矿区开采沉陷3维可视化研究

矿区开采沉陷实体在移动过程中,具有明显的3维空间特征。目前,对于开采沉陷空间信息描述以2维的剖面线、曲线或等值线居多,而2维图形对于开采沉陷实体移动变形的表达缺乏直观性和准确性。而通过研究开采沉陷实体的空间特征并采用相应的数据模型,可实现开采沉陷3维可视化表达。这将有助于更加直观、深入地研究岩层移动形式、地表塌陷和地物损害程度,同时,对于研究、理解开采沉陷规律和提高开采沉陷损害防治技术也将很有意义。     

基于ArcGIS Engine的开采沉陷预计系统

开采沉陷是一种复杂的三维动态过程,涉及的资料信息复杂繁多,使得信息处理和空间综合分析十分复杂。研究基于ArcGIS Engine的开采沉陷预计的模型能够实现矿区数据信息的地理空间可视化和沉陷预计分析显示,及时掌握开采沉陷预计的规律和发展趋势,从各评价指标的细节层次和总体两方面评价此矿区的开采状况,为煤矿各相关部门和领导制定更好的发展决策提供支持。     

矿山测量讲座6──开采沉陷及其防治

1引言开采沉陷及其防治是矿山测量学科的重要研究方向之一,国内外都重视这方面的研究工作,并取得了显著的效益。广义的开采沉陷是指开采矿藏、建筑材料和地下水资源引起的有关沉陷问题及其防护技术,它们有许多共性。本文以开采固体矿藏为目标来论述有关问题,具有一定的普适性。目前,这一研究方向涉及如下主要研究领域：开采沉陷规律及其预计预测,野外测量技术方法和数据处理,开采沉陷模拟,沉陷的防护（包括减沉技术、“三下”采矿等）,以及沉陷区的整治和利用等。“3S”等测绘新技术在开采沉陷研究中具有广泛而深邃的应用潜力。不…     

矿山开采沉陷动态参数预计方法的探讨

开采沉陷动态参数预计是矿山开采沉陷学科的核心内容,它对开采沉陷的理论研究和生产实践都有重要意义。本文简要介绍开采沉陷动态参数预计的几种方法,采用编程语言Visual Basic 6.0进行开发,编制了概率积分法求取动态预计参数经验公式的程序。通过实例,取得了较满意的预计参数,对于矿区的开采有一定的指导意义。     

一种改进的开采沉陷动态下沉模型

针对Knothe时间函数在描述点位动态下沉过程中的不足,该文采用分段函数构建改进的Knothe时间函数。结合煤矿工作面观测站实测数据,建立工作面开采沉陷动态下沉预计模型;并利用概率积分法模型及回归分析等方法解算模型所需参数,包括地表任意点最终下沉量、时间因素影响系数及地表点位最大下沉速度出现时间。经实验验证,基于改进的Knothe时间函数的开采沉陷动态预计模型能够真实地反映地表下沉的动态过程,且精度满足开采沉陷工作需要。     

矿山开采沉陷专题信息表达新模式

针对矿山开采沉陷所引发的地表形变信息表达和准确制图问题,该文结合遥感影像与地形图等数据,基于矿区开采沉陷变形预计结果和三维可视化方法,对矿山开采沉陷专题信息表达及其GIS制图新模式进行了探究。实现了矿区地表下沉、水平移动、水平变形、倾斜和曲率的形变信息应用分析与可视化,以及下沉盆地水淹范围模拟图、三维地表变形影像图、特定区域变形分析图、采动损坏等级分布图等制图功能。     

FLAC在矿区地表沉降测量数据分析中的应用

为了深入了解深部条带开采地表变形特征,有效控制煤矿开采引起的地表沉陷变形,防止矿区开采灾害的发生。以山东某矿地质采矿条件为研究基础,采用FLAC数值模拟软件结合TATLAB数据处理软件进行模拟研究,最后得到不同采动程度等因素对矿区深部条带开采地表变形特征的影响,为后续的深部条带开采地表沉陷研究提供了一定的依据。     

