“煤矿区遥感技术及高分辨率影像应用方法”专题

来源：煤田地质与勘探

遥感技术具有覆盖范围广、数据量大、重访周期短、精度高、成本低等优势，在煤矿区资源勘查、地质灾害调查、生态环境监测等方面应用越来越广泛，能准确反映矿区真实情况，应用效果显著。随着技术发展，遥感数据向高分辨率、多时相发展，无人机遥感也成为行业新方向。编辑部现整理出近年刊发的相关文章，供大家参考学习。

行业视野: 探矿
类别; 43个
关键词; 49位
专家; 8篇
论文; 2844IP
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无人机航测空三点误差分布及像控点对其精度影响机理

作者(Author)：查剑锋, 朱鹏程, 吴德军, 马晨阳, 仲崇武, 尹洪武, 王栋

摘要：无人机以其机动灵活、受天气影响小、快速获取目标区域影像的优势已成为矿区地表形变监测的重要方法，如何提升无人机测量精度是亟需解决的关键问题。在系统分析无人机监测地表点精度影响因素基础上，重点研究了像控点质量对空三点误差分布、精度的影响规律。首先采用大量的重复观测实验的方法，研究揭示了在四周均匀布设像控点条件下，监测点平面位置、高程的误差特性及其分布特征；在此基础上，通过对像控点平面坐标、高程坐标施加随机误差，研究了像控点平面、高程精度与监测点平面、高程精度的对应关系。最后，依据前述研究成果，给出了提升无人机地表沉陷监测精度的策略。研究结果表明，在四周均匀布设像控点条件下，无人机测量点位平面、高程误差符合正态分布规律，但存在一定的系统误差影响；像控点平面坐标、高程坐标对空三解算平面坐标、高程坐标影响具有独立性；通过对多次测量结果进行数字平均可以有效提升测量精度。研究成果为采煤塌陷区无人机高精度监测方案设计提供理论与技术支撑。

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煤田地质与勘探

2023年第07期

319

87
耦合遥感生态指数模型的山西省及规划矿区生态环境评价

作者(Author)：季翔林, 阎跃观, 郭伟, 滕永佳, 赵传武

摘要：生态环境质量是评价宜居水平的重要指标，定量评价区域生态环境质量的变化规律可为地区生态环境保护和治理提供科学依据。以我国山西省及其规划矿区为研究区域，基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)平台和生态系统服务和权衡的综合评估(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs,InVEST)模型，在原有的遥感生态指数(Remote Sensing Ecology Index,RSEI)加入植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)和生境质量(Habitat Quality,HQ)，分别用来表征碳汇水平和生境适宜度水平。选取2000—2018年有代表性的3个年份进行分析，通过构建基于耦合NPP、HQ和RSEI的新型遥感生态指数模型(NH-RSEI)，评价山西省生态环境质量的时空异质性，并结合缓冲区分析法、驱动力分析法，对规划矿区的环境变化进行分析。研究表明：2000—2018年，山西省的整体生态水平处于中等偏下但有所改善，改善程度要小于矿区；晋东部的矿区生态环境处于中等偏上且较为稳定，晋西部的矿区生态环境较差但明显改善；矿区对半径6 km以内缓冲区的生态环境质量有较大影响，对于缓冲重叠区的影响具有叠加效应，这种效应随着时间的推移正逐渐减小。NH-RSEI均值与高程、坡度具有很强的相关性，且具有明显的阶段性变化特征，二者是影响NH-RSEI分布的关键因素。本研究为评价大尺度、长序列的生态环境质量提供了一种可靠的途径，对山西省及其规划矿区的生态恢复以及可持续发展管理具有重要意义。

