特征区域最近点迭代地表移动分析算法

为了获取人员难以到达的陡坡、悬崖等危险地形的地表移动和变形值,采用三维激光扫描技术对其进行精细测量,结合点云特征区域提取和最近点迭代(Iteration Closest Points,ICP)算法,对点云分析方法进行了深入研究,提出了特征区域最近点迭代地表移动分析算法(Surface Movement Analysis Algorithm Based on Feature Region Iteration Closest Points,FRICP)。该算法通过点云滤波处理,实现地面点和植被点有效分离;在此基础上,将法向量和植被高程信息相结合,提取点云中的特征点;再对同一区域地面特征点进行聚类分析,形成特征区域;然后建立球形搜索区域及特征度量指标,匹配多期同名特征区域;最后使用ICP算法对同一地点不同时期的观测点云进行计算,利用获得的坐标变换参数求取地表移动值。采用某矿开采沉陷区山坡移动监测数据进行了算法验证,结果表明:FRICP算法可以准确获取山地边坡的移动和变形值,与人工精确判读结果相比,三维坐标最大偏差为12 mm,最小偏差为3 mm。FRICP算法可同时计算地表下沉和水平移动值,为利用三维激光扫描技术分析山地边坡地表移动提供了新思路,可为山区开采沉陷监测等领域提供技术支持。

多尺度点云特征随机森林滤波算法

针对从大量点云数据中高效、便捷地提取地面点云的问题,提出一种耦合多尺度点云特征和随机森林模型的滤波算法(MFRF)。首先选取一部分试验区数据作为训练样本,采用人机交互方式将训练样本中地面点和植被点进行分类并标记。然后将点云RGB信息转换为HSV颜色信息,采用主成分分析法计算出多尺度下点云特征值。最后将带有标签、颜色信息和特征值的训练样本放入随机森林分类器中进行训练,将构建的随机森林分类器应用到待分类点云上,进行点云滤波。该算法能有效地分离出地面点与植被点,较为完整地保留了地面点云。将MFRF与CSF滤波算法、坡度滤波算法、形态学滤波算法进行对比分析,结果表明该算法优于对比算法,试验区A、B滤波精度分别提高5.12%和6.89%,验证了该算法的有效性、适用性。

晋城山区煤矿地表沉陷预计模型

为了解决晋城山区煤矿开采地表沉陷预计难题,分析了山区开采岩层及地表移动基本原理,解释了山区地表移动中,坡位(上坡、下坡)、坡势(正坡、反坡)的基本含义,揭示了坡位、坡势对地表移动的影响机制。基于斜面上物体滑移原理,构建了坡位对下沉值的滑移影响函数、坡势对水平移动值的影响函数;通过移动变形值的求导关系,建立了倾斜、曲率、水平变形的表达式,完成了一种新的山区开采沉陷预计正切函数修正模型(TFM)。基于晋城矿区典型地表移动观测站数据,采用曲线拟合方式分析概率积分法(PIM法)和TFM法的适宜性。数据分析结果表明,TFM法比PIM法下沉值拟合精度提高了0.019,水平移动值拟合精度提高了0.412,验证了TFM法的优越性。可为晋城矿区和类似矿区的“三下”压煤开采、矿区生态环境保护提供重要支持。

千米钻机在青洼煤业2207工作面疏放水中的应用

为了解决青洼煤业2207工作面南部存在大量采空积水的问题,文章提出一种利用千米钻机来疏放积水、恢复作业的方案。首先分析了2207工作面概况和水害因素,然后设计了钻探设备的组合和钻孔结构以及剪网、开孔、孔口管安装、耐压实验和钻孔施工方案,其次按照设计施工掘进,最后累计排水量约118 188 m3,超过了相关地质资料的估计采空区积水量112 314 m3,说明上方采空区积水接近疏放完毕,工作面恢复了正常作业,验证了方案的可行性。