矿山开采沉陷是煤矿采动损害的主要形式之一,相似材料模型实验是研究开采沉陷机理与地表变形规律的重要技术手段。模型实验中通过布设测点标志量测其位移信息,来揭示其开采沉陷规律。因此,改进模型位移量测的精度和效率对于相似材料模拟实验具有重要意义。相似材料模型变形监测具有范围小、精度和时效要求高的特点,常规的模型监测方法在测量精度和效率方面都存在一定的局限性。近年来,三维激光扫描和数字近景摄影测量系统已成功应用于模型实验中,但这些方法需使用大型专用设备,操作复杂且成本高,不便于推广应用。为此,本文探讨用普通数码照相方法进行模型测点的位移观测。在每个监测点周围布设控制格网并固定于模型架上,实验过程中利用普通数码相机拍摄测点与控制格网的像片经过影像坐标变换和几何畸变纠正后,解算出各测点相对于控制格网的坐标值,实现开采沉陷模型实验数据的高精度采集与处理。本文针对开采沉陷相似材料模型特点和监测精度要求,讨论了模型位移监测点和周边控制格网的合理布设方案,包括测点标志材质、布点间距、控制格网大小、格网刻画及其固定方式等。基于摄影测量理论原理分析了数码相机焦距、像素、摄影距离和影像分辨率的关系,探讨了数码照片的像点坐标精度的影响因素。根据实验模型具体条件确定了外业拍照的硬件选型。针对本文数码影像中像控点呈格网型密集分布的特点,采用有限元模型对平面外畸变的系统误差进行内插拟合标定,利用一次样条函数内插出像点的畸变差值,用其补偿各像点的畸变差,最后加入约束条件使畸变校正的精度更高,并进行了算法实现,开发出一套模型实验数据处理系统,能够实现模型测点坐标的高精度解算与可视化表达。同时,以燕家河煤矿8211工作面地质采矿条件为原型,制作了开采沉陷实验模型,并利用上述方法进行了实验数据采集和处理。实验结果表明,本文基于普通数码照相的开采沉陷模型数据采集与处理系统简单实用,所获得的测点坐标精度满足模型实验要求,具有推广应用价值。