基于四旋翼无人机的宁夏羊场湾煤矿采煤沉陷量监测

小型无人机遥感技术具有成本低、操作灵活便利等优点,在地质调查中的作用愈来愈重要。采煤地表沉陷量变形监测是掌控采煤地表岩移变形规律和治理塌陷的关键性工作。重点探索四旋翼无人机遥感技术监测在羊场湾煤矿Y120212工作面采煤沉陷量的监测研究,通过野外踏勘与控制点布设、无人机航线规划与执行、4D产品制作的工作程序和监测方法,探索无人机遥感技术监测在矿山地质塌陷监测的应用。研究结果表明,通过对无人机遥感技术生成的DSM处理,经过多期地面高程的对比,得到Y120212工作面最大沉陷量达6.5m。结合分析、对比,无人机遥感技术可以实现采煤塌陷区地表沉陷变形监测,进而形成和发展了煤矿地面塌陷新的监测技术。     

华北平原区煤矿采空塌陷精细化监测技术方法研究——以永城某煤矿山为例

目前塌陷区监测方法有多种,而单一监测方法无法满足多元化数据的需要,以华北平原区永城某矿山地面塌陷监测为例,结合该地区的地质环境条件,采用多种监测技术方法系统对某煤矿山进行精细化监测,即采用常规的水准测量方法监测重点地段(小区域),采用GPS连续运行参考站实时地监测重点采面,采用D-INSAR技术监测全区,从而获得矿区大范围、小区域、实时采面的多目标空间监测数据,为管理部门和矿山企业做好应对策略和风险管控提供了数据支撑,也为同类矿山开展地面塌陷监测工作提供了参考依据     

平原河网地区汇水区的划分方法——以上海市为例

借助DEM提取汇水区是分布式水文模型计算和面源污染计算的前提条件.在平坦地区直接使用DEM提取出的水系、汇水区边界与现实情况差异很大.针对现有汇水区提取方法存在的问题,在RIDEM模型的基础上提出了一种平原河网地区汇水区划分的方法,该方法通过将道路、建筑物、水系、沟渠、坑塘等影响径流途径的地物要素融合进DEM,达到细化...     

基于DEM的流域降雨径流模拟——以蒲石河流域山区为例

DEM是目前用于流域地形分析的主要数据,基于DEM的水文模拟技术,在流域地形分析及水系构建等方面已形成了比较成熟的算法,给传统的水文模拟技术带来了根本性的变化。以蒲石河流域山区为例,借助流域水文软件WMS,结合ARCVIEW和SURFER软件,计算了流域的面积、周长、坡度与形状因子等参数。在生成山区数字高程模型的基础上,采用WMS嵌入的HEC-1模型对一场降雨进行了降雨径流模拟研究。     

GIS支持下基于DEM的中等流域的划分——以富县为例

以陕西富县为例,探讨在GIS环境下从数字高程模型(DEM)中提取流域特征并进行中等流域的划分的详细过程,包括DEM的预处理、流水方向的确定、汇流累积量分析、河网的提取和子流域的划分,通过设定不同的汇流累积量的阈值,通过实验,富县地区的阈值设为20 000,得到中等流域的划分结果较为合理。     

多源DEM和多时相遥感影像监测冰川体积变化——以青藏高原那木纳尼峰地区为例

冰川储量变化对全球水循环、能量平衡和区域水资源都具有重要意义,构成全球变化研究的重要方面.针对当前冰川变化监测技术与方法,提出一种结合多源DEM数据和多时相遥感影像监测冰川体积变化的方法.以青藏高原那木纳尼峰地区冰川为例,通过MSS/TM遥感数据识别冰川范围,以地形图DEM和SRTM-DEM计算出两时期冰川厚度变化信息,从而计算冰川体积变化值.计算过程中,对冰川范围识别、遥感数据不同时相、不同源DEM数据的误差进行了分析和控制.结果显示,1976—2001年的25a间该地区冰川体积减少了3.060km3,存在着较为强烈的消耗,冰川年损耗速率为0.1224km3.a-1.     

