基于无人船与GIS的沉陷水域水资源监测研究

• 作者: 叶伟 宋承运 张传才 张坤 徐良骥 李科 牛亚超 王伟
• 来源期刊: 煤炭科学技术
• 学科: 工学
• 关键词: 无人船 沉陷水域 水下地形 水下库容 GIS
• 年，卷（期）: 2020,（9）
• 所属期刊栏目: 煤矿机电与智能化
• 页码范围: 227-235
• 页数: 9页
• 分类号: TD12|TD67
• 语种: 中文

摘要

张集矿、谢桥矿、丁集矿、顾桥矿及顾北矿5对矿井以往大规模开采煤矿,在矿井附近形成了大范围的沉陷水域,并且大部分沉陷水域处于无利用和网箱养鱼的现状.为了合理利用沉陷水域水资源,需要对其库容量和水下地形进行准确地获取.基于无人船测量水深精度高以及具有目标探测和自动避障等优点,对于40000 m2以内的小面积空阔沉陷水域采用遥控器控制模式进行无人船测量,对于大面积网箱(竹竿拉网)覆盖以及超过40000 m2的大面积沉陷水域等特殊水域,采用航线规划模式进行无人船测量,对于河蚌养殖、杂草覆盖的特殊沉陷水域,通过机动船载人近距离使用遥控器控制无人船进行测量.无论应对何种类型沉陷水域,无人船测量均采用网格状航行路线,并采用打标点的数据采集模式进行测量,打标点间隔设置为5m.通过无人船配套软件对水深数据信号进行校正,校正后的数据导入ArcGIS生成水深分布图.通过MATLAB编程构建Delaunay三角网,结合ArcGIS生成水下地形,并利用"表面体积"工具计算水下库容.以淮南矿区为例,分别在枯水期和丰水期对张集矿等5对矿井附近的沉陷水域进行水深测量、水下库容量计算,以及通过TIN获取水下地形.通过利用虚拟CORS参考站技术结合测绳对顾北矿、张集矿附近沉陷水域的检核点进行测量,并与无人船在相应点的测量结果进行对比.计算结果显示:所研究沉陷水域枯水期和丰水期的水下库容分别为1.76亿m3和2.19亿m3,同时准确获取了水下地形分布图.结果表明,无人船测量具有较高精度且效率较高,水资源监测结果可为这5对矿井附近的大面积沉陷水域的合理利用提供详细的资料参考.