刁鑫鹏
- 作品数：15 被引量：89H指数：6
- 供职机构：中国矿业大学环境与测绘学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金江苏省自然科学基金江苏省“青蓝工程”基金更多>>
- 相关领域：矿业工程天文地球电子电信更多>>
- 基于Kriging算法与曲面拟合的三维激光扫描点云数据插值研究被引量：9
- 2012年
- 运用Kriging算法的无偏、方差最小等优点,提出一种新的变异函数参数估计方法,并与曲面拟合法结合,对点云数据进行插值。实例分析表明了两者结合在点云数据插值应用中的有效性和实用性。
- 刁鑫鹏吴侃
- 关键词：KRIGING插值曲面拟合点云数据变异函数
- 基于UAV-LiDAR点云的地表三维形变同步提取方法研究
- 2023年
- 针对地表沉陷是时空同步的三维移动过程,而常规监测处理是将下沉和水平移动分开提取,该方法在带来误差的同时也无法反映变形的同步性.本文在无人机光探测与测距(UAV-LiDAR)点云的基础上,提出一种刚体点云变换的方法来同步提取地表三维移动变形,主要步骤为:对LiDAR点云进行连通域分割得到地面特征点云;以地面特征点云为刚体,联合快速点特征直方图(FPFH)和迭代最近点算法(ICP)对其配准并从变换矩阵中提取地表三维移动;采用多尺度模型到模型的点云比对(M3C2)算法改正配准误差,以鄂尔多斯王家塔煤矿为例进行应用并评定精度.试验结果表明:地表最大下沉为2.723 m,X和Y方向的最大水平移动量分别为0.65和0.75 m;地表三维形变内部符合精度为57 mm,而M3C2算法对形变误差改正后的精度为41 mm,精度提高了28%.对比实时动态载波相位差分(RTK-GPS)实测形变值,X,Y和Z方向的形变中误差分别为56,83和36 mm,验证了基于点云分割配准提取三维形变是可行的.
- 占喜林周大伟安士凯詹绍奇刁鑫鹏
- 关键词：配准
- 矿山开采损害InSAR/UAV融合监测关键技术及应用被引量：3
- 2022年
- 煤炭开采引起的地质环境损害问题已成为关注和研究的焦点;尤其西部矿区以大规模、高强度开采主,引起的岩层及地表移动也呈现出变形速度快、损害程度深、波及范围广的特点,对其进行快速、准确、全面地监测是矿区生态环境保护、绿色矿山建设的关键。传统的地表移动观测方法和单一测量技术均难以满足需求;无人机(UAV)摄影测量与合成孔径雷达干涉(InSAR)优势互补,二者融合在地质环境损害监测方面具有优势,提出了融合UAV/InSAR监测矿山开采损害的关键理论、技术和方法。重点论述了UAV/InSAR融合新型多尺度观测站建立模式和二者协同观测方法;探讨了UAV/InSAR跨尺度异质遥感数据融合策略;提出了基于UAV/InSAR特征级融合的地表沉陷变形及关键环境因素精确提取的思路和方法;并以内蒙古王家塔煤矿为例进行了应用研究,首先采用UAV摄影测量和InSAR技术建立了工作面尺度“点-线-面”结合新模式观测站,同时获得研究区域的UAV光学影像、InSAR影像和主断面关键点水准数据;利用UAV/InSAR的特征级融合方法提取了矿区沉陷盆地,并利用UAV沉陷盆地和融合沉陷盆地分别进行求参。研究结果表明:UAV监测的最大下沉值为2487 mm,中误差为81 mm,UAV测量误差对于沉陷盆地边界影响较大,导致无法精确获取盆地边界区域;InSAR监测的最大下沉为110 mm,远小于实际,InSAR受时空失相干影响,无法准确获取大变形区域沉降;通过InSAR/UAV特征级融合,得到了整体和边界区域精度更高融合下沉盆。在求参方面,单独UAV数据求取的下沉系数与水准结果的相对误差为1.4%,主要影响角正切偏差较大,约20%,主要为UAV下沉盆地边界误差较大所致。与单独UAV求参相比,融合下沉盆地数据求出的参数更准确,主要影响角正切的相对误差仅为5%,融合数据很好解决了单一UAV反演tanβ误差偏大的问题。该工程�
