社会现实场景

煤矿开采过程中，采场上覆岩层发生垮落，导致覆岩结构持续演化，并向上发展至地表，诱发地表沉降。冲击地压主要发生于井下巷道，但其孕育过程与覆岩结构演化密切相关。因此，通过矿用无人机调查地表沉陷情况，推断覆岩结构演化，并分析地表沉陷与冲击地压之间的相关性，是未来研究的重要方向。

真实问题

地表沉降与覆岩结构破坏之间存在密切关系。采用无人机与传感器系统进行高精度数据采集，并将其与井下覆岩结构垮落演化进行对比分析，是预测冲击地压的重要环节。但传统地表监测效率低、覆盖范围有限，难以快速获取大范围高精度沉陷数据。

技术创新

井地联合覆岩结构感知系统地表矿用无人机监测设备由无人机飞行负载平台和地表监测传感器组成，配合RTK定位系统，能够精确获取地表绝对位置和高度数据。设备搭载三维激光扫描仪，可快速进行地形扫描建模，获取高精度点云数据，准确掌握地表形变量。通过高空视角与三维激光扫描，可构建工作面上方地表沉陷模型，捕捉微小沉降变化，为冲击地压防治提供参考。

图1 井地联合覆岩结构感知系统地表矿用无人机