡上部形变量普遍且大于下部形变量的特征;边坡形变受降雨影响明显,边坡降雨期间形变量明显大于降雨后形变量,说明该边坡的形变主要集中于降雨期间;文章通过形变规律分析,为该边坡治理提供了重要的基础资料。     

某露天铁矿边坡监测周期确定方法

露天矿边坡位移监测对矿山安全生产起着重要的保障作用,并且是一项长期的工作,监测周期确定的合理与否直接影响监测数据的现势性和人力、物力的投入力度。通过对矿山边坡变形进行阶段性分析,推导出不同阶段的周期计算公式,设定合理的观测周期,从而能及时地捕捉滑坡体的形状信息,并更准确地对滑动趋势进行预测。以鞍山某露天铁矿几年的监测数据为数据源,通过分析发现该方法计算的周期与矿山边坡滑动阶段性相符。所以通过该方法能更合理、科学地设定监测周期,避免以往设定周期的盲目性,对矿山监测工作具有指导性作用。     

“高分一号02、03、04星”卫星数据在矿山开发环境遥感监测中的初步应用评价

"高分一号02、03、04"卫星是国家第一个民用高分辨星座,3星成功组网后,将大幅度提高山水林田湖草、矿产等自然资源全要素、全覆盖、全天候的实时调查监测能力。为了更好地了解卫星的应用性能,充分发挥和利用好高分一号02、03、04卫星数据在矿山开发环境调查工作中的应用。文章利用高分一号02、03、04卫星在河北迁西、遵化,山东招远、龙口地区的相关影像数据开展了矿山开发环境遥感调查应用评价,从地下、露天矿山的开发及环境信息的识别,以及不同数据源对比分析等方面分别进行评价。结果表明,高分一号02、03、04卫星数据能有效识别露天矿山开发和环境等要素信息,可解译出部分地下开采矿山的矿山地物等要素,满足1∶25 000的矿山遥感调查工作,可为矿山环境遥感监测提供又一强有力的数据支撑。     

煤矿开采地表移动变形自动化采集终端系统设计与实现

煤矿开采地表移动变形实时数据采集终端系统以Mobile GIS作为系统数据采集、管理、分析的平台,将PDA、全站仪、数字水准仪、GNSS接收机等测量设备集成于一体,形成了一种支持多种测量仪器、多种连接方式、可视性强、数据管理集中和数据传输网络化的数据采集终端系统。该系统实现了野外实时跟踪测量,现场数据快速采集及成图,省去了手工录入数据,增强了系统的移动性和实时性,保证了信息的准确性和可靠性,实现了矿区地表监测信息采集内、外业一体化。     

基于ArcIMS的实时水雨情监测系统开发与应用研究

ArcIMS是ESRI第二代基于Web的GIS平台,用于Internet及其环境中发布和共享空间数据,并提供丰富的GIS互操作功能。实时水雨情动态监测系统是基于WebGIS技术,利用ArcIMS加以实现的动态监测系统。该系统使遥测设备接收到的水雨情数据在WebGIS平台中电子地图相关监测点实时、动态反映,并且能够以曲线图等直观图形式表现出来,为水雨情动态监测信息共享提供了开放的信息空间,从而辅助工作人员进行正确与及时的决策。     

GB-InSAR技术在桥梁振动测量中的试验探索

GB-InSAR(ground-based interferometric synthetic aperture radar)技术由于其灵活性、分辨率高、观测周期短等优点,已广泛应用于滑坡、露天煤矿、大坝、建筑物的形变监测中。采用GB-InSAR技术应用于振动测量中,设计试验对某高速路的高架桥桥梁进行振动测量探索试验,探索其在短周期内的振动情况。试验结果得出,GB-InSAR技术可以探测到桥梁存在0.1~3.6 mm的振幅,1.0~4.0 Hz的振动频率。目前该技术在桥梁振动测量领域的应用还在进一步探索中,有望今后能克服传统振动测量的复杂操作,拓宽振动测量的技术手段。     

地基合成孔径雷达的发展现状及应用

为了使地基合成孔径雷达（ground-based synthetic aperture radar，GB-SAR）在地表微变形监测领域得到更广泛的应用，首先概述了GB-SAR的主要类型，并选择几种具有代表性的系统介绍了其工作原理及重要参数。然后以中国安全生产科学研究院自主研发的边坡合成孔径雷达型地基雷达为例，总结了常规差分干涉处理中的重要技术，利用相似模拟实验验证了GB-SAR的监测精度，并且展现了GB-SAR在露天矿山边坡监测、矿山排土场监测和山体滑坡应急救援监测方面的应用。最后提出了GB-SAR在变形监测中存在的一些问题以及后续发展中的建议。     

MELISSA,a new class of ground based InSAR system. An example of application in support to the Costa Concordia emergency

Ground Based Interferometric Synthetic Aperture Radars (GB-InSAR) have proved to be fully operational tools for the monitoring of ground displacement and structural deformation. The main limiting factor of the existing systems is the time to acquire a single image, typically ranging from few seconds to few minutes. This paper presents the validation and the operational use of a new system – Mimo Enhanced LInear Short SAr (MELISSA), belonging to a new class of GB-InSAR devices. MELISSA is based on a Multiple Input Multiple Output Synthetic Aperture Radar (MIMO SAR) and is capable of acquiring and processing image data at an unprecedented high speed. A configuration of the system acquiring a 0.96 m synthetic aperture and 260 m swath image in 2.6 ms was tested in a controlled environment. The results prove its ability to reach an image refreshing time smaller than 4 ms and Line-Of-Sight (LOS) displacement accuracies better than 10 μm. Thus, MELISSA was able to help with the monitoring of the Costa Concordia ship movements in the immediate aftermath of grounding during both the rescue operations and subsequent wreckage removal. The accurate displacement measurements of specific points of the structure are presented in a global interferogram sequence (2-D displacement maps of the whole structure). The collected data contributed to a precise wreck deformation reconstruction. MELISSA’s ability to update the information almost every second has proven to be extremely reassuring as early warning on potentially catastrophic movements.     

基坑深层水平位移曲线分析研究

深层水平位移监测是基坑监测的重要组成部分。本文介绍了基坑深层水平位移监测的工作原理,通过基坑监测工程实例,分析研究了围护结构和土质边坡条件下实测的深层水平位移曲线。研究结果表明,曲线的变形机制与围护结构、工程地质条件有密切的关系,对今后类似的监测和资料分析具有参考意义。     

GPS技术在万州明镜滩滑坡监测中的应用

GPS定位技术的发展为边坡变形监测提供了一种简便可靠的手段。本文阐述了应用GPS技术提取地表变形信息和GPS数据处理的方法,结合重庆市万州区明镜滩应用GPS监测网进行滑坡监测的实践,研究了在地形复杂、观测条件恶劣的山区进行GPS滑坡变形监测点位选择、监测网布设和数据处理的方法。监测结果表明,GPS变形监测的精度可达到亚厘米级,完全可以应用于滑坡变形监测。