- 周大伟安士凯吴侃胡振琪刁鑫鹏
- 关键词：矿山开采沉陷矿山地质环境UAVINSAR遥感数据融合
- 工广煤柱开采引起的井筒损害的预测分析研究被引量：3
- 2021年
- 为确保峰峰矿区牛儿庄矿工业广场煤柱开采期间矿井井筒的安全运行,通过FLAC3D对模型分别施加不同大小的下沉与水平移动来模拟开采产生的下沉与倾斜对井筒造成的影响,预测主井井筒破坏的临界变形值,并将牛儿庄矿主井井筒的实测变形数据作为位移边界条件施加至模型上,以此判断现行开采对主井井筒的影响。研究结果表明:主井井筒破坏的临界压缩变形为1.7mm/m,倾斜变形为4mm/m;目前主井井筒变形值仍小于井筒破坏的临界变形值,现行开采不会使井筒损坏;此外,分析得到后续开采时井筒发生破坏的潜在范围,为牛儿庄矿工业广场煤柱开采时主井井筒的安全运行提供了支持,同时对类似地质条件下的煤柱开采具有借鉴意义。
- 徐勇吴侃刁鑫鹏白志辉李大屯
- 关键词：煤柱开采井筒变形数值模拟
- 基于SBAS-InSAR的西部开采沉陷超前影响角反演研究
- 2023年
- 煤矿开采沉陷超前影响角的反演需要动态监测数据,传统观测手段在矿区大范围、长时间序列的动态监测存在劳动强度大、数据量少等问题。以西部鄂尔多斯色连二煤矿12314工作面为例,利用SBAS-InSAR技术解算21景Sentinel-1A数据得到2020年9月至2021年8月该工作面的动态沉陷盆地边界,通过联合工作面回采进度反演超前影响角和边界角,并分析了西部矿区开采沉陷超前影响的特性。得出以下结论:在非充分采动时,超前影响角随着开采范围的增大而减小,由55°减小到44°;当达到充分采动后,超前影响角开始出现了增大的趋势,由44°增大到68°;当地表达到稳沉后,此时超前影响角等于边界角,稳定在68°。西部矿区超前影响角呈现出不同于常规的变化特性:即达到充分采动后,超前影响角出现增大的变化趋势。经分析认为,与西部矿区弱胶结覆岩前期易崩塌,后期易压实的特性有关;非充分采动时,覆岩垮落发育偏高,空隙存于岩体内部,地表沉陷缓和;当达到充分采动后,存于岩体内部的空隙被快速压实传递到地表,使地表沉陷加速,甚至出现切落式下沉,导致超前影响角增大(即超前影响范围减小)。该研究成果为西部矿区开采地表建(构)筑物等设施的动态保护提供重要的参考意义。
- 周健周大伟安士凯詹绍奇刁鑫鹏
- 基于SLAM的井筒倾斜变形监测方法研究
- 2023年
- 针对传统矿山井筒安全监测方法中存在效率低(需停产监测)、数据量少、误差大等问题,提出利用激光SLAM(Simultaneous Localization and Mapping实时定位与建图)技术监测井筒倾斜变形的方法。以峰峰集团牛儿庄矿主井为研究对象,设计监测方案并利用激光SLAM技术感知井筒的内部信息,采用K′-means算法提取井筒边界点云,建立马尔可夫数学模型得到点云切片的中心,进而建立井筒中心基准线,根据整体和分段的方法分析了井筒倾斜变形。结果表明:井筒整体竖向倾斜1.99‰,上部井筒(距井口0~100 m)竖向倾斜3.06‰,下部井筒(距井口150~205 m)竖向倾斜1.85‰;相对于传统监测方法,激光SLAM工作时长由1 d甚至更长时间缩短至1 h,在井筒罐笼检修时间内即可完成监测工作,不需要停产的同时工作效率显著提高。
- 耿智江周大伟白志辉占喜林刁鑫鹏
- 关键词：三维激光扫描监测方法点云处理
- 基于GIS和随机森林的采动区建筑物损害综合评价被引量：2
- 2022年