利用地面LiDAR精细化测量活断层微地貌形态——以毛垭坝断裂禾尼处断层崖为例

受地壳内部持续运动和沉积、风化等自然动力及人类生产与生活活动影响,活断层微地貌形态往往比较复杂,传统测量方法较难快速、高效地获取大范围内精细化的活断层微地貌形态,激光雷达扫描技术的出现和发展为活断层微地貌的精细化与定量化研究提供了新的技术手段。以川西理塘毛垭坝盆地北缘的正断层崖为研究对象,利用地面LiDAR获取活断层微地貌高精度点云后,经过点云配准、滤波、重采样和三角构网处理后,建立了0.05 m分辨率的数字高程模型和真彩色三维模型,在此基础上分析了断层崖地貌特征,并获取了正断层错动两期最新地貌面的精确垂直位错量。研究结果表明,地面LiDAR技术是精细测量活断层微地貌形态和量化相关地貌特征参数的有效手段,提高了活断层微地貌形态测量的精度和认识水平。     

基于地貌结构与汇水特征的沟谷节点提取与分析——以陕北黄土高原为例

沟谷节点是流域中线状沟谷或河网的交汇点,集中反映了沟谷的地貌结构和水文特征。有效获取并分析沟谷节点的结构与特征规律,对于系统、深入地研究流域地貌的空间形态结构、径流特征具有重要的作用。利用陕北黄土高原多地貌类型为实验区,设计并实现了基于高精度DEM的沟谷节点提取算法模型和等级标定方法,获取了实验区各级沟谷节点的数量和汇水值;运用数学模型分析法,分析了沟谷节点的数量和汇水值的分级数量关系,得到了具体的数学模拟方程;同时,运用等差分级的方式,分析了汇水累积量级差在不同地貌区的差异,初步探讨了地表形态在空间上的分异规律。     

顾及空间各向异性的海岸带水下地形构建方法——以黄河三角洲为例

测深点是获取水下高质量数字高程模型的主要数据源,海岸带区域低密度的测深点会导致水下数字高程模型精度较低。针对该问题,结合反距离权重法与粒子群算法,提出一种顾及各向异性的多参数协同优化的点位加密算法,获取在全局意义下的补插点位水深最优解。以黄河三角洲1992年、2007年和2015年3期测深数据为研究对象,采用4种地学常用的插值方法对提出的加密方法进行验证,结果表明该方法处理后的数据插值精度有显著提高,绝对误差与相对误差均降低12%,能够对水下地形进行更为准确的重建。     

矿井涌水量预测的几种常用方法对比——以宁夏宁东煤田鸳鸯湖矿区麦垛山煤矿11采区水文地质补勘为例

我国许多煤矿区,由于地下水频繁突入,造成淹井或因突水威胁使大量煤炭资源难以开发。因此,准确预测矿井涌水量,为矿井防治水提供依据,对煤矿床安全开采和长远发展至关重要。以宁东煤炭基地麦垛山煤矿为例,采用解析法、水文地质比拟法和三维渗流数值法等六种预测方法,对该煤矿11采区110203、110208工作面2#煤顶板直罗组底部砂岩含水层进行了涌水量预测。通过各种方法的分析比较,最后推荐采用最小二乘比拟法预算结果做最终矿井涌水量。     

宁夏羊场湾煤矿浅埋煤层开采地面塌陷发育规律及形成机理

以宁夏羊场湾煤矿Y110207工作面为研究对象,采用无人机遥感技术、野外调查与有限差分软件模拟方法研究浅埋煤层开采的地面塌陷类型、发育规律及其形成机理。(1)浅埋煤层开采地面塌陷以地表裂缝发育为主,地表破坏严重。(2)平行切眼裂缝间隔性出现,展布于整个工作面内,间隔距离为10～120m,局部裂缝形成错台高度约为15cm。平行顺槽裂缝为拉张型裂缝,发育在顺槽至外围一定范围。(3)采煤活动导致地下形成采空区,上覆岩层发生移动破坏,破坏区分为剪切破坏区、拉张破坏区及剪-拉破坏区,分别对压应力区、拉应力区和压-拉转化区。(4)当应力扰动传递至地表,应力值超过覆盖层抗拉强度时地表产生裂缝。随着工作面推进,覆岩内部裂缝带上行裂缝与地表下行裂缝贯通,形成错台。研究成果丰富了该区浅埋煤层的地面塌陷理论知识,为地面塌陷防治提供了理论依据。     

宁东煤炭基地金凤煤矿GPS地面变形监测研究

掌握采空区地面变形规律是科学预防和治理地面塌陷的前提与基础,是煤矿地质环境动态变化的重要监测内容。以宁东煤炭基地金凤煤矿为例,在收集、了解金凤煤矿0110202和011805工作面开采时间、开采深度、开采煤厚、工作面长度、工作面宽度、工作面走向等参数的基础上,建立工作面地表自动化GPS监测点,将工作面开采进程与地面变形时间、空间统一起来,研究工作面地面变形时间和变形量的规律。结果表明,金凤煤矿011202工作面地面变形一般在采后13个月左右进入变形活跃阶段,从开始变形到地面开始稳定的持续时间为16～19个月,最大累积变形量约为3300mm;011805工作面采空区地面变形一般在采后10～11个月进入变形活跃阶段,从开始变形到地面开始稳定的持续时间为13～16个月,最大累积变形量约为2600mm。研究结果为金凤煤矿后续工作面开采地表变形规律及类似开采条件下采空塌陷的预防与治理提供了定量化的依据。     