一种基于关键帧动画的时空数据动态可视化方法研究

以时空数据可视化表达为研究对象,提出一种以地理现象真实时间为串联,以关键帧及线性插值动画为手段的动态符号逻辑模型。将地理实体不同时态的特征以图形符号表达并作为关键帧;在关键帧之间根据需要使用插补算法生成多个中间时刻的图形符号,并模拟表达该时刻地理实体特征,这个过程称为中间帧生成;采用地图动画时间串联各个关键帧和中间帧,并按时间顺序和一定约束规则连续播放,形成动画符号,实现时空数据的几何特征和属性特征随时间变化的动态可视化。     

高分辨SAR相干系数图像的开采沉陷区提取

针对煤矿区开采沉陷下沉迅速、地表变形大、容易形成低相干区的特点,该文采用神东矿区2012年1月至2012年12月RADARSAT-2 MF5多视精细波束模式图像,经相干性计算、对低相干区进行数字图像处理、人机交互解译等过程获取研究区内沉陷区的数量和规模。将基于InSAR相干系数图像提取的沉陷区与DInSAR结果进行叠加对比,空间位置能够很好地吻合,由此获得连续变化的开采沉陷区39处。实验表明:不需要复杂的干涉测量,仅使用相干系数图像也可以提取开采沉陷区,可以实现大范围、高强度开采活动造成的地表沉陷灾害的快速评估。     

开采沉陷时序预测技术

叙述了时间序列分析的基本理论，分析了矿山开采沉陷观测数据的特点，提出了基于时间序列分析的开采沉陷预计技术，建立了开采沉陷的时序预计模型。用该模型可以对采动地表移动变形进行预测，预测结果分析表明用时间序列分析的方法能够很好的解决开采沉陷的动态预测问题。地表移动变形的相对预测误差在5％左右，与传统的预测方法相比，预测精度可以提高5％－15％，最后还提出了这一预测方法所存在的问题和今后的解决办法。     

动态矿区DEM生成方法及其在土地复垦中的应用研究

首先根据我国矿区土地复垦工作中存在的不足,通过研究提出"动态土地复垦"的概念,并确定了动态土地复垦方案制定的数据基础——动态矿区数字高程模型。动态矿区数字高程模型应该包含煤矿生产对地表的累积影响结果数据和地表的原始地形信息,开采沉陷预计结果可以提供前者,地面测量可以提供后者,经过数据处理可以按时间间隔生成描述塌陷区的一系列数字高程模型(DEM)(准动态),然后运用DEM的空间分析技术提取塌陷区在不同时间段的土地破坏类型、范围和位置数据,并根据这些数据进行动态土地复垦方案决策数据的提取,经实例验证该方法可行。     

注浆采区地表形变时空演化SMD-InSAR监测分析法

当前矿区合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)监测研究大多局限于以地表移动为对象,求取其他形变指标通常仍需野外测量。针对这一不足,构建出一种提取地表移动变形(surface movement and deformation,SMD)面域信息的模型——SMD模型。模型可求解的量有:①地表沿任意方向的倾斜、曲率,地表倾斜、曲率最大值与其所沿方向;②水平或近水平煤层开采下,矿区地表沿任意方向的水平移动、水平变形,地表水平移动、水平变形最大值和其所沿方向。SMD模型在垂直形变图的基础上,按照方向导数原理计算地表倾斜和曲率;地表水平移动和水平变形则根据开采沉陷先验规律计算。模拟试验显示,该模型可以较高精度获取地表移动变形值。淮北矿区某矿进行了充填开采,应用SMD模型结合时序InSAR分析该矿地表形变时空演化过程,以及充填开采的减沉减变效果,分析认为注浆活动可以有效控制地表形变。日平均注浆量、工作面推进距离与最大下沉速度之间的关系可以用多元线性回归模型来描述。SMD模型可用于分析区域地表形变综合情况,为范围评估开采沉陷对建构筑物的影响提供有力依据。     

