地面三维激光扫描技术在开采沉陷应用研究

发布时间：2017-06-15 03:12

  本文关键词：地面三维激光扫描技术在开采沉陷应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：三维激光扫描技术作为一种新兴的激光测量技术。它利用了激光的单色性、相干性、方向性、高亮度的特点，能够远距离的获取扫描目标的三维空间坐标信息的优势特点，使其广泛的应用在各个领域。本文研究的是它在开采沉陷领域中的理论及方法。由于矿山不合理的开采，造成了开采区域周围的岩层内部的应力破坏，应力重新分布达到平衡的过程中，引起了地表产生连续的移动、变形和破坏，，影响了人民的生产和生活的提高。三维激光扫描技术能够解决以往常规测量仪器中的不足之处，准确、快速的解决开采沉陷中的问题。 本文首先是阐述了三维激光扫描技术的研究背景和意义及其目前的发展使用状况。然后介绍了在矿山开采沉陷中，使用的监测方法包括全站仪、GPS、INSAR等其他方法的测量原理，同时介绍三维激光扫描仪的基本的工作原理和特点及组成整个系统的控制、电源、扫描三个重要的部分。在数据后期处理中分析了Cyclone软件的处理应用。此次研究采用的是徕卡HDS C10三维激光扫描仪通过对象山矿21306工作面的地表进行观测，按照工作计划和象山矿地形特征制定适宜的扫描路线，尽可能以较少的站数扫描获取该区域地表的变形特征。对该区域的点云数据使用了Cyclone软件，按照数据处理流程，进行了点云拼接、去噪、精简等操作。最后获取到所需要的点云空间三维信息，并且为了探讨三维激光扫描技术在矿山开采沉陷中的可行性和普遍性，同时采用了高精度的全站仪进行了观测和在地物点云中选择了目标特征明显的点进行分析，得到了变形监测点两期的数据。通过两期数据的对比分析，及其相应的下沉曲线。根据相关的理论和实验，得出三维激光扫描技术在开采沉陷领域的可行性。
【关键词】：矿山开采沉陷 三维激光扫描 数据处理 点云数据
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P225.2;P642.26
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-5
• 目录5-7
• 1 绪论7-11
• 1.1 研究背景和意义7-8
• 1.1.1 研究背景7
• 1.1.2 研究意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.2.1 国外8-9
• 1.2.2 国内9
• 1.3 论文研究的主要内容9-11
• 2 开采沉陷监测方法11-17
• 2.1 地面监测方法与测量机器人11-12
• 2.2 GPS 变形监测方法12-13
• 2.3 InSAR 技术的变形监测13-15
• 2.4 近景摄影测量技术15-17
• 3 三维激光扫描技术的理论基础17-29
• 3.1 三维激光扫描仪分类17-19
• 3.2 三维激光扫描工作原理19-22
• 3.2.1 三维激光扫描仪的系统组成19-20
• 3.2.2 三维激光扫描技术基本原理20-22
• 3.3 三维激光扫描仪性能特点及应用22-29
• 3.3.1 三维激光扫描仪性能参数22-24
• 3.3.2 三维激光扫描仪特点24-26
• 3.3.3 三维激光扫描仪的应用领域26-29
• 4 三维激光扫描数据处理分析29-40
• 4.1 外业数据采集30-31
• 4.2 内业数据处理31-36
• 4.2.1 Cyclone 数据处理软件31-33
• 4.2.2 点云拼接33-36
• 4.3 点云滤波去噪方法36-38
• 4.4 点云重采样方法38-40
• 5 激光扫描技术在象山矿井 21306 工作面的应用40-58
• 5.1 象山矿井的概况40-42
• 5.2 控制点和监测点的布设42-43
• 5.3 三维激光扫描数据采集与处理43-49
• 5.3.1 矿区点云数据的获取及球型标靶的精确扫描44-45
• 5.3.2 矿区点云数据的处理45-48
• 5.3.3 点云的噪声处理及精简48-49
• 5.4 标靶点及特征点的精度分析49-55
• 5.5 变形分析55-58
• 6 结论与展望58-60
• 6.1 结论58-59
• 6.2 展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 张皓;贾新梅;张永生;董广军;;基于虚拟网格与改进坡度滤波算法的机载LIDAR数据滤波[J];测绘科学技术学报;2009年03期

2 吴侃;地表移动变形动态预计中求取下沉速度系数的新方法及应用[J];江苏煤炭;1991年02期

3 范海英,杨伦,邢志辉,刘茂华,孙秀波;Cyra三维激光扫描系统的工程应用研究[J];矿山测量;2004年03期

4 崔希民,缪协兴,赵英利,金日平;论地表移动过程的时间函数[J];煤炭学报;1999年05期

5 张艳丽;李开放;任世广;;大倾角煤层综放开采中上覆岩层的运移特征[J];西安科技大学学报;2010年02期

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本文编号：451319