[口头报告]基于GNSS+IR技术的采煤沉陷监测方法研究

基于GNSS+IR技术的采煤沉陷监测方法研究
编号:271 稿件编号:1733 访问权限:私有 更新:2023-05-04 15:15:14 浏览:362次 口头报告

报告开始:2023年05月07日 14:12 (Asia/Shanghai)

报告时间:12min

所在会议:[7C] 7C、遥感与地理信息科学 » [7C-2] 7C-2 遥感与地理信息科学

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摘要
煤炭资源开采为保障经济社会长期平稳发展做出重大贡献的同时,也对生态环境造成了不同程度的影响,形成了大面积的地表塌陷,严重威胁我国耕地保护红线和生态文明建设。准确掌握区域尺度、高时空分辨率的地表沉陷信息是科学治理采煤塌陷地的前提和基础。现有的地面常规观测技术(水准测量、GNSS定位技术等)只能获得少量监测点处的数据,且经济成本相对较高;空基监测(如无人机载LiDAR、摄影测量技术等)时间分辨率较低、缺乏地表沉陷的空间动态变化信息;星基监测技术(如InSAR、D-InSAR等)受星载传感器分辨率、波长、卫星重访周期、天气环境和地表沉陷速率等多种因素的耦合影响,一般无法直接用于厚煤层或特厚煤层开采引起的大量级、大速率地表沉陷动态监测。 本研究创新性地将“GNSS定位技术”和“GNSS干涉反射技术(GNSS-IR)”结合起来,提出了一种基于“GNSS定位+GNSS-IR(GNSS+IR)”技术的采煤沉陷监测方法。该方法利用GNSS定位技术获取测站处的高精度“点”下沉量;利用GNSS-IR技术获取测站周边大范围、高时空分辨率的“面”下沉量;融合“点”“面”沉陷监测数据,基于迭代优化算法实现了高精度、高时空分辨率、大量级地表三维沉陷曲面监测。 基于提出的地表沉陷“面”监测算法,利用低成本、导航型GNSS芯片研制了GNSS+R采煤塌陷监测设备。设备由5个模块构成:控制模块、2G无线网络继电器模块、4G无线网络通讯模块、RS485协议集线器、两颗导航型GNSS芯片(定位功能芯片和遥感功能芯片)。通过4G无线网络通讯模块,设备可以将每天解算的地表三维沉陷结果数据文件、及其他接入的外部传感器数据文件发送到后端服务器,实现采煤地表三维沉陷的连续、近实时监测。 在某矿3308工作面建设了GNSS+IR采煤沉陷监测实验站,同时开展了多次无人机(UAV)航飞以测量实验站周边的数字地形图(DEM)。将UAV DEM获取的地表沉陷数据作为真值,与GNSS+IR监测结果进行比对。 初步研究结果表明:当地下采煤引起的最大地面沉降为3076mm时,GNSS+IR技术监测地面沉降的最大绝对误差和最大相对误差分别为155.6mm和5.5%;GNSS+IR方法经济成本约为GNSS-RTK技术的三分之一,约为水准沉降监测方法的五十分之一,在监测采煤地表沉陷的效率也远高于传统的GNSS-RTK和水准测量方法;测量结果能够满足大多数实际工程应用的精度要求,如:采煤塌陷地治理规划设计、采煤对地表生态环境损害评估、偷采盗采煤炭资源监管等。
关键字
报告人
董周宾
高级工程师 山东省鲁南地质工程勘察院

稿件作者
薄怀志 山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队)
谭现锋 山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队)
董周宾 山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队)
郑国栋 山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队)
李云伟 山东大学 空间科学与物理学院
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