河北工程大学牛玉芬获国家专利权
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龙图腾网获悉河北工程大学申请的专利一种矿区沉陷动态监测方法、装置、设备、介质及产品获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120252637B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510576161.3,技术领域涉及:G01C5/00;该发明授权一种矿区沉陷动态监测方法、装置、设备、介质及产品是由牛玉芬;周正培;张兆江;赵金奇;路中;黄硕;李祎瑶;汪智谋;高士凯;宗昱言设计研发完成,并于2025-05-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种矿区沉陷动态监测方法、装置、设备、介质及产品在说明书摘要公布了:本申请公开了一种矿区沉陷动态监测方法、装置、设备、介质及产品,涉及矿区开采沉陷监测领域。首先对同期观测的无人机影像和激光雷达点云时序数据进行数据预处理,得到各期DOM和DEM数据;基于各期DOM数据,利用归一化互相关匹配算法提取任意两期DOM数据之间的东西和南北方向水平位移;针对新增DOM数据,根据序贯最小二乘平差原理对历史与新增东西和南北方向水平位移进行动态更新,得到平差后的东西和南北方向水平位移;基于平差后的东西和南北方向水平位移对各期DEM数据进行平面位置校正;将校正后的各期DEM数据与形变前的基准DEM数据进行差分计算,获取矿区的时序沉陷数据,实现对矿区沉陷的动态监测,能够提高矿区沉陷监测精度和效率。
本发明授权一种矿区沉陷动态监测方法、装置、设备、介质及产品在权利要求书中公布了:1.一种矿区沉陷动态监测方法,其特征在于,包括: 获取针对矿区同期观测的无人机影像和激光雷达点云时序数据并进行数据预处理,得到各期DOM和DEM数据;其中同期是指同一观测时刻;各期DOM和DEM数据是指各个观测时刻的DOM和DEM数据; 基于各期DOM数据,利用归一化互相关匹配算法提取任意两期DOM数据之间的东西和南北方向水平位移; 针对新增DOM数据,根据序贯最小二乘平差原理对历史东西和南北方向水平位移与新增东西和南北方向水平位移进行动态更新,得到平差后的东西和南北方向水平位移; 预先采集T0,T1,…,Tn‑1这n个观测时刻的DOM数据,称为历史DOM数据;将后续第n个观测时刻Tn的DOM数据称为新增DOM数据;和称为历史东西和南北方向水平位移;和称为新增东西和南北方向水平位移;Tn‑2,n‑1表示n‑2和n‑1这两个观测时刻; 所述针对新增DOM数据,根据序贯最小二乘平差原理对历史东西和南北方向水平位移与新增东西和南北方向水平位移进行动态更新,得到平差后的东西和南北方向水平位移,具体包括: 基于任意两期DOM数据之间的东西和南北方向水平位移之间的关系,建立误差方程; 基于已获取的T0,1,T0,2,…,Tn‑2,n‑1东西和南北方向水平位移观测值之间的关系,建立误差方程如下: 误差方程的扩展形式如下: 式中,为历史东西或南北方向水平位移参数改正值矩阵,其中的元素则代表第0期和第n‑1期DOM之间的历史东西或南北方向水平位移参数改正值;为历史东西或南北方向水平位移与东西或南北方向水平位移近似值之差构成的矩阵,其中的元素则代表第n‑2期和第n‑1期DOM之间的历史东西或南北方向水平位移与其东西或南北方向水平位移近似值之差;为历史东西或南北方向水平位移的改正数矩阵,其中的元素则代表第n‑2期和第n‑1期DOM之间的历史东西或南北方向水平位移的改正数; 是一个nn‑12*n‑1的系数矩阵,与任意两期DOM提取的东西或南北方向水平位移观测值有关;矩阵的每一行生成规则如下:对于第i,j期DOM提取的东西或南北方向水平位移,满足0≤i<j≤n‑1;当i=0时,矩阵中所对应行的第j列元素为1,其余元素为0;当i>0时,矩阵中所对应行的第i列元素为‑1,第j列元素为1,其余元素为0; 根据最小二乘原理,由误差方程得到对应的法方程; 根据最小二乘原理,由公式4、5可得其法方程如下: 其中,为历史东西或南北方向水平位移的协因数阵,为历史东西或南北方向水平位移观测值的权矩阵; 基于法方程进行抗差估计,并基于估计结果得到历史东西和南北方向水平位移; 抗差估计过程中,引入M估计方法,并通过选权迭代法实现对历史东西或南北方向水平位移参数改正值的求解,其迭代计算公式如下: 式中,分别为第k次迭代计算的历史东西或南北方向水平位移参数改正值矩阵、历史东西或南北方向水平位移改正数矩阵、历史东西或南北方向水平位移的协因数阵、历史东西或南北方向水平位移观测值的等价权矩阵;wk‑1为第k‑1次迭代计算的权因子矩阵; 在迭代过程中,连续两次计算所得的历史东西或南北方向水平位移参数改正值之间的差值满足预设的迭代收敛准则时,迭代过程终止;将迭代计算得到的代入式4,求出改正数矩阵由于中的元素通过将计算的水平位移与计算的改正数相加,得到平差后的历史东西或南北方向水平位移其中,为第n‑2期DOM和第n‑1期DOM之间的东西或南北方向水平位移; 为对应的平差后的东西或南北方向水平位移,由于针对的是历史DOM数据,因此也称为平差后的历史东西或南北方向水平位移; 当获取到新增DOM数据时,将新增DOM数据与历史DOM数据联合进行平差解算,建立序贯平差误差方程; 结合序贯平差误差方程,根据贝叶斯最小二乘准则,构建序贯平差法方程; 基于序贯平差法方程进行抗差估计,并基于估计结果得到平差后的东西和南北方向水平位移; 基于平差后的东西和南北方向水平位移,对各期DEM数据进行平面位置校正,得到校正后的各期DEM数据; 将校正后的各期DEM数据与形变前的基准DEM数据进行差分计算,获取矿区的时序沉陷数据; 基于矿区的时序沉陷数据与平差后的东西和南北方向水平位移构建矿区时序三维形变数据,实现对矿区沉陷的动态监测。
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