《资源信息学》产教融合项目体验式教学探索

产教融合建设新工科是企业岗位能力需求与高校课程质量提高深度融合的新形态,专业课程成为落实产教融合的基本载体。归纳了专业课程产教融合面临的教学资源统筹、教学过程组织、教学评价互动等方面的问题,设计了面向产教融合的专业课程项目体验式教学模式,提出了产业型项目构建和体验式教学实施的途径,并将该教学模式应用于《资源信息学》教学中。该教学模式有助于增强产业和教学之间的互动,提高教学效果,培养高质量专业人才。

基于高斯过程回归的Wi-Fi RTT/RSS测距与指纹定位研究

基于往返时间(RTT)测量的智能手机Wi-Fi测距定位受限于室内环境的复杂性,仍面临稳定性差、精度低等问题。利用同步量测的Wi-Fi RTT和信号接收强度(RSS)数据,分别从测距与指纹补偿、测距定位与匹配定位优化等方面开展研究。首先,通过分析RTT测距误差规律,建立了基于高斯过程回归(GPR)的非参数测距误差补偿模型;研究了RSS数据分布,通过拟合Wi-Fi信号路径衰减模型,构建了基于GPR的RSS补偿模型。其次,开发了基于Web端的指纹库生成和指纹定位软件,可支持RSS指纹库、RTT测距指纹库自主建设和RSS/RTT指纹定位。最后,设计了基于GPR补偿的RTT测距定位、RTT指纹定位和Wi-Fi RSS指纹匹配定位算法,并综合分析了3种方法的定位性能。实验结果表明,经过高斯补偿的RTT测距定位、RTT指纹定位和RSS指纹定位的平均精度分别提升了50.81%、52.85%和48.72%,证明了高斯过程回归模型可有效提升Wi-Fi RTT/RSS测距与指纹定位的精度与稳定性。

基于MIMU与Wi-Fi的普适室内定位方法综述

室内导航定位作为城市数字化转型的重要基石和关键技术之一,在智慧城市发展建设的过程中起到至关重要的作用。然而,受复杂多变的室内环境、空间结构布局及室内行人活动等影响,实现准确可靠、普适泛在的室内定位,满足大众化的定位需求,有效助力智慧城市发展仍面临很大的挑战。其中,基于微惯性测量单元(MIMU)的航位推算定位方法具有体积小、成本低、自主性强及实时性高等特点,且现有无线保真(Wi-Fi)信号覆盖广泛,无需额外布设设备,使得基于MIMU与Wi-Fi的室内定位技术因具有广泛的研究价值和意义而受到广泛关注。主要围绕基于MIMU与Wi-Fi的室内定位方法进行综述。首先,分类阐述了基于MIMU的室内定位方法原理,并概括了其存在的问题及研究现状;其次,分析了基于Wi-Fi的室内定位方法研究的局限性与面临的挑战,重点总结了基于机器学习的Wi-Fi指纹室内定位方法研究现状;再次,系统对比分析了现有的基于MIMU与Wi-Fi的融合定位方法,考虑了其优缺点及各自的适用性;最后,对基于MIMU与Wi-Fi的定位方法未来的发展趋势进行了展望。

专题特约主编寄语

我国矿产资源开发为经济社会快速发展作出了巨大贡献,但也产生了大面积的地表沉降、地裂缝、崩塌、滑坡、泥石流等矿山地质灾害,导致地形地貌景观、土地资源及生态环境的破坏,威胁了矿区居民的生命财产安全及生态环境安全,并制约了区域经济社会的可持续发展。近年来,In SAR监测、高光谱遥感、无人机航空摄影等一批新技术、新方法在矿山地质灾害监测、防治及预警工作中得到了应用,取得了显著成效。

矿山地质环境“天—空—地—人”协同监测与多要素智能感知

矿区地质灾害突出、环境问题复杂,其多尺度、连续性和整体性监测及生态环境多要素耦合演变机理研究,是我国矿区生态保护总体规划的主要工作内容。为解决矿区地质环境多平台、多要素、多尺度和时空协同监测问题,基于对地观测技术、地基设备和人工调查手段,建立了矿山地质环境“天—空—地—人”立体协同监测及多要素精准感知技术体系。在此基础上,通过构建矿区多源异构数据的智能融合模型,开发知识引导和数据学习双向驱动的智能化地质环境信息提取方法,从而实现矿区全生命周期地质环境演变的智能反演与感知。研究表明:“天—空—地—人”协同监测与基于多源异构数据融合的多要素精准感知,是矿区生态环境多要素耦合演变机理研究的重要基础,能够为矿山地质环境“信息智能获取—知识学习—辅助决策”大数据决策支持系统构建提供技术支撑,为矿区安全高效开采和矿山地质环境保护提供科学保障。

