井工矿地表智能监测解决方案

随着我国煤炭开采强度的增加，地表沉陷问题日益突出。煤层开采引起的地面沉陷是一种作用集中，危害很大的地质灾害。随着近些年矿区开采强度的增加，开采沉陷及地裂缝造成的影响越来越严重，不仅限制了当地的经济发展，它严重影响着生态环境、工农业生产和人身安全。

在传统的矿区地裂缝及开采沉陷监测中，GNSS 测量、导线测量、水准测量和三角测量是几种传统的地裂缝及沉降监测方法。但是，观测线的布设和监测受地形的影响较大，造成观测线的实际布设与设计不一致，矿区地表埋设的变形监测点易受外界因素而遭到损坏，导致参数计算不准确、工作量大、监测进度慢，这些传统方法不仅需要大量的人力、物力和财力，观测过程还受许多条件限制。

本方案引入倾斜摄影测量技术、基于影像深度学习的裂隙识别技术、基于点云的沉陷形变分析方法以及三维可视化技术，为矿山地表采空区引起的裂隙以及沉陷灾害监测提供了一整套从数据采集到数据应用分析的解决方案，解决了井工矿区采空区地表沉陷过程中裂隙识别及沉陷形变监测问题，并应用于实际工程，试验结果表明该方案能够更加高效安全的完成日常地表裂隙巡检及沉陷过程监测，基于自研地表智能监测平台能够更直观高效的完成裂隙及沉陷数据分析及管理。

1、采用支持实时差分与变高飞行的四旋翼无人机平台搭载2.1亿像素五镜头倾斜相机完成地表影像数据采集，克服监测范围广、高差大等地形问题，保障了采集数据的效率、精度及完整性，改善矿区日常测绘方式；
2、基于影像深度学习的裂隙识别以及基于点云的沉陷对比分析方法，节省了人工判读以及人工现场测绘的时间，提高了裂隙及沉陷分析效率；
3、自研地表智能监测平台，同时兼具裂隙分析、沉陷分析、地物管理、监测点管理及三维测绘数据管理功能，提高了矿区地表安全检测数字化水平。

本方案中利用倾斜摄影测量技术完成周期性（周期根据实际工程需要）工作面地表监测数据采集，并通过软件生成实景模型，输出正射影像、三维点云、实景模型成果，用于后期裂隙识别、沉陷监测工作，地表监测数据采集流程如下：

以开采工作面上方地表裂隙及沉陷为重点监测对象，需要重点监测区域为工作面上方地表区域，工作面多为长条状，而形变区域往往比工作面范围更大，所以实际完整观测区域需要在工作面实际区域基础上进行适当外扩。

无人机航测系统主要由无人机飞行平台、倾斜摄影相机、地面站系统、无人机差分系统组成，主要用于航测倾斜数据采集。

软件系统包括赛尔无人机管家，用于进行五相机相片和POS的导入，以及ContextCapture倾斜摄影测量数

选择合适的起飞场地，进行无人机航测系统安装及RTK差分系统以及RTK基准站设站后，采用以上设置好的航飞参数进行数据采集航飞。

影像进行色彩优化后导入ContextCapture建模软件进行空三解算、实景建模，解算后可输出多种类型成果数据，包括：正射影像数据、三维实景模型数据，利用软件选择相应的格式进行数据成果输出。

提供工作面创建、编辑、删除功能，本系统基于工作面为项目单位进行监测数据的存储和管理。

本系统可以对实景模型、正射影像、三维点云等三维数据进行可视化管理，同时也支持传统文档及影像资料进行上传下载浏览。

支持用户进行裂隙智能识别、裂隙绘制、裂隙信息入库、裂隙发展分析、分析报告输出等操作。

支持用户进行沉陷分析、通过分析可以得到最大沉降量及沉降面积，可以通过色谱形式展示沉陷情况，同时可以输出沉陷报告，通过多次分析可以实现最大沉降点沉陷速率。

提供可视化的地物管理方式，对地表监测范围内构建筑物及电力线路等管理对象进行管理，支持新增、编辑及日常巡检记录。