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煤田地质与勘探

2023年第03期

178

134
基于多源数据的锡林浩特矿区资源环境承载力评价

作者(Author)：孙俊东, 宋仁忠, 李飞跃, 佘长超, 郭添玉, 李军, 张成业

摘要：煤炭资源的开采和消耗给矿区环境和人口带来一定程度的影响，面对这一资源环境问题，我国大力提倡建设绿色矿山，要求矿山发展必须在资源环境可承载的能力之内。综合利用Landsat 8、GF-2等多源遥感数据和社会经济统计数据，采用层次分析法从承载本底和承载状态2方面构建资源环境承载力评价指标体系，其中承载本底采用资源可利用量占比表示，承载状态选用煤矿经济占比指数、煤矿就业指数、采矿破坏指数和废物排放强度以及起调节作用的开发限制性指数5个指标，经过公式计算和对比，对内蒙古锡林浩特矿区的资源环境承载力进行评价,并针对承载力大小对矿区提出适当的对策和建议。结果表明：锡林浩特矿区胜利一号矿和东二矿的承载力等级均为“中”，西二矿的承载力等级为“小”。2016年内蒙古锡林浩特市矿区的资源环境承载状况处于中等偏下水平，需要在开采的同时加大修复力度，促进经济和环境的同步发展。研究结果对矿区环境的修复与治理具有指导意义，同时也为小尺度矿区的资源环境承载力评价提供了重要参考方法。

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煤田地质与勘探

2022年第07期

313

134
基于DeepLabv3+与GF-2高分辨率影像的露天煤矿区土地利用分类

作者(Author)：张成业, 李飞跃, 李军, 邢江河, 杨金中, 郭俊廷, 杜守航

摘要：遥感与深度学习为及时掌握露天煤矿区土地利用情况提供了高效率的技术手段。基于国产高分二号（GF-2）卫星高分辨率遥感影像，利用深度学习DeepLabv3+模型实现露天煤矿区土地利用识别，并与U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法进行对比。首先，制作高分辨率影像样本数据，通过敏感性测试确定适合研究区露天煤矿场景的样本最佳裁剪尺寸和方式；然后，训练深度神经网络DeepLabv3+模型，进行土地利用识别实验；最后，比较不同方法的识别结果。结果表明：研究区露天煤矿场景下的样本最佳裁剪尺寸为512像素×512像素，最佳裁剪方式为随机裁剪。采用的DeepLabv3+模型对露天煤矿区土地利用识别的总体精度、Kappa系数分别为80.10%、0.73，均优于U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法的识别精度。DeepLabv3+模型的识别速度与上述5种方法保持在同一数量级，验证了DeepLabv3+模型和GF-2卫星影像在露天煤矿区土地利用识别中的可行性，对露天煤矿区生态环境监测与修复规划具有重要意义。

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煤田地质与勘探

2022年第06期

267

84
无人机在矿区表土特征及地质灾害监测中的应用

作者(Author)：龙林丽, 刘英, 张旭阳, 苏永东, 陈孝杨

摘要：随着无人机的出现和发展，各种传感器的小型化和智能化程度不断提高，装载传感器的无人机成为获得空间数据的高效工具。因其成本低、重访周期短、快速高效、质轻灵活、操作简便、影像获取时空精度高等特点，广泛应用于矿区土地损伤监测。以“无人机(UAV)、反演(Inversion)、土壤监测(Soil Monitoring)、地表塌陷(Surface Collapse)、地裂缝(Ground Fissure)”为关键词，通过总结Web of Science、知网、谷歌学术等检索系统中2010年1月—2021年5月发表的学术论文，对比分析无人机监测技术与其他监测技术的差别，综述无人机监测矿区重金属、土壤含水率、含盐量、地表塌陷、地裂缝及边坡稳定性的一般流程及数据处理方法，并概述无人机在矿区表土特征及地质灾害监测中的应用前景，认为未来可通过集成野外时序跟踪调查、高精度土壤质量监测技术、高空间分辨率无人机监测技术、数字模拟手段和典型工作面的试验监测与分析，研究工作面自开切眼至停采线动态推进中地质灾害与土壤质量演化耦合关系，构建采煤沉陷区土壤质量演化预测理论体系和时序演变模型。从而进一步探讨矿区土壤质量与地质灾害之间的关系，提出减缓、控制及提升矿区土壤质量的措施，为我国煤炭生产基地煤炭资源开采与生态环境的协调可持续发展提供技术支撑。

