矿山空间数据采集与处理团队是在高井祥教授的引领下,融合包括中国矿业大学、大屯煤电公司、徐州矿务集团和中煤集团等多家单位煤炭资源开采、空间数据采集与生态环境监测的科研、生产和管理人员组成,团队拥有固定人员2名、兼职人员11名、研究生65人。

团队主要围绕协同创新中心的第四个研究方向矿区生态演化的多源多尺度综合监测与感知决策,以沛北一体化示范工程建设为抓手,以技术研发、协同创新和人才培养为核心,围绕老工业基地煤炭资源开采与生态修复的总体计划,进一步凝练了团队研究任务并开展了相关研究工作。主要包括:矿区测绘基准框架建设与形变监测、矿区地理信息快速更新与灾害精细探测、矿区环境参数遥感反演、矿井三维矿图信息采集等。2014年度取得的主要研究进展简述如下:

1)矿区测绘基准框架建设与形变监测。调研分析现有的江苏省和徐州市GNSS CORS系统建设运行状况的基础上,根据沛北一体化建设的实际需求,规划建设沛北CORS系统,形成矿区基础地理信息测绘基准框架,服务沛北一体化建设及其长期发展。将北斗等GNSSCORSD-InSAR等技术应用于矿山,研究面向矿山的高精度基准框架构建、矿山CORS平台及其服务关键方法与技术,实现区域动态变形监测与预警,对提高矿山灾害监测自动化,促进矿山空间信息采集现代化具有重要意义。项目成果为沛北煤矿开采地表沉陷监测与塌陷地复垦利用提供技术基础。

2)矿区地理信息快速更新与灾害精细探测。研究多源遥感影像高精度自动配准、基于最小二乘影像匹配的超分辨率重建方法,低空无人机UAV和高分辨率遥感影像的矿区基础地理信息快速更新的技术方法,并探索其应用。结合矿山开发对土地资源的影响与破坏,采用常规方法进行调查存在明显不足,采用无人机飞行平台LTBT-测绘鹰搭载佳能EOS 5D MarkII数码相机,获取了三个试验区的低空数码影像,采用DPGrid全数字摄影测量工作站完成了包括影像的畸变改正、特征点提取、全自动影像匹配、空中三角测量等,提出了一种基于SIFT及局部单应约束的遥感影像高精度自动配准(校正)方法,研究了最小二乘匹配及匹配传播策略和方法。通过序列影像间的互补信息改善影像失真和退化的超分辨率重建,研究了一种基于最小二乘影像匹配的高精度运动估计方法。建立了运用Quickbird遥感影像和无人机航空影像更新矿区大比例尺地形图的技术方法。成果对服务地理国情监测、面向矿区大比例尺地形图更新具有重要作用,具有一定的推广应用价值。

3)矿区环境参数遥感反演。探索基于微波遥感、GNSS反射信号、探地雷达等方法的多尺度陆面特征信息反演关键技术方法,研究了获取地表层及浅层土壤含水量变化、矿区地表积水状况遥感方法,建立了符合试验研究区的GPS-R土壤湿度遥感反演的经验模型。还利用同步遥感数据和野外水样数据建立了水环境的遥感反演模型(指标包括:水深、叶绿素a、透明度、总磷、总氮和高锰酸钾指数)。其研究成果可为煤矿开采沉陷区规划、治理提供依据。

4)矿井三维矿图信息采集关键技术研究。面向煤矿三维矿图测绘的实际需要,进行了地下空间信息智能获取技术研究。主要研究了矿图采集平台自主定位关键技术,开展矿山三维矿图采集装备研制,研发矿图三维激光测量软件系统。通过建立点云数据稳健预处理模型,提高点云数据基准转换与配准的精度,建立多景序贯基准转换与配准模型,构建测图平台位姿同步测量模型,通过消除大尺度拼接带来的系统误差,实现智能测图与危险区测图的功能。研究成果可望在矿井矿图测量、老采空区二次开采信息获取等方面取得创新性成果。


团队长简介:

高井祥,男,1960 年4月生,博士,教授,博士生导师。江苏省优秀青年骨干教师,江苏省“ 333 跨世纪学术、技术带头人培养工程”培养对象,“国家百千万人才工程”煤炭行业专业技术拔尖人才、学校后备学科带头人。2004年被评为中国矿业大学第一届教学名师。2006年荣获“全国煤炭教育系统先进工作者”称号。2007年被评为全国优秀教师。目前任国际矿山测量协会 (ISM) 第一委员会委员、中国卫星全球定位系统( GPS )协会理事及教育与发展专业委员会副主任委员、中国测绘学会测绘教育工作委员会委员、中国煤炭教育协会常务理事兼副秘书长、徐州市青年科协理事长。

主要研究方向与专业特长为矿山测量、工程测量、岩层地表移动监测与分析、GPS技术应用、数字矿山。

先后为本科生开设了12门课程;为研究生开设了8门课程。所承担的《测量学基础》课程2000年被评为江苏省一类优秀课程;所承担的“矿山测量系列课程的改革与配套建设”获1996年江苏省优秀教学成果二等奖;《测量学》电视录像片1997获江苏省优秀电视教材二等奖;2003年,“测绘工程”专业获江苏省品牌专业(本人为专业建设负责人);“测绘专业的拓展与教学体系改革”获2004年江苏省优秀教学成果一等奖;“测量专业的教学改革与实践创新能力培养”获2006年全国煤炭教育优秀研究成果一等奖;“教材《测量学》”获2006年全国煤炭教育优秀研究成果一等奖;“教材《测量学》”获2007年江苏省精品教材。

先后主持或参加了包括国家自然科学基金项目、煤炭基金项目、国家博士点基金项目和企业委托项目在内的科研课题 30余项以及“211工程”重点建设项目,取得了较好的经济及社会效益。其中“解析法与数字地籍的研究”获国家土地局科技进步三等奖;“宁波市江东区地籍调查研究成果”获浙江省土地局科技成果一等奖。“矿区环境灾害卫星监测技术系统”,2002年获得校 “211工程”建设成果二等奖。2003年,“卫星测地技术用于矿山变形监测的理论与应用研究”项目,获山东省煤炭科技进步一等奖、 中国煤炭工业科技进步二等奖。 已出版专著2部,教材4部;在各级刊物及国内外学术会议上发表学术论文103篇,其中 EI检索11篇,ISTP检索5篇;共获得省部级奖6项,厅局级奖6项。