基于高分辨率SAR数据的地面沉降监测——以印度尼西亚雅加达为例

地面沉降是中国乃至世界许多地区面临的严重环境地质问题,合成孔雷达干涉测量(In SAR)技术是地面沉降监测的主要手段。雅加达与中国上海、广州等城市在环境上具有相似性,也是21世纪海上丝绸之路的重要节点城市。以雅加达为例研究地面沉降监测方法技术,既为中国沿海城市的地面沉降防治提供借鉴,又为"一带一路"战略提供有用数据。基于2010年6月—2011年3月期间获取的12景3m空间分辨率的Terra SAR-X数据,围绕小基线子集(SBAS)和两轨法开展了研究。SBAS获取的平均沉降速率图显示,在雅加达西北部、东部及靠近东雅加达的勿加泗市北侧有5个明显的沉降中心,最大沉降速率可达9cm/a。对两轨法差分干涉图序列的分析发现,勿加泗市北侧沉降中心2010年12月—2011年1月期间44天的沉降量达到6cm,具有显著的非线性形变特征。研究表明,采用高分辨率SAR数据,合理应用In SAR技术,能够为雅加达及其类似城市的地面沉降防控提供支持。     

冲洪积平原地面沉降特征及主控因素——以北京平原为例

北京由于长期过量开采地下水,相继引发了一系列地质环境问题,其中地面沉降问题尤为突出。回顾了北京地面沉降发展历史,从平面和垂向上分析了地面沉降特征,在此基础上对北京冲洪积平原区沉降的主控因素进行了研究。结果表明:(1)平面上,沉降分为南、北2个大区,7个沉降中心。北区已由多个单独沉降中心区扩展成一个大区域,南区北扩明显;(2)垂向上,南区第一压缩层为沉降主贡献层,沉降占比42%,浅部地层沉降速率减小,深部地层沉降速率增加。土体变形特征为塑性变形,包含蠕变变形;北区第二压缩层为沉降主贡献层,沉降占比65%,浅部沉降量值很小且波动平缓,深部沉降量相对较大。土体变形特征为浅部以弹性变形为主,深部以塑性变形为主,包含蠕变变形;(3)沉降受构造作用及基底格架控制,北东方向受冲洪积扇上部单一砂卵砾石的地层条件控制扩展范围有限,沉降整体向北西、南东方向扩张;(4)地层结构决定沉降平面和垂向分布特征,尤其北部冲洪积与南部湖相沉积的差异,是产生深浅部地层沉降贡献率不同的重要因素;(5)地下水开采仍是沉降产生的主因,地下水漏斗的扩展和沉降中心的分布高度吻合,主要沉降层地下水位下降速率与沉降速率成正比。     

GPS/terrestrial 3D laser scanner combined monitoring technology for coal mining subsidence: a case study of a coal mining area in Hebei, China

In order to overcome the shortage that point-based data acquisition techniques cannot retrieve the whole basin subsidence caused by underground mining, and to avoid complex splicing of terrestrial 3D laser scanner (TLS) point cloud data and the errors caused by such splicing, GPS/TLS combined technology is employed for mining subsidence monitoring. The basic idea of the monitoring technology is put forward. In this article, an application of the method to a coal mining area in China is presented. Support vector machine (SVM) model for GPS level conversion in the mining area is established, and a comparative analysis of SVM, BP neural network and polynomial established local quasi-geoid in the mining area is conducted. Ground surface digital elevation model (DEM) of the mining area is established by using TLS point cloud data, and the ground surface dynamic subsidence basin is obtained through a subtraction of two DEMs. The results indicate that the quasi-geoid established by using SVM model features a relatively high level of stability and accuracy and that the established mining surface DEM and subsidence basin can provide the fundamental data for the reconstruction of ecological environment in the mining area. GPS/TLS combined monitoring technology is a new monitoring technology, which entangles the advantages of both GPS and TLS and could offset their disadvantages, thus obtaining complementary advantages. According to analysis on its application in the mining area, we conclude that the technology is feasible and has a great application prospect for the mining area purposes.     

