[发明专利]基于多数据源的矿区土地生态损伤信息获取方法

说明书

技术领域

本发明属测绘和环境监测技术领域，特别涉及基于卫星、航空遥感，开采沉陷预计，地面实地调查以及地理信息综合分析的土地生态损伤信息获取技术。

背景技术

煤炭是中国最主要的能源，随着中国采矿事业的迅速发展，其开发利用在对国民经济发展发挥重要作用的同时，随之带来的问题也显现出来。地下煤炭资源的大量采出导致采空区上覆岩层的平衡遭到破坏，产生变形，导致不同程度的地表塌陷损伤，地表塌陷损伤的形态有：下沉盆地、塌陷漏斗、台阶、地表裂缝等，在中国不同地区其塌陷程度也各异，比如在东部平原区是中国的煤炭—粮食复合主产区，地下的开采对地面耕地的破坏数量巨大，许多矿区出现了十分严重的地面塌陷，并引起了严重的矿区积水问题。由于开采塌陷造成土地塌陷，使原本平整的土地变的凹凸不平，造成水土流失、季节性或者常年积水，给工农业生产带来了巨大损失也造成大面积土地破坏。再加上中国人多地少，采矿塌陷不但使耕地面积减少、质量退化，而且更加剧了人地矛盾，甚至引发一系列社会问题。因此，对矿区土地生态损伤信息的快速获取显得尤为重要。

当前用于地球探测的技术很多，但是矿区土地受损时间长，土地损毁类型多样，单一数据源难以全面提取矿区土地所有的生态损伤信息。20世纪60年代兴起的遥感技术，其所具有的宏观、高分辨率、高精度定位和可重复性的动态监测特点，能快速、周期性地提供地球表面的大量有关信息，丰富和扩充了常规野外测量获取数据的不足和缺陷，使得资源环境快速动态变化监测成为可能，但是早期低分辨率影像精度低，而且无法获取高程信息，近期的高分辨率影像可以获取准确的地物信息，但是对水体以外的塌陷地难以确定。航空影像也是近年来才得以应用的一项探测技术，精度高但是成本高、时效性差。地形图绘制精度高，但是成本高不能大面积的应用。而目前广泛采用的沉陷预计方法，虽然获取的塌陷地精度高，但是地上信息没有得到考虑。

综上所述，由于矿区土地损毁类型具有多样性，上述各种单一信息获取方法无法获得矿区土地全部的损毁信息。

发明内容

本发明的目的是为解决上述已有技术的不足之处，提出一种基于多数据源的矿区土地生态损伤信息获取方法，该方法融合多源、多时相卫星、航空遥感影像的星、空、地、井“四位一体”的矿区土地生态损伤信息，旨在突出地下采矿信息的先导作用，以及遥感数据与非遥感数据、地上信息与地下信息的耦合，实现矿区土地生态损伤信息的快速提取，为塌陷地的治理提供技术基础支撑。

本发明提出的一种基于多数据源的矿区土地生态损伤信息获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）基于井下数据源对待测土地损伤地区范围的确定：首先获取矿区煤炭分布和煤层信息以及开采信息(如采掘工程平面图)，进行开采沉陷预计,绘制沉陷等值线图,确定待测土地损伤地区的范围；

2）基于卫星遥感数据源的土地损伤信息提取:基于步骤1)所确定的范围获取相应范围地区的卫星遥感图像及卫星影像立体相对；对所述卫星遥感图像进行几何校正、图像彩色合成、图像融合处理，并根据步骤1)中确定的范围边界从卫星遥感图像中删除边界外的图像区域,同时进行卫星遥感图像与沉陷等值线图进行叠加,用多尺度小波变换边缘检测的方法从卫星遥感图像中获取土地利用类型变更信息、沉陷水域边界、植被覆盖度损伤信息、大型矸石压占场地边界的土地损伤信息；

3）基于航空遥感数据源的土地损伤信息提取：基于步骤1)所确定的范围进行航空遥感监测（其中含有步骤2）卫星遥感未能获得信息的区域）获取航空遥感影像立体相对,应用解析摄影测量的方法对卫星影像立体相对和航空遥感影像立体相对进行处理得到该待测地区的地面高程模型DEM；利用所获取的至少2个以上不同时相的DEM进行叠加，用以对步骤2）中提取的卫星遥感的土地损伤信息进行确认，并进一步获取沉陷坑高程信息、小型矸石压占场地边界（这些信息卫星遥感无法确定）的土地损伤信息；

4）基于地面信息数据源获取技术的土地损伤信息提取：利用采矿前地形图和采矿过程中更新的地形图中的地面信息，以及实地的土地调查数据，对步骤3）获取的土地损伤信息进行进一步确认和补充；

5）划分土地损伤等级图:依据待测土地损伤地区潜水位的大小，对步骤4）获取的土地损伤信息划分不同的损伤等级，分别为：轻度损伤区、中度损伤区和重度损伤区，相对应的破坏程度依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，同时生成土地损伤等级图。