基于无人机影像的煤矿区采动裂缝提取

来源 :西安科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fan20090603
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
地下采煤引起的地表裂缝是开采沉陷破坏的直观表现,对建筑物和土地造成严重损害,精准获取采动地表裂缝发育特征对于开采沉陷研究和矿区地面保护具有实际意义。常规的采动地表裂缝监测方法,在成本效率和时空分辨率方面存在明显局限性。低空无人机测绘技术作为采集大范围、高分辨率地表空间信息的重要手段,通过设定合理的航拍参数,可以快速地获取沉陷区高分辨影像,但目前普适的遥感影像地物信息获取方法难以适应矿区采动地表裂缝的提取。本文以西部榆神矿区某矿综放工作面地表为实验区域,利用低空无人机航拍获取沉陷区高分辨率影像,在开展地表建模、裂缝提取、植被去除的基础上,根据沉陷区变形分布特征构建了采动裂缝的连接算法,为开采沉陷区地表裂缝信息的高效精准获取提供了技术支持。论文研究的主要内容及结果如下:(1)确定了适用于榆神矿区采动地表裂缝精细提取要求的低空无人机摄影的航拍参数。结合野外采集精度和现场实际条件,分析了摄影测量系统中各个航拍参数对影像空间分辨率的影响。通过现场试验表明,在本文设计的航拍参数下,影像的地面分辨率优于0.015m,满足矿区采动地表裂缝自动提取的精度要求。(2)对比分析了 Canny算法、支持矢量机和最大似然法在榆神矿区条件下提取采动裂缝的实际效果。将各种算法的裂缝提取结果与正射影像图叠加,结合沉陷区三维模型、算法原理及算法运行效率分析了不同算法在研究区自然环境下的适用性。结果表明不同裂缝提取算法所获取的裂缝信息差异明显,其中最大似然法提取效果最优。(3)通过对影像背景噪声进行滤波处理实现了采动裂缝的精提取。在系统分析裂缝信息中背景噪声来源及特性的基础上,先利用随机森林算法对背景噪声进行滤波,再使用上述最大似然法提取地表裂缝的精细特征,实际效果较好。(4)根据开采沉陷盆地移动变形特征构建了地表采动裂缝的连接算法。针对上述提取的采动裂缝中存在的非连续性问题,结合开采沉陷变形的理论模型构建了断续性裂缝的自动连接算法,并通过实验进行了算法改进及效果验证。结果表明本文所提出的裂缝连接算法有助于获取开采沉陷区地表裂缝的实际分布特征。
其他文献
高光谱影像中蕴含了丰富的地物信息,具备“图谱合一”的特点,帮助人们不断认知地物属性的本质特征。高光谱影像地物分类旨在对高光谱影像覆盖的地物类型进行准确划分。丰富的光谱信息和空间信息提高了高光谱影像的应用潜力,但也存在波段数量大导致的数据冗余等问题。监督学习是一类常用的遥感影像分类方法,其良好分类结果需要依赖大量标注的训练样本。针对这些问题,本文将多尺度特征提取和基于模型的迁移学习引入高光谱影像分类
随着我国高速铁路的蓬勃发展,建设过程中会不可避免的造成水上流失、荒漠化加剧。区间绿化作为高铁建设的重点工程之一,是改善沿线生态环境、防止荒漠化扩张的有效手段。由于荒漠区高铁地段的特殊性导致植被成活率大大降低,需要人工维养才能达到理想的绿化效果,但是高铁线路里程长、跨度大的特点给绿化维养工作带来了极大困难,因此,以银西高铁为依托,针对宁夏荒漠化区域,重点研究高效节能的智能维养技术,主要研究成果包括以