城市岩溶地质调查及评价方法探讨——以浙江杭州市为例

中国城市地质调查中的岩溶地质调查及评价方法处于探索阶段,目前尚缺技术规范与工作指南.笔者基于杭州城市的岩溶地质特征和杭州经济社会对岩溶地质调查的需求,以基本查明城区岩溶地质特征、岩溶塌陷重点区的稳定性评价为目标,采用充分利用前人资料、补充调查、重点解剖的工作思路,地质、物探及钻探、模糊层次分析评价相结合的工作方法,较大地提高了本区岩溶地质特征、岩溶塌陷预测的研究程度.并在开展调查及评价实践的同时,对工作方法进行了积极探索与初步研究.     

基于RS和GIS的地质灾害易发性定量评价:以湖北省五峰县为例

根据地质灾害的群发性和区域性的特点,运用地质统计学理论,通过分析,选取研究区内致灾因子,采用信息量模型进行地质灾害易发性定量评价。文中采用地质统计学信息量法,以GIS技术和RS技术为基础,从致灾机理上对各致灾因子进行选取和分析,使用GIS空间分析技术,完成了地质灾害易发性分区定量分析。分析结果表明,研究区内:(1)软硬相间碳酸盐岩类、(2)与河谷距离50～350m的斜坡带、(3)软硬相间碎屑岩类、(4)公路两侧1km范围、(5)斜坡在断裂带影响范围以内(1km)、(6)与河谷距离<50m或350～550m等6大影响因子对地质灾害的发生起主导作用。其中,除"公路两侧1km范围"为人类工程活动外,其他因素均为地质动力作用。研究完成的五峰县地质灾害易发分区定量评价,为五峰县的经济发展和城镇规划提供了科学依据,同时为以后在鄂西南地区进行地质灾害遥感解译提供了参考。     

基于不同耦合模型的区域地质灾害易发性评价——以河南商城县为例

为探索效果最优的地质灾害易发性评价模型,以商城县为研究区,结合其孕灾地质条件与地质灾害发育特征,分析地质灾害影响因素,从地理环境、地质环境、人类活动3个方面选取高程、坡度、坡向、剖面曲率、植被覆盖率、工程地质岩组、断层、道路、水系9个因子构建评价指标体系,运用证据权(weights of evidence,WofE)模型、信息量(information value,IV)模型、层次分析-信息量(analytic hierarchy process-information value,AHP-IV)耦合模型分别进行了地质灾害易发性分析。研究表明: AHP-IV耦合模型下的受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线的线下面积(area under curve,AUC)值最大,评价效果更为准确,更适用于商城县地质灾害易发性评价。通过评价可知,商城县地质灾害极高易发区沿沟谷、道路呈条带状分布,高易发区呈团状包围在极高易发区边缘,中、低易发区多分布在地势平坦、岩性较单一的北部平原地区。研究成果可为当地的地质灾害防治管控工作提供科学依据,也可为类似区域的地质灾害易发性分区提供参考。     

采煤沉陷对水田土壤水系统的影响及改良对策——以重庆松藻矿区为例

采煤沉陷区土地生态复垦是当前土地整治面临的主要焦点问题之一。以重庆松藻矿区沉陷区受损水田为研究对象,通过实地考察和文献总结,分析水田土壤水系统组成特征,系统探讨了采煤沉陷前后土壤水系统的含水土壤剖面层物理特性和土壤水流入渗状态,针对这些变化提出了矿区生态恢复和土地复垦的具体对策。     

岩浆侵入煤层中锑的赋存特征——以淮北卧龙湖矿为例

为探讨岩浆蚀变作用对煤层中锑赋存特征的影响,系统采集安徽淮北煤田卧龙湖煤矿岩浆侵入煤层侵入岩和全煤层样品共12个,利用原子荧光光谱法（AFS）测定样品中Sb含量,并对煤质参数进行分析。结果表明：卧龙湖煤矿岩浆侵入区煤表现为超低挥发分,中等灰分,特低硫的特点,煤中的硫主要以有机硫和黄铁矿硫存在。受岩浆热液影响,煤中灰分增加,挥发分减少;岩浆蚀变煤层中锑明显富集,算术平均值达到10.48 mg/kg,且侵入岩上方煤中Sb的平均含量明显增高,煤岩接触带位置Sb的含量达到最高值（13.93 mg/kg）;岩浆蚀变煤中的锑主要以无机结合态形式存在（相关系数r为0.74）,有机硫与煤中Sb呈显著负相关（相关系数r为-0.60）。岩浆侵入作用导致卧龙湖煤矿煤的煤质特征及煤层中锑的赋存方式受到不同程度的影响,研究结果可为特殊地质作用下煤中锑的环境地球化学特征提供参考。