【摘要】：礦山開采沉陷是煤礦采動損害的主要形式之一,相似材料模型實驗是研究開采沉陷機(jī)理與地表變形規(guī)律的重要技術(shù)手段。模型實驗中通過布設(shè)測點標(biāo)志量測其位移信息,來揭示其開采沉陷規(guī)律。因此,改進(jìn)模型位移量測的精度和效率對于相似材料模擬實驗具有重要意義。相似材料模型變形監(jiān)測具有范圍小、精度和時效要求高的特點,常規(guī)的模型監(jiān)測方法在測量精度和效率方面都存在一定的局限性。近年來,三維激光掃描和數(shù)字近景攝影測量系統(tǒng)已成功應(yīng)用于模型實驗中,但這些方法需使用大型專用設(shè)備,操作復(fù)雜且成本高,不便于推廣應(yīng)用。為此,本文探討用普通數(shù)碼照相方法進(jìn)行模型測點的位移觀測。在每個監(jiān)測點周圍布設(shè)控制格網(wǎng)并固定于模型架上,實驗過程中利用普通數(shù)碼相機(jī)拍攝測點與控制格網(wǎng)的像片經(jīng)過影像坐標(biāo)變換和幾何畸變糾正后,解算出各測點相對于控制格網(wǎng)的坐標(biāo)值,實現(xiàn)開采沉陷模型實驗數(shù)據(jù)的高精度采集與處理。本文針對開采沉陷相似材料模型特點和監(jiān)測精度要求,討論了模型位移監(jiān)測點和周邊控制格網(wǎng)的合理布設(shè)方案,包括測點標(biāo)志材質(zhì)、布點間距、控制格網(wǎng)大小、格網(wǎng)刻畫及其固定方式等�；跀z影測量理論原理分析了數(shù)碼相機(jī)焦距、像素、攝影距離和影像分辨率的關(guān)系,探討了數(shù)碼照片的像點坐標(biāo)精度的影響因素。根據(jù)實驗?zāi)Ｐ途唧w條件確定了外業(yè)拍照的硬件選型。針對本文數(shù)碼影像中像控點呈格網(wǎng)型密集分布的特點,采用有限元模型對平面外畸變的系統(tǒng)誤差進(jìn)行內(nèi)插擬合標(biāo)定,利用一次樣條函數(shù)內(nèi)插出像點的畸變差值,用其補(bǔ)償各像點的畸變差,最后加入約束條件使畸變校正的精度更高,并進(jìn)行了算法實現(xiàn),開發(fā)出一套模型實驗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)模型測點坐標(biāo)的高精度解算與可視化表達(dá)。同時,以燕家河煤礦8211工作面地質(zhì)采礦條件為原型,制作了開采沉陷實驗?zāi)Ｐ?并利用上述方法進(jìn)行了實驗數(shù)據(jù)采集和處理。實驗結(jié)果表明,本文基于普通數(shù)碼照相的開采沉陷模型數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)簡單實用,所獲得的測點坐標(biāo)精度滿足模型實驗要求,具有推廣應(yīng)用價值。
【圖文】：

題背景及研究意義 選題背景國的煤炭資源非常豐富，已探測到的煤田面積約有 55×104km2，煤田主要分布西北和華北等地域�，F(xiàn)已開發(fā)的煤田主要集中在我國中部，東部地區(qū)。隨著我快速發(fā)展，煤炭成為不可缺少的能源，大規(guī)模開采引發(fā)的地表沉陷問題已經(jīng)成區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的主要因素[1]，尤其是在已經(jīng)大規(guī)模開采的中、東部地區(qū)，而這些我國的主要農(nóng)業(yè)區(qū)。 礦區(qū)的開發(fā)使得原有穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，在開，由于采空區(qū)上方基巖層塌陷最終引起地表沉陷變形，甚至破壞地表水系，造源荒漠化，導(dǎo)致植被大面積減少，使生態(tài)系統(tǒng)破壞更加嚴(yán)峻[2]。為了實現(xiàn)以犧境代價獲取更多煤炭資源的目標(biāo)，則有必要在礦產(chǎn)資源采出之前對開采引起的變形做出預(yù)計， 以便提前采取預(yù)防措施，保護(hù)開采區(qū)生態(tài)系統(tǒng)。以下是開采沉環(huán)境與社會環(huán)境等各方面帶來的影響。

西安科技大學(xué)全日制工程碩士學(xué)位論文3）介紹了數(shù)字相機(jī)的相關(guān)理論知識，確定本文所使用數(shù)碼相機(jī)的基本參數(shù)；響系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理的精度的因素進(jìn)行注意分析；對圖像處理的核心算法進(jìn)行并將有限元模型應(yīng)用于礦山開采沉陷模型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。4）對礦山開采沉陷模型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹，包括系統(tǒng)的框架和對系的介紹，并對本文實驗所使用相機(jī)進(jìn)行初始標(biāo)定，得出相機(jī)參數(shù)初值。主要像片、導(dǎo)入相機(jī)初始參數(shù)[34]、選取控制點、畸變校正、提取觀測點坐標(biāo)、導(dǎo)標(biāo)、可視化。這樣可以形象的展現(xiàn)相似材料模型實驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果。實驗證提高相似材料模型實驗效率。5）以旬邑燕家河煤礦 8211 工作面為根據(jù)進(jìn)行了相似材料模型實驗，使用本的礦山開采沉陷模型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對開挖的各個階段進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，，各個得點坐標(biāo)位移矢量圖及水平和下沉位移。 論文的技術(shù)路線件硬數(shù)字相機(jī)及相機(jī)的選擇
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P231;TD327

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2673857