基于RS的赵楼矿区土地利用变化特征分析

矿区土地利用动态监测是我国自然资源调查监测的重要内容，也是矿区制定后期开采计划和进行土地复垦工作的重要依据。为了摸清矿区土地损毁状况及时空演变的特征，对土地利用动态平衡的调控和生态环境保护提供辅助手段，本文以山东省赵楼矿区为研究区域，利用2009年、2013年和2017年3期Lansand卫星影像，采用遥感(RS)技术手段，对赵楼矿区8年来土地利用变化特征进行了动态监测分析，通过各期土地利用分布图，土地利用转移矩阵，研究了赵楼矿区各种土地利用类型变化的情况。结果表明：农用地是矿区主要土地利用类型，在研究期内以转出为主，平均以1.41%/a的速度递减，水域、工矿用地和非工矿建设用地则以转入为主，累计转入面积分别达到148.59 hm2、167.58 hm2和886.14 hm2。可见矿区在开采进程中缺少有效的土地复垦和整治措施，致使建设用地（工矿用地）和水域（塌陷积水区）持续侵占农用地，对矿区生态环境产生极大影响。     

基于RSEI的采煤塌陷积水对生态环境的影响研究

采煤塌陷积水是东部高潜水位矿区最主要的生态环境问题，但塌陷湖的形成又对生态环境建设提供了难得的水资源，因此，研究塌陷积水后对周边生态环境的影响特征，对于指导矿区塌陷地生态恢复治理与湿地资源保护利用具有现实意义。本文以任楼煤矿塌陷积水区为研究区，以建矿后至今约20年的5期遥感影像为数据源，通过多光谱计算和主成分分析获取RSEI指数，并提取北、东、南、西四个方向数据，通过数据拟合与秩和检验，得出以下结论：（1）研究区生态环境自2000年以来有很大改善，矿区土地复垦与生态恢复成效显著；（2）塌陷积水对周边生态环境总体上产生正面影响，影响具有显著的方向差异性和年度变化特征；（3）塌陷积水对生态环境的影响随距离呈“凸型”抛物线变化，平均影响范围约3.7km，南北向约3.5km，东西向不超过7.8km，塌陷积水区形成后需要经土地整治工程才能最大程度发挥水域生态环境功能。     

采煤塌陷积水耕地信息提取方法研究——以山东省济宁市为例

济宁市煤炭开采导致耕地塌陷深度大、积水严重,在全国都具有典型性和代表性。采用高分辨率遥感影像（RS）获取信息和地理信息系统（GIS）空间分析相结合的方法,在土地利用现状图、矿井分布图、行政区划图和采煤塌陷地调查统计资料等相关数据的支持下,以人机交互式解译方式对济宁市煤炭开采以来至2009年采煤塌陷导致的积水耕地信息进行了提取。得出：济宁市采煤塌陷导致耕地常年积水面积为4 780.49 hm2,占济宁市耕地总面积的0.78%,治理后和未治理塌陷积水耕地分别占积水面积的57.84%和42.16%;塌陷积水耕地主要分布于济宁市中部的“金三角”地带（曲阜市、兖州市、邹城市结合处）、任城区南部和微山县中部地区,且呈不规则分布状态,多是一矿一片或一矿多片。研究结果表明,将高分辨率遥感图像应用于塌陷积水耕地信息的提取是一种快速高效的方法,为地方政府加强塌陷积水耕地的实时准确监测提供了科学依据。     

基于遥感影像的平朔矿区碳汇变化及预测研究

土地利用变化直接体现人类活动对生态系统的影响,是全球气候和碳循环变化的重要原因。煤炭开采造成矿区农用地非农化,导致生态环境恶化,改变碳汇量/价值。本文以平朔矿区为研究对象,选取1987年建矿以来的七期遥感影像作为基础数据,从土地利用变化角度定量研究了矿区不同发展阶段碳汇量/价值变化,并基于2013年、2018年两期数据,应用马尔科夫模型预测了未来10年矿区土地利用及碳汇量/价值的变化趋势。结果显示:①平朔矿区自开采以来的32年间土地利用结构发生显著变化,大量耕地和草地被转化成采矿用地和建设用地等,与开矿初期相比耕地,和草地面积分别减少了39.16%和58.32%,采矿用地、建设用地、裸地面积则分别增加了3.19倍、1.29倍、5.57倍;②1987～2013年碳汇量呈下降趋势,由132.38万t下降为120.85万t,碳汇价值由67 248.83万元下降为61 390.50万元,2013年以后至2018年分别增加到124.03万t和63 009.33万元;③未来10年平朔矿区土地利用结构基本稳定,耕地、建设用地及裸地面积略有减少,林地、采矿用地面积略有增加;预计2023年和2028年矿区碳汇量分别比2018年增加0.50万t和0.70万t,碳汇价值分别增加254.79万元和355.84万元,矿区生态环境逐渐改善。     