我国矿山测量学科的发展与创新

综述我国矿山测量学科 3S技术在矿山的应用、数字矿山、开采沉陷与防护、矿区资源环境信息与空间决策、矿区土地复垦和生态环境重建等方向的最新研究进展与创新成果。近年来 ,空间信息技术在矿山的应用日渐广泛和深入 ,数字矿山在不少矿区正由理念变为行动 ,一些重要的国际及国内高层学术会议相继召开 ,矿山测量学科多个科研成果、论著与学者获得国家级大奖。这些都表明 ,这一交叉学科充满着生机与活力 ,研究领域正不断扩展与深化 。

Monitoring coal fires in Datong coalfield using multi-source remote sensing data

Numerous coal fires burn underneath the Datong coalfield because of indiscriminate mining.Landsat TM/ETM,unmanned aerial vehicle（UAV）,and infrared thermal imager were employed to monitor underground coal fires in the Majiliang mining area.The thermal field distributions of this area in 2000,2002,2006,2007,and 2009 were obtained using Landsat TM/ETM.The changes in the distribution were then analyzed to approximate the locations of the coal fires.Through UAV imagery employed at a very high resolution（0.2 m）,the texture information,linear features,and brightness of the ground fissures in the coal fire area were determined.All these data were combined to build a knowledge model of determining fissures and were used to support underground coal fire detection.An infrared thermal imager was used to map the thermal field distribution of areas where coal fire is serious.Results were analyzed to identify the hot spot trend and the depth of the burning point.

矿山测量虚拟仿真实验教学系统构建及应用

矿井测量、变形与沉陷控制等矿业特色课程是面向矿山与地下测绘人才培养的核心课程,直接到地下矿山开展真实实验教学,高危环境下安全风险大、影响生产,并且由于采矿与岩层移动过程不可逆、地层内部矿体几何特征不可见,以及精密陀螺经纬仪等贵重仪器实验成本高、寿命短等问题,成为提高人才培养质量的瓶颈。近年来,笔者开展了将虚拟仿真实验与测绘工程专业教学相结合的探索,构建了矿山测量虚拟仿真实验教学系统,较好地解决了上述问题。本文主要介绍了矿山测量虚拟仿真实验教学系统的设计思路、框架、主要模块、功能及应用效果。

矿井巷道三维自动建模方法研究

基于地理信息系统和虚拟现实技术,提出了由二维巷道到三维巷道的自动建模方法,研究了二维巷道表达、数据提取与组织和三维巷道生成等问题,开发了一个原型系统,完成了二维巷道数据导入、模型转换、渲染与驱动,并结合河南平煤集团大庄矿实际,实现了巷道模型的自动建立,取得了令人满意的效果。

矿山煤炭资源评价与管理信息系统的开发与应用

介绍一套集图形与数据管理、模型建立、辅助决策为一体的资源条件信息管理与决策支持系统。该系统紧密结合煤矿实际 ,将煤炭资源条件评价预测、技术经济分析、开发开采决策连为有机整体 ,使评价结果的实用性、针对性、准确性得到显著增强。该系统在资源评价与管理方面的成果 ,包括系统构成与主要功能、系统设计与主要应用等方面。并给出了促进成果应用的措施与途径。

“三下”开采资源补偿费减征的模型与方法研究

针对我国“三下”开采资源补偿费征收现状与存在问题,基于资源价值理论及现行资源补偿费征收标准,通过理论分析、实例计算和计算机模拟,给出了“三下”开采资源补偿费减征的理论依据,提出了“三下”开采资源回收难度综合评价模型、补偿费征收模型、合理采出率等有关参数的确定模型,研究了“三下”边界及压煤量、采出率快速准确确定方法,设计开发了程序系统,为搞好“三下”资源补偿费征收、提高矿产资源管理与科学决策水平提供了理论与方法依据。

