浅析摄影测量技术在矿区沉陷地应用

浅析摄影测量技术在矿区沉陷地应用

魏光泉

安徽恒源煤电股份有限公司五沟煤矿 安徽 淮北 235131

摘要：由于地下开采影响，我国矿山地区存在大面积塌陷地。结合实际工作，塌陷地型边缘形状变化大，传统意义大地测绘难度较大，摄影测量技术可避免施测过程中因地形变化导致的误差。本文通过对煤矿的主要测量方法分析，提出摄影测量技术在矿区沉陷地观测方面应用。

关键词: 摄影测量、矿区塌陷地、动态监测、灾害

由于地下开采的影响，在我国大部分矿山地区地表形成了大面积塌陷，其中有些影响较大的塌陷坑深度可达百米，对周围居民的生活、生产带来了巨大的危害。随着地下采矿的进行，塌陷坑还有可能继续扩大，或伴有突发性塌陷。要对该塌陷坑进行防治，首先要掌握该塌陷坑的三维形态，而后采取相应的井上、下措施。面对大范围、大深度的塌陷坑，传统的地表沉陷监测方法一方面存在劳动强度大、不能实时观测、不能获得瞬时3维移动变形信息等缺陷;另一方面,某些塌陷区域可能存在着潜在的危险而无法使用传统的大地测量方法直接观测。数字化近景摄影测量是一种非接触量测方式,具有可以实时获取地表信息和以数字方式存储和实时观测等优点,其在变形滑坡、结构变形领域得到了广泛的应用。而近景摄影测量技术结合GPS 技术对塌陷坑的监测不仅安全、经济地解决了上述问题，而且极大地提高了工作效率。

1 数字摄影测量简介

数字摄影测量的发展起源于摄影测量自动化的实践，即利用摄像技术，实现真正的自动化测图。自1950 年第1 台自动化摄影测量测图仪问世以来，随着计算机技术及其应用的发展以及数字图像处理、模式识别、人工智能、专家系统以及计算机视觉等学科的不断发展，数字摄影测量的内涵已远远超过了传统摄影测量的范围，现被公认为摄影测量的第3 个发展阶段。数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的最大区别在于它处理的原始信息不仅可以是像片，更主要的是数字影像（SPOT 影像）或数字化影像；它最终是以计算机视觉代替人眼的立体观测，因而它所使用的仪器最终将只是通用计算机及其相应外部设备，特别是当代工作站的发展，为数字摄影测量的发展提供了广阔的前景；其产品是数字形式的，传统的产品只是该数字产品的模拟输出。

2 数字近景摄影测量技术

在实施监测中，利用数码相机对塌陷坑进行拍照，采用全数字摄影测量（也称软拷贝摄影测量），处理的是完整的数字影像。由于原始资料是像片，首先利用影像数字化仪对影像进行完全数字化。利用传感器直接获取的数字影像可直接进入计算机，生成数字地面模型（DTM）与正射影像图。其主要内容包括：方位参数的解算、相对定向、绝对定向、沿核线重采样、影像匹配、解算空间坐标、内插数字表面模型（DTM）、自动绘制等值线、数字纠正产生正射影像及生成等值线的正射影像图等。2.3 GPS 技术的特点及RTK 技术的应用GPS（GIobaI positioning system）导航定位是近年来迅速发展起来的一项新的测量手段。它利用距地球表面20 200 lm 的24颗卫星，通过GPS 接收机进行连续导航定位。一般来说，用GPS定位技术建立控制网，作业速度比常规手段快2 ~ 5 倍。实践证明GPS 定位具有以下特点：定位精度高；观测时间短；测站间无需通视；可提供三维坐标；操作简便；全天候作业；功能多，应用广。

3 GPS 获取控制点数据

首先要在该矿山塌陷坑周围布设控制点，为下一步的摄影测量做好准备。根据矿山已有的控制点情况，决定采用GPS 静态测量方法确定点位的三维坐标。根据实地情况，按照以下3 个原则进行了点位选取：

（1）应设在易于安装接收设备、视野开阔的较高点上；

（2）点位目标要显著，视场周围15 以上不应有障碍物，以减小GPS 信号被遮挡或障碍物吸收；

（3）远离电台，且附近不应有大面积水域，以减弱多路径效应的影响。选取的点位需很有利于对塌陷坑的测量，并且周边开阔。

4 数码相机采集塌陷坑三维数据

要掌握塌陷坑的三维形态，最直观的作法就是获取该塌陷坑的DEM。为了建立DEM，必须量测塌陷坑内和周边部分离散点的三维坐标，这就是DEM 数据采集或DEM 数据获取，被量测三维坐标的这些点称为数据点或参考点。在本次野外测量中，在塌陷坑周围设置了像控点，其三维坐标辅以全站仪观测的方法获取，然后，对塌陷坑全貌（内含像控点，并且均可见）进行摄影，获取整个塌陷坑的整体数字图像。

5 结语

在近景测量技术应用中，采用的数字近景摄影测量方法克服了传统测量方法的不足之处，极大地提高了工作效率。利用Arcview等相关的GIS 软件对外业采集的三维坐标数据进行处理，可以方便地生成DTM 和DEM，从而可有效地实施对塌陷坑的监测、塌陷量的计算、塌陷的预计及防治。

参考文献

[1]杨武年，廖崇高，蹼国梁，等.数字区调新技术新方法一遥感图像地质解译三维可视化及影像动态分析[J].地质通报，2003，22(1):60一64.

[2]韩玲.关于遥感影象儿何校正中纠止变换方法的探讨〔J].西安一}:程学院学报，1997，19(4):86一90.

[3]范运年，任波，等.ERDAS工MAG工NES.4中影像儿何校止法初探一以清江流域为例「J]计算机仿真，2003，20(10):49一51.

[4]党安荣，等.遥感图像处理方法「M〕.北京:清华人学出版社
作者简介：魏光泉（1990—），男，汉族，江苏省沛县人，本科，测量队队长，研究方向：煤矿测绘。