煤礦地形變化監測解決方案

一、存在問題

目前，礦區(qū)地形沉降變化監測主要依靠水準測量、GPS測量和電(diàn)子測距測量等傳統技(jì )術手段，這些方法能(néng)夠提供可(kě)靠的高精(jīng)度觀測數據，且在礦區(qū)地形沉降變化監測中(zhōng)發揮了重要作(zuò)用(yòng)，但也存在着諸多(duō)不足之處：

（1）    需要大量的人力、物(wù)力的支持，需要測量人員進入監測區(qū)域内，加大了監測工(gōng)作(zuò)的難度，存在一定的安(ān)全隐患；

（2）    監測範圍小(xiǎo)、空間分(fēn)辨率低、不适合用(yòng)于對礦區(qū)進行快速、準确、大範圍的監測；

（3）    地表移動觀測站難以長(cháng)期保存、工(gōng)作(zuò)量大、成本高、難以準确劃分(fēn)沉降範圍、不便于獲取三維空間形變信息和曆史信息；

（4）    水準和GPS觀測的成本較高，台站分(fēn)布和觀測周期受到人力、财力和氣候環境等因素的限制，無法滿足采空區(qū)大面積長(cháng)期形變監測；

（5）    基于點觀測而得到的參數具(jù)有(yǒu)一定的片面性和無法實現大面積沉降觀測等諸多(duō)問題。

二、礦區(qū)監測

對礦區(qū)監測主要内容包括地形沉降監測、水資源分(fēn)布及污染程度監測、偷采行為(wèi)監測、電(diàn)力監測、管道監測及重點建築監測。

1地形沉降監測

1.1基于無人機數據的監測

基于無人機數據的礦區(qū)監測主要通過正射影像目視判讀、正射影像疊加對比、高程模型疊加計算、三維重建四種方式進行監測。

1.2正射影像目視判讀

正射影像目視監測

1.3正射影像疊加對比

正射影像對比分(fēn)析監測

1.4高程模型疊加計算

高程模型高度分(fēn)析

1.5三維重建監測法

三維重建礦區(qū)沉降監測

1.6基于SAR數據的地形沉降監測

基于SAR數據的地形沉降監測

1.7基于北鬥導航數據的地形沉降監測

基于北鬥的GNSS礦區(qū)變形監測預警是利用(yòng)GNSS衛星定位技(jì )術、現代化的傳感技(jì )術、計算機技(jì )術、網絡通訊技(jì )術等實時地反映不同天氣或環境下的監測點形變情況。

北鬥GNSS礦區(qū)沉降監測

1.8水資源分(fēn)布及污染情況監測

水資源分(fēn)布監測

水體(tǐ)污染等級監測

1.9偷采行為(wèi)監測

礦區(qū)偷采監測

1.10電(diàn)力監測

（1）将小(xiǎo)型攝像機和照相機固定在飛機吊艙内，對導線(xiàn)及絕緣子串進行攝像。

（2）使用(yòng)無人飛機控制數據鏈，把可(kě)遠(yuǎn)傳的可(kě)見、紅外熱像儀的信号傳送到監視地面屏幕進行分(fēn)析。

（3）采用(yòng)自主線(xiàn)路衛星導航控制、地理(lǐ)匹配自動控制、線(xiàn)路杆塔自動跟蹤等飛行控制功能(néng)，使無人飛機巡線(xiàn)進入可(kě)根據輸電(diàn)線(xiàn)路的走向、海拔高度、轉角等全自動化進行線(xiàn)路跟蹤飛行控制，使無人飛機緊貼着輸電(diàn)線(xiàn)路進行貼身的巡線(xiàn)工(gōng)作(zuò)。

無人機礦區(qū)電(diàn)力監測

1.11管道監測

根據礦區(qū)作(zuò)業頻率和監測内容的不同，無人機礦區(qū)管道遙感監測作(zuò)業分(fēn)為(wèi)常規巡檢和特殊巡檢兩種。其中(zhōng)，常規巡檢主要為(wèi)管道線(xiàn)路巡檢；特殊巡檢則為(wèi)應急監測。

無人機管道監測

2重點建築監測

2.1基于SAR數據的重點建築物(wù)監測

SAR建築物(wù)監測

2.2基于北鬥導航數據的重點建築監測

北鬥建築物(wù)變形監測示意圖

建築物(wù)頂部某一角圖片

2.3核查驗證

1)        對影像上的無法确定邊界或屬性的要素和無法準确确定的疑問圖斑進行重點調查，調查核查應做到問題全覆蓋。

2)        作(zuò)業過程中(zhōng)應盡量補充收集專業資料，并進行分(fēn)析利用(yòng)，以提高外業調查核查效率；對監測有(yǒu)疑問的分(fēn)類圖斑，實地無法調查核實的屬性信息，可(kě)參考相關資料進行補充完善。

3)        對發生變化的區(qū)域，在底圖影像上可(kě)以直接定位的，采用(yòng)圖上标繪和注記的形式進行調查。當按照影像，如因時相原因無法補調時，原則上應采用(yòng)滿足精(jīng)度要求的測量手段和測量設備進行實地定位，如：亞米級GPS全站儀等精(jīng)密定位，确定變化範圍。

4)        按照現場核查結果對前期監測采集類型、邊界、屬性等内容的正确率和現場巡查百分(fēn)率進行統計并填寫相應統計表。

外業核查驗證

2.4成果整理(lǐ)

綜合監測與複核結果數據，修正、更新(xīn)地形變化信息，并進行質(zhì)量控制，形成如下成果：礦區(qū)地形變化狀況成果專題圖、礦區(qū)地形地貌變化程度成果專題圖、水資源分(fēn)布專題圖、水資源水質(zhì)狀況、電(diàn)力監測專題圖、管道監測專題圖、重點建築物(wù)變形專題圖、礦區(qū)生産(chǎn)活動專題圖、土地塌陷成果專題圖和礦區(qū)地形變化監測工(gōng)作(zuò)報告。