矿区地表灾害多源监测分析若干关键技术及其应用

研究了相关的地空一体化监测技术,以获取矿区地表灾害的特征信息,通过综合运用多源监测数据,建立分析模型,进行预警预报与防治。煤矿开采引起的重要地表煤矿灾害包括地表沉陷、滑坡与煤火灾害等。给出了利用遥感、GPS、无人机、三维激光扫描、热红外成像、GIS等对地观测与数据处理技术对3种灾害进行监测、分析、预警预报等方面的研究成果,介绍了D-In SAR矿区形变灾害监测技术、多源集成地表形变灾害监测技术、GPS/3D SCANNER滑坡监测技术、矿区滑坡灾害风险评估技术、煤火灾害多源监测与防治技术,及其在大同、皖北、淮南等矿区的应用效果。

Ie“3S”技术在矿山应用研究进展与展望

本文综述了全球定位系统、遥感、地理信息系统在矿山应用及“数字矿山”理论与技术研究进展、关键问题与创新成果,以矿区资源绿色开发优化研究为例,讨论了“3S”

开采沉陷预测参数的稳健统计分析

由于观测及地质采矿条件等方面的原因，开采沉陷监测数据有时会有较多的异值，而目前这类数据处理方法所依据的准则基本均为最小二乘法，这样有可能致使结果精度低、可靠性差甚至出现错误。为此，根据我国实际，研究了开采沉陷预测参数的稳健统计分析问题，推导了有关公式，编制了计算程序，进行了大量的实际计算与模拟，收到了较好的成效。

数字矿山与煤矿瓦斯监测及预警

围绕煤矿瓦斯监测监控系统的开发与运用,介绍了基于数字矿山技术体系进行煤矿瓦斯监测、分析、显示、智能预警及救灾等方面的主要思路、关键技术、系统功能及应用效果。实践表明,瓦斯涌出量及突出动力现象的发生,受地质、地应力和开采条件等多种因素的影响,瓦斯突出预测所涉及的数据具有多源性、时空性、强变化等特征,GIS技术、虚拟现实技术等空间信息技术在煤矿瓦斯监测与预警中具有很大的应用潜力,能对煤矿瓦斯监测与智能预警研究产生重大变革,构建数字矿山对煤矿安全生产具有巨大的推动作用,效益十分显著。

矿区生态扰动监测研究进展与展望

矿区资源开发致使其面临着严重的生态环境问题,监测和分析矿区生态环境各种典型信号和异常已成为环境保护、生态恢复等工作的重要基础。本文从地表形变与沉降、地下煤火与煤矸石山自燃及其他生态要素监测等方面讨论了矿区生态扰动监测研究进展,进行了国内外进展比较及发展趋势展望。由于采动沉陷与生态环境变化的特殊性、复杂性和高度动态性,单一监测手段难以奏效,将空天地一体化对地观测传感网和矿山物联网相结合,发展矿区生态扰动多源多尺度空天地协同监测与智能感知体系,是未来研究的重点及努力方向。

基于地测信息的工作面生产指标预测及其应用

以平顶山矿区实际资料为基础，研究了基于地测信息的工作面生产指标预测方法，建立了预测模型，并探讨了模型应用．从而将生产经营决策内容赋于地测资料之中，提高了管理决策的科学性、准确性．

经济全球化下的矿产资源安全

讨论了矿产资源安全的概念与内涵 ,从矿产资源对我国社会经济发展的保障和制约作用、支持力度、经济全球化带来的机遇与挑战、矿产开发对生态环境安全影响等方面分析了我国矿产资源安全的基本态势与存在的问题 ,总结了矿产资源安全的研究现状、发达国家保障矿产资源安全的主要策略 ,提出了矿产资源安全的本质、研究的基本原则及注意的问题 ,给出了包括矿产资源安全问题的系统仿真、矿产资源安全评价的理论与方法、基于矿产资源安全的法规法律及政策等在内的当前急需加强的研究领域及研究目标 .

论矿区资源绿色开发的资源科学基础

在论述我国矿产开发对矿区资源环境的影响、矿区资源绿色开发内涵及煤矿绿色开采技术体系基础上,讨论了现代资源科学在构建矿区资源绿色开发模式中的重要作用,分析了面向矿业系统进行资源科学学科人才培养的必要性。作者认为,我国矿区中存在的诸多问题,往往都源于矿产资源的不合理开发利用,矿区资源绿色开发研究中需解决的不少问题正是资源科学关注的领域,运用传统的地矿学科知识与思维难以构建矿区资源绿色开发模式,迫切需要具有整体理念的现代资源科学理论作指导,对自然资源系统进行综合性研究,集自然科学、社会科学和工程技术于一体进行系统研究,运用多学科知识进行交叉研究等特点,决定了面向矿业系统进行资源科学研究与人才培养很有必要、大有可为。