[發明專利]一種基于無人機航測的礦區地表大范圍運動趨勢判斷方法

在審

• 申請號: 202010860420.2
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112149279A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 李一哲;趙善坤;秦凱;齊慶新;王寅;孔令海;潘鵬志;韓軍
• 申請（專利權）人: 煤炭科學技術研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務所(普通合伙) 37283
• 代理人: 黃鈺

1.一種基于無人機航測的礦區地表大范圍運動趨勢判斷方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、地表沉降非結構化數據獲取

步驟11、在待觀測的礦區地表區域劃定出矩形或近似矩形的閉合區域作為測區，在測區內布設若干個像控點；

步驟12、無人機按照預定的航線對測區拍攝照片；

步驟13、將無人機拍攝的照片數據導入至Menci APS數據處理軟件生成測區的正射影像圖，將正射影像圖導入Photoscan軟件處理并導出測區含高程信息的CAD圖，高程信息包括三維空間坐標X、Y和Z；

步驟二、地表沉降結構化數據轉化

步驟21、用AutoCAD軟件打開CAD圖，將CAD圖中對應測區的圖形沿測區的一個頂點在二維平面旋轉，使圖形的一條邊沿著水平方向布置；

步驟22、用AutoCAD軟件菜單欄“插入”菜單中的“提取數據”選項，將CAD圖中的高程信息提取并導出結構化數據編輯軟件文檔，結構化數據編輯軟件文檔中保留三列數據，分別對應三維空間坐標X、Y和Z；

步驟23、打開三維繪圖軟件surfer，點擊“grid data”，選擇步驟22中的結構化數據編輯軟件文檔，在Gridding Method一欄中選擇差值方法，在Output Grid Geometry一欄中，設置X方向、Y方向的最大值、最小值以及節點數，生成網格文件；

步驟24、點擊三維繪圖軟件surfer中File菜單中的Open指令，打開步驟23中生成的網格文件，點擊File菜單中的“Save As”指令，將數據輸出擬合高程點坐標文件；

步驟三、不同航測時期的結構化數據處理

步驟31、重復步驟一至步驟二，對不同航測時期無人機拍攝的照片數據處理，輸出不同航測時期的擬合高程點坐標文件；

步驟32、將不同航測時期的擬合高程點坐標文件導入結構化數據編輯軟件中，將數據分為三列，分別對應三維空間坐標X、Y和Z；將后一次航測與前一次航測的Z列數據作差，生成數據列為“Z沉降”，而X與Y列數據保持不變；將X、Y和“Z沉降”三列數據保存至新的結構化數據編輯軟件文檔；

步驟四、地表大范圍運動趨勢判斷

步驟41、打開三維繪圖軟件surfer，點擊“grid data”，選擇步驟32中的結構化數據編輯軟件文檔；在Output Grid Geometry一欄中，“X方向、Y方向的最大值、最小值以及節點數”的設置與步驟23保持一致，生成新的網格文件；

步驟42、點擊三維繪圖軟件surfer中“Contour”指令，打開步驟41中新的網格文件，得到測區的沉降等值線圖，沉降等值線圖中沉降值大于0的區域為地表發生了抬升運動，沉降值小于0的區域為地表發生了下沉運動。

2.根據權利要求1所述的一種基于無人機航測的礦區地表大范圍運動趨勢判斷方法，其特征在于，步驟13中，CAD圖包括“Ⅰ型”CAD圖和“Ⅱ型”CAD圖；

“Ⅰ型”CAD圖的高程點具備該點的三維空間坐標X、Y和Z；

“Ⅱ型”CAD圖的高程點具備該點的平面坐標X和Y，而坐標Z標記為0，坐標Z的高程信息以CAD文字形式在高程點旁標出；

利用AutoCAD軟件打開“Ⅱ型”CAD圖，通過如下程序將高程點Z坐標批量賦值，使高程點具備三維空間坐標X、Y、Z，將“Ⅱ型”CAD圖再保存；

該程序是基于Visual Studio 2015軟件，使用C#語言編寫基于ObjectARX托管的應用程序；

該程序步驟如下：

步驟a、使用選擇集GetSelection選擇AutoCAD繪圖窗口中需要處理的數據點，得到需要賦Z值的所有點集(PointCollection)；

步驟b、打開“Ⅱ型”CAD圖，以高程點中心為正方形中心，畫出正方形，使正方形滿足如下屬性：正方形能夠覆蓋或正方形的邊能夠相交高程點附近標注的CAD文字，記錄正方形的最小邊長n₀；

步驟c、遍歷點圖中的所有高程點，依次以某一點的坐標為中心(x₀，y₀)，繪制一條4點控制的多段線Polygon₀，多段線控制點為(x₀-n₀/2，y₀-n₀/2)、(x₀-n₀/2，y₀+n₀/2)、(x₀+n₀/2，y₀+n₀/2)、(x₀+n₀/2，y₀-n₀/2)；

步驟d、使用選擇集SelectCrossingPolygon選擇Polygon₀圈內和邊界相交的實體，得到該點高程文本值(MText、DBText)，將該文本值轉化為數字并賦值給該點Z值。