[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

本發明提供了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，涉及礦區地表監測技術領域。該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，包括如下步驟：步驟一、地表沉降非結構化數據獲取；步驟二、地表沉降結構化數據轉化；步驟三、不同航測時期的結構化數據處理；步驟四、地表大范圍運動趨勢判斷。本發明步驟簡潔合理，結果清晰可靠，結果判斷直觀，能夠對礦區某一周期內地表大范圍運動趨勢作出判斷評估，地表斷評估范圍大幅增加，人員外業勞動強度大幅降低，為后續礦區待采區域工作面及地表工程的布置提供依據，對礦區地表大范圍監測具有重要的理論意義和指導意義。

技術領域

本發明涉及礦區地表監測技術領域，具體地說是涉及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。

背景技術

隨著未來我國礦區朝著大型集中化和高效集約化方向發展，礦區范圍內多個煤礦的多個工作面同時回采將成為新常態。這種礦區大范圍的歷史開采活動將造成高位巖層乃至地表的大范圍運動。該運動不僅會對地表建筑物、農田、道路等巖土工程造成損壞，同時也會對當前開采的多工作面產生應力擾動，從而增加了大范圍在采工作面的煤巖動力災害誘發的可能。因此，對高位覆巖大范圍運動行為的感知對地表巖土工程和井下煤礦工程的布置規劃具有重要意義。

高位覆巖運動行為感知的最常用且最便捷的手段為地表沉降監測，通常使用地表傳統測站或低空無人機拍攝系統展開人工定期觀測。由長期的地表監測實踐可知，傳統測站有以下不足：①需人工布設監測點位，觀測周期內(通常為2-4年)點位難以保護；②大范圍測量所需測點較多，外業勞動強度巨大；③測點無法覆蓋大范圍任意區域導致監測結果不理想。無人機航測技術不僅克服了上述缺點，同時觀測花銷持續降低，正逐漸成為地表觀測的主要手段。但是，目前有關煤礦地表無人機航測的研究，多集中在礦區地表地形、塌陷和沉陷參數的獲取方面，還沒有確定礦區地表大范圍運動行為的直接有效方法。

發明內容

本發明的目的在于提供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，能夠對礦區某一周期內地表大范圍運動趨勢作出判斷評估，為后續礦區待采區域工作面及地表工程的布置提供依據。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術解決方案如下：

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，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；