单点数码照相法在相似材料沉陷预计模型中的应用研究

摘要

开采沉陷是造成矿区环境地质灾害的直接根源，有效控制地表沉陷是减轻或避免开采沉陷环境灾害的重要技术手段。为了充分开采地下矿产资源，同时又最大限度的减少由于开采沉陷而造成的损失，必须对开采沉陷作出合理的预测，确定预留保护煤柱的范围，以指导安全生产。 在传统的矿区开采沉陷相似材料模型实验中，专业量测相机一直是位移量测设备的主流，但其操作复杂，成本较高，限制了数字摄影测量技术在开采沉陷相似材料模拟实验研究中的应用。 近年来，随着CCD技术的不断发展，高分辨率普通数码相机已经变得越来越普及，其成像清晰，获取的图像可以直接被计算机处理。尽管普通数码相机拥有很多优点，但普通数码相机并不是量测相机，它不能直接应用于数字摄影测量的位移量测。论文在研究现有数字摄影测量基本原理的基础上，对普通数码相机应用于摄影测量进行了分析，采取了适合普通数码相机位移量测的算法。论文系统分析了相似材料模型理论，并针对相似材料模型实验位移量测精度具体要求，采用普通数码照相进行相似材料模拟实验测量位移的方法。在每个测点周围布设独立的控制格网并进行单点数码照相，在常规数字成图软件中对数码照片进行图像处理，获取控制格网角点和测点标志的图像坐标，通过选择合适的坐标变换模型，合适的图象畸变校正模型以及镜头的畸变校正，计算出各测点在独立控制格网中的实际坐标，实现对相似材料模型的位移测定。铜川某矿开采沉陷相似材料模拟试验应用研究表明，该方法简便实用，达到位移测定精度要求，具有一定的推广应用价值。