中国矿业大学环境与测绘学院矿山生态修复教育部工程研究中心中国煤炭学会国家能源集团战略规划部DepartmentofEnvironmentalandEnergyProcessEngineeringMontanuniversit?tLeoben
黄河流域是“能源流域”,兼具生态环境治理和经济社会发展的重任,涉煤产业场地类型、数量及特征的精准智能识别是流域能源资源-低碳发展-生态保护的关键基础问题。研究融合多源数据与深度学习算法,从流域-基地-场地尺度对黄河流域十三个大型煤电基地的煤基场地特征精准解析,获得煤电基地高精度、高质量的本底信息,提出一种实时实景智能识别涉煤产业空间特征的新方法。(1)筛选Google image、GF-6影像、Sentinel-2影像等多源数据,采集十三个大型煤电基地煤基场地样本,构建煤炭场地(露天)、煤炭场地(井工)、煤电场地、煤化工场地四类数据集,涵盖21种样本类型。按照每种样本六面体设定6×10个样本,共计1260个场地样本,分析得出最适样本数量-最高识别效率-最优识别模型的置信区间为80%-86%。(2)建立了煤基场地类型量化模型(Coal-Based Site Classification Quantitative Model, CSCQM)和煤基场地范围特征模型(Coal-Based Site Range Characteristic Model, CSRCM)。模型平均精准度为0.83。明析了黄河流域涉煤产业场地本底信息,提出Google image底图叠加场地智能识别模型解算结果的高精度场地智能识别方法。(3)解析了流域神东煤炭-煤电产业集聚区精准本底数据,依据遥感生态指数(Remote Sensing Based Ecological Index,RSEI)分析,煤基场地分布2 km核心区地表生态质量受煤炭、煤电产业影响明显,5km缓冲区则影响不明显,而8 km控制区基本不受煤炭、煤电产业影响,从而给出了“动态修复”与分区域、分阶段重点治理等低碳路径。(4)解析了流域宁东煤炭-煤电-煤化工产业集聚区精准本底数据,2022年煤炭场地17.81 km2、占比34.1%,煤化工场地22.3 km2、占比42.6%,煤电场地12.2 km2、占比23.3%,煤化工场地>煤炭场地>煤电场地。进而采用PSR(Pressure-State-Response)模型得到风险管控综合得分53.93分,较2003年提高了27.2%。划分生态维护区、生产监测预警区、损毁修复重建区、其他调控区的分区管控模式。研究为涉煤产业煤基场地潜在污染控制、场地治理及区域生态修复提供技术方法与实践支撑。
1 黄河流域十三个大型煤电基地的本底特征
1.1 十三个大型煤电基地的本底
1.2 大型煤电基地场地空间分布
1.3 数据样本与数据集划分
2 黄河流域涉煤产业场地智能解析
2.1 场地特征识别模型建立
2.2 深度学习模型的架构与验证
2.3 DETR模型与SAM模型评价
2.4 涉煤产业场地类型识别结果精度
3 神东基地的煤炭-煤电场地特征及迁移变化
3.1神东场地样本信息与数据集
3.2场地边界智能识别
3.3煤炭-煤电场地迁移变化及低碳路径
3.4 实时边界(Google image) +范围特征模型**(智能识别)→煤炭-煤电场地高精度信息(新方法)
4 宁东基地的煤炭-煤电-煤化工场地特征及迁移变化
4.1宁东场地样本信息与数据集
4.2场地类型范围智能识别
4.3宁东场地2003年-2022年风险分析及分区管控
4.4 实时边界(Google image) +类型量化模型* (智能识别)→煤炭-煤电-煤化工场地高精度信息(新方法)
5 主要结论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会