在国土空间规划背景下,城市安全韧性已发生转变,过去只关注重点城市的中心城区,而国土空间规划更强调对于整体研究区域的认识与了解,况且县域研究较小。因此,小尺度县域的安全韧性研究分析尤为重要,其分析的成果可以为乡镇的安全韧性建设与乡镇国土空间规划提供引导与建议。应急避难场所的设置也是增强城市安全韧性保障的有效手段,科学合理的空间分布,对应急避难场所的功能显现更为明显,同时,空间布局规划的科学性在很大程
煤层开采后由于改变了地下岩土体应力状态使采空区围岩产生了变形破坏现象,对地铁隧道构成了较大的安全隐患。因此研究地铁隧道穿越采空区稳定性对于预防安全事故具有重要的现实意义。本文以广州市地铁某区间隧道穿越煤层采空区为依据,应用数值模拟方法进行隧道失稳区长度与采空区主要因素的变化规律分析、隧道穿越典型采空区稳定性分析、隧道穿越采空区施工方法比选、隧道穿越失稳典型采空区治理研究。主要成果有:(1)依据研究
针对现有光学玻璃相关力学参数人工测量过程较为复杂、智能化程度较低等问题,提出了光学玻璃力学参数的智能化测量方法,主要研究内容如下:一是提出了一种利用计算机图像处理技术快速测量小样品光学平板玻璃力学特性的方法。首先利用接触力学理论和牛顿环干涉理论,理论推导出测量光学玻璃力学特性的解析式;其次利用图像处理技术的优势,通过摄像头拍摄牛顿环干涉图像,基于MFC框架设计开发了牛顿环图像采集和力学特性计算的软
电离层延迟是制约导航和定位精度的误差源之一,实践证明高精度的电离层模型对于电离层延迟误差改正具有重要意义。随着北斗三号完成全球组网以及Galileo系统日益完善,卫星数达到甚至超过GPS,并且Galileo和BeiDou地面跟踪站超过200个,利用Galileo和BeiDou建立全球电离层模型已成为可能。并且不同系统卫星数量、星座类型和信号频率都存在差异,有必要对不同系统建立的全球电离层模型的一致
地下采煤引起工作面上方地表发生沉陷,造成生态环境、设施破坏、自然灾害等问题。传统的矿区沉陷监测手段效率低,且只能获取线状沉陷数据。机载LiDAR技术在获取开采沉陷面状信息方面具有显著优势,但在实际应用中却存在点云滤波和沉陷建模误差显著等问题。为此,本文以榆神矿区的两个综采工作面地表为实验区,利用机载LiDAR系统采集多期点云数据,通过改进点云滤波算法及深度学习方法来获取地面特征点云,构建高精度沉陷
榆神矿区大规模、高强度开采给当地脆弱生态带来严重影响,因此分析不同开采方式覆岩破断特征及导水裂隙带发育规律,对于矿区保水开采尤为重要。论文基于榆树湾煤矿20105工作面地质条件,采用理论分析、物理模拟、数值模拟及现场实测等研究方法,系统分析了20105工作面不同开采方式下覆岩破断特征及导水裂隙带发育规律,主要研究成果如下:(1)物理模拟表明,上分层开采时,工作面推进至18m时直接顶初次垮落,工作面
惯性导航系统(INS)仅依靠惯性元器件的测量信息便可实现运载体的导航与定位,具有较强的自主性和抗干扰能力。光纤陀螺仪(FOG)凭借重量轻、可靠性高、采样频率快等特点成为INS的主要惯性元器件,光纤陀螺的输出信号包含各类随机噪声,需对其进行滤波处理,削弱及抑制信号中的噪声,从而提高数据的精度。INS存在自身漂移和数字误差,使得积分运算得到的姿态角和速度会随时间产生漂移,尤其是二次积分得到的位置发散严
本文主要研究了垂荡激励下具有气囊隔振的船用旋转机械系统的非线性振动机理及其动力学特性。首先,基于非线性动力学理论,考虑船体垂荡运动、转子质量不平衡、气囊非线性弹性的影响建立了垂荡激励下船用旋转机械-气囊隔振系统的动力学模型。采用多尺度方法以及数值方法分析了垂荡激励下系统的非线性动力学特性及其振动机理。其次,基于正交多项式逼近法研究了垂荡激励下船用旋转机械-气囊隔振系统的随机振动特性,并讨论了它的零