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煤田地质与勘探

2021年第06期

434

136
高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律

作者(Author)：陈晓谢, 张文涛, 朱晓峻, 刘辉, 张敏, 孙爱国, 杨晓玉

摘要：为了研究高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律，以安徽淮北五沟煤矿1031工作面为研究区域，基于Landsat-8遥感数据解译结果，总结了2013—2017年1031工作面上方地表积水范围演化规律，分析净降水量、地下水埋深、工作面推进距离等因素对积水范围演化的影响，并提出积水边界角的概念，建立了积水边界角随采动时间变化的函数关系式。研究发现：高潜水位采煤沉陷区地表积水演化分为4个阶段：未形成期、同步增长期、残余增长期、相对稳定期；在同步增长期和残余增长期，工作面推进距离、净降水量与积水面积日增长量呈正相关，地下水埋深与积水面积日增长量呈负相关；工作面推进距离是积水范围演化的关键影响因素，在工作面推进距离为476 m左右时，地表产生积水，工作面停采后5个月左右，积水面积趋于稳定；积水边界角先呈减小趋势，再趋于稳定，在同步增长期和残余增长期，积水边界角总体呈减小趋势，但受气象、地下水埋深等因素影响而波动；相对稳定期，积水边界角整体趋于90°。本研究为高潜水位采煤沉陷积水区土地利用规划、土地复垦、水陆复合生态系统建立等提供理论依据。

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煤田地质与勘探

2020年第02期

662

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无人机遥感技术在采煤地面塌陷监测中的应用

作者(Author)：侯恩科, 首召贵, 徐友宁, 杨帆, 何芳, 谢晓深, 高冠杰

摘要：为研究无人机遥感技术在采煤地面塌陷监测中的应用,以宁东煤炭基地金凤煤矿011805综采工作面为例,探讨了利用无人机遥感技术进行地表裂缝解译、地面沉降量计算和地面塌陷规律研究的方法。结果表明:无人机飞行航高可根据需要识别的地表裂缝宽度确定,地形平坦地区识别2 cm地表裂缝的飞行航高一般应不超过143 m;地表裂缝宜于采用基于光谱、延长度和紧密度规则的面向对象的信息提取方法进行自动识别,在采用这种方法发现地表塌陷裂缝时宜采用基于边缘检测的图像分割模型和基于Full Lambda Schedule的图像融合模型;对无人机遥感地表高程值进行拟合校正可近似获得采煤工作面地表下沉量和下沉系数,说明无人机遥感技术可应用于采煤地面沉降量监测;综采工作面内地表裂缝数量多,总体垂直回采方向排列,切眼和顺槽附近地表裂缝数量少,总体平行顺槽和切眼展布。

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煤田地质与勘探

2017年第06期

478

405
皖北刘桥矿采煤塌陷区生态环境动态监测

作者(Author)：裴文明, 姚素平, 董少春, 胡奎, 段中稳, 王继华, 彭龙超

摘要：基于多时相的遥感影像数据,采用遥感技术动态监测皖北刘桥矿区近20 a来土地覆盖变化、塌陷积水区水深及分布和水环境富营养化状态。监测结果表明:2012年矿区塌陷积水面积已达到研究区总面积的23.86%,最大积水水深超过4 m,积水区水质已达到轻度—中度富营养化状态。在此基础上,根据因地制宜、合理开发的原则,对塌陷水域进行划分,提出建立以生态农业为核心,集成景观湿地、休闲娱乐和调蓄功能的采煤塌陷区生态环境综合治理模式。

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煤田地质与勘探

2015年第02期

193

280

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