- 煤炭地下开采引起地表移动变形,对影响区内的建筑物造成不同程度的损害,传统的评价方法是根据预计的水平变形、倾斜、曲率来进行损害评价,未考虑建筑自身的因素,其他方法如模糊综合评价、聚类分析等又带有一定的主观性,评价指标和方法没有与损害程度的定级结果相联系,不能够作为判断现行开采的合理性和获取建筑物损害补偿的依据。在传统采动区建筑物损害等级预计的基础上,对建筑物损害的影响因素进行综合分析,通过查阅文献和数据分析选择了影响采动区建筑物损害的曲率、水平变形、建筑时间、结构、面积5个指标,利用随机森林的机器学习方法进行损害等级的预测。以河北省某采动区的两个村庄的建筑物为研究目标,将从一村庄选取的314个建筑物的指标和实际损害调查结果作为训练样本数据集,搭载在房屋调查定级图上,采用随机森林方法进行模型的训练与应用。使用调查定级来衡量评价精度,其中用传统方法预计正确的有70个,而利用随机森林进行综合预测正确的有235个,正确率有明显提升。然后使用模型对另一村庄的278个测试样本数据集进行等级预测,有197个与实际损害调查定级结果相符,而采用传统方法预计正确的只有117个。结果表明,相比传统方法,该研究方法的评价精度有明显提升,更符合实际建筑物的受损情况,对各等级的预测情况进行分析,发现训练样本指标不够全面和等级分布不均对最终的预测精度有一定的影响。
- 王文娜吴侃陈冉丽王瑞王瑞
- 关键词：GIS
- 基于SBAS技术的煤矿采空区探查与稳定性评价被引量：4
- 2022年
- 煤炭资源的长期开采,导致地下大面积采空区的存在。城市建设快速发展使得土地资源日益紧张,煤矿沉陷区土地成为可持续发展的重要资源。进行高精度和大面积的采煤沉陷地探查与采空区稳定性评价工作,有利于缓解地下采空与地面建设间日益尖锐的矛盾,对城市的可持续发展具有重要的现实意义。InSAR技术能够通过历史影像实现大覆盖面积、毫米级精度的地表形变反演,具有常规测量手段无法比拟的优势。为深入探究该技术在煤炭资源采空区调查和稳定性评价工作中的可用性,以济宁城市规划区为例,采用2018-09-12—2019-03-11的14景Sentinel-1影像,利用短基线集技术(SBAS)反演了研究区域的形变时间序列,成功探明了采煤塌陷地的空间分布,并结合相应时间段内的地表实测数据进行了解译精度的评价。对解译结果综合和研究分析发现:(1)探测到济宁城市规划区10余处采煤塌陷地,监测成果与水准实测数据间的最大中误差为5.8 mm;研究区内大部分范围内地表形变速率低于10 mm/a,表明相应位置的老采空区已基本趋于稳定。(2)所提取老采空区地面点的变形曲线符合开采沉陷的基本规律;形变解译结果能够显著区分不同开采条件下地表残余变形的特征。(3)研究成果能够查明目标区采煤沉陷地的空间分布位置,指导矿山地质环境调查工作高效、有针对性地开展;可以为老采空区稳定性的初步评价提供基础数据。
- 张丰刁鑫鹏刁鑫鹏谭秀全李爱军
- 关键词：SBAS煤炭资源采煤沉陷地质测量
- 测量误差对概率积分法参数精度影响被引量：8
- 2013年
- 揭示测量误差对概率积分法参数精度的影响程度问题.采用正交设计的方法对参数因子进行敏感性分析,得到下沉系数和拐点偏移距属敏感因子,主要影响角正切和开采影响传播角为不敏感因子;采用仿真计算的方法分析了测量误差对参数精度的影响.研究结果表明:以测量中误差与最大下沉值的比值作为衡量标准得到,当比值小于7%时求出的参数是可靠的,当比值大于10%时求出的参数是不可靠的.该研究结论放宽了沉陷监测对数据的精度要求,为矿山开采沉陷观测站的观测工作及仪器的选择提供依据.
- 周大伟吴侃刁鑫鹏陈冉丽赵鑫张静
- 关键词：概率积分法开采沉陷正交设计仿真计算方差分析
- 基于曲率特征的迭代最近点算法配准研究被引量：35
- 2017年
- 在三维激光扫描技术中,点云数据配准技术直接影响后期建模质量。点云配准主流算法为迭代最近点(ICP)算法,该算法能自动、高精度配准,也具有时间空间复杂度较大、收敛缓慢、易匹配错误对应点等缺点。将基于曲率极值的算法与ICP算法相结合,对曲率特征明显的点云模型进行配准。从算法收敛效率、抗噪性及点云初始位置优劣对算法的影响三方面设计实验,并与经典ICP算法及其他改进算法进行对比。结果表明,该算法对于曲率变化明显的点云数据表现出的收敛效率高于其他算法,对于质量较差的初始数据,该算法收敛稳定性较强。
- 曾繁轩李亮刁鑫鹏
- 关键词：图像处理点云配准迭代最近点算法