D-InSAR的黄土高原矿区地表形变监测

D-InSAR技术已在数字高程建模、地表微小变形、地壳形变等方面显示出广阔前景,但其对黄土高原矿区复杂、剧烈、动态的地表形变监测能否有效,目前仍存在争议。针对此问题,该文以大同市南郊区采煤沉陷地为研究区域,利用两轨法D-InSAR技术,采用ALOS PALSAR数据获取了研究区域2008年1月1日至2月16日间的沉陷面积和最大沉降值。然后以晋华宫矿某工作面为例,利用开采沉陷预计方法进行验证,预计结果显示该工作面的最大沉陷值与D-InSAR测量值相差达24.04mm,并分析差异主要来源于SAR数据、地形、预计参数选取的限制。实验结果表明,D-InSAR技术能够比较准确且有效地监测黄土高原矿区地表形变。     

义能矿区开采沉陷演化的TS-DInSAR监测与影响分析

为研究济宁市义能矿区开采沉陷演化特点及其对周边建筑物的影响,本文采用69景长时间序列中等分辨率Sentinel-1影像,以TS-DInSAR技术体系中的小基线集DInSAR分析为研究方法,获取了2016年初至2018年底该矿区开采面周边的沉降信息。结果表明,义能矿区在监测时段内沉陷范围较为集中,最大累计沉降量约为627 mm,通过居民点位置与沉陷结果的叠加分析,发现周边3处村庄受到了不同程度的影响,该结果能为煤矿开采沉陷控制方案的效果评估及设计优化提供重要参考作用。     

GNSS/GIS集成的采煤沉陷区铁路自动化监测系统研究

主要研发基于Mobile GIS技术、GNSS CORS技术、网络通信技术、常规测量技术以及移动计算平台的开采沉陷实时数据采集终端,以到达对铁路移动变形信息实时采集和监控的目标。研发基于数据库技术和软件工程技术的面向对象的数据处理和分析系统,在数据处理中心进行铁路移动变形信息的精化处理分析;根据预计的地表移动变形信息,建立井下开采对铁路及其主要附属建(构)筑物动态影响的三维虚拟现实模型并进行预警。研究成果为列车安全运行及煤矿安全生产提供决策依据。     

顾及地貌特征的矿区地表塌陷DEM的生成方法

地下煤炭资源开采导致矿区地表塌陷和矿区地形的变化,直接由开采沉陷下沉预计数据生成的DEM不能表现矿区地表塌陷后的地形状况。通过在开采沉陷下沉预计程序中增加高程修正计算功能,对矿区原始地貌高程进行下沉修正计算,生成矿区地表塌陷高程数据文件,由该数据文件可以生成顾及地貌特征的矿区地表塌陷DEM。该方法操作和实现简单,生成的DEM精度可靠,能够表现矿区地表塌陷后的地形状况,可以作为矿区地理信息系统的基础数据,对于指导开采沉陷的防治和治理具有重要意义。     

基于空间变异修正普通克里金的矿区复杂地形高精度建模

普通克里金法是构建矿区三维地形模型并揭示地表沉陷形变场动态变化规律的有效方法。但普通克里金法存在平滑效应的问题,导致估计值的空间变异程度小于实际,无法真实反映矿区复杂地表形态的空间变化特征。本文结合矿区实际地形采样数据,提出了一种空间变异修正的普通克里金法,并将其应用于矿区复杂地形的高精度建模,并与已有方法在建模精度和空间变异性复现方面进行了对比分析。研究结果表明,空间变异修正的普通克里金法能够很好地处理平滑效应对建模的影响,具有更高的建模精度和空间变异性复现能力,在矿区复杂地形高精度建模应用中具有较强的适用性,可以作为一种可靠的建模工具用于矿区复杂地形沉陷形变场动态变化规律分析。     

双轨D-InSAR技术监测矿区地面沉降的应用

合成孔径雷达差分干涉测量(Differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR)技术在矿区地面沉降监测领域具有独特的优势和巨大的发展潜力。为分析并掌握济宁某矿区地面沉降的变化状况,选取具备高穿透植被能力的L波段的ALOS PALSAR数据,基于双轨D-InSAR技术对采煤塌陷进行动态监测,获取矿区的形变信息,并与水准数据进行对比分析,进而为有效的进行矿山地质环境保护与治理恢复提供一定的理论依据和技术支持。