西部高强度采煤区矿山地质灾害现状与防控技术

榆神府矿区是我国重要的原煤产地,高强度、大规模开采导致矿山地质灾害不断涌现。通过高分遥感结合地面调查研究了本区矿山地质灾害现状,结果表明：本区矿山地质灾害主要包括地面塌陷、地裂缝、矿震、地表水体缩减、地下水位下降、土地退化等。地面塌陷可划分为4个区,其中严重区与煤层开采强度相关性高;地裂缝分布空间维数在1.45～1.51,垂直工作面走向的裂缝多于顺工作面走向的裂缝;采空区塌陷引发地震46次,最大震级3.2级;水体灾害包括地表水体面积缩减和地下水位埋深下降,地下水位下降8 m以上的区域面积达33 km2;矸石压占对土地利用结构影响较大,但荒漠化程度总体上呈逆转趋势。开展矿山地质灾害防控技术研发,建立矿山地质灾害、地质环境监测体系,是矿山地质灾害防控的重点。     

基于高分辨率遥感影像的江苏省矿产开发状况监测

为了充分发挥遥感技术在矿产资源开发、矿业秩序维护及矿山环境整治等方面的技术优势,以多平台中高分辨率遥感数据为信息源,首先采用几何配准、影像融合等多种技术对遥感影像进行预处理,然后建立了各种矿山地物解译标志,最后按照“由已知到未知、先易后难、逐步解译”的原则,因地制宜地采用多种人机交互信息提取方法,对2016年江苏省矿产资源开发状况进行了监测分析。通过监测结果综合分析和野外验证,获得了矿山开采图斑共计341处,其中,疑似违法开采图斑78处,疑似违法开采图斑包括疑似越界开采和疑似无证开采2类,数量分别为19处和59处。根据上述验证结果,对开采图斑的时空分布规律和动态变化特征进行了分析,可为该省矿政管理、国土空间用途管制工作提供可靠依据。     

矿山地质环境治理与土地复垦工程设计研究

为了保护矿山地质环境,减少矿业活动造成的矿山地质环境的破坏,确保人民生命和财产安全,以促进矿产资源的合理开发利用和社会经济、矿山地质环境的协调发展。设计了矿山地质环境治理与土地复垦工程,主要包括矿山地质环境保护与土地复垦预防、矿山地质灾害治理、矿区土地复垦、含水层破坏修复、水土环境污染修复、矿山地质环境监测及矿区土地复垦监测与管护。研究对全社会的安定团结和稳定发展也有重要意义,是保证矿区区域可持续发展的重要组成部分,社会效益显著。     

基于倾斜摄影技术的煤矿地区土地利用动态变化预测系统

设计了基于倾斜摄影技术的煤矿地区土地利用动态变化预测系统,有效预测煤矿地区土地利用动态变化,为煤矿地区土地合理利用与管理提供可靠参考依据。利用无人机倾斜摄影技术采集煤矿地区土地利用相关数据,对土地利用动态变化预测数据执行单独存储操作,调用各类地图与土地利用变化数据库数据,将其传输到土地动态预测中心,通过采集土地利用图像的增强去噪、畸变纠正后,生成并存储土地利用DSM图像,经DSM数据中相对应的土地高程值提取,实现土地利用动态变化预测。实验结果表明,该系统可有效预测煤矿地区土地利用的动态变化,满足实际煤矿区土地利用动态变化预测工作需要;图像增强及畸变纠正后,图像色彩、光线、饱和度以及清晰度均有所提升,且不再倾斜。     

基于无人机遥感技术的矿井地面塌陷综合监测

针对矿井开采时,井下空间在重力作用冲击下,极易产生缝隙形成地面塌陷的问题,提出基于无人机遥感技术的矿井地面塌陷综合监测,全方位分析矿井地面沉陷特征。分析待监测矿区现状,运用外部空间数据收集和内部数据处理2个子系统构建无人机遥感系统,根据航高、分辨率、重合率、航线、数据处理等步骤明确地面塌陷程度和范围。通过实测分析得出,利用不同阶段无人机遥感数据记录,可精准掌握矿井地面塌陷及地面震荡规律,明确地表位移与侵蚀情况,所获塌陷值和地面实测塌陷值基本相同,有效证明了无人机辅助监测矿井地面塌陷的可靠性与实用性。     

基于遥感影像的矿区水环境状态识别与检测——以珠江流域部分河段为例

矿区资源开采与利用过程中存在难以避免的水污染问题,传统的地面调查方法受到时间和区域的限制,耗时耗力。随着遥感技术的发展,大面积、实时监测矿区水环境状态成为可能。以流经韶关市的珠江流域部分河段为研究区,利用Landsat-8卫星影像,基于水体光谱特征的差异性,在水体信息提取的基础上,实现研究区矿山污染水体识别和监测。结果显示,研究区水体光谱值明显高于非污染水体,且水体光谱值与污染水体非常接近,表明该区域水体污染较为严重,可为区域生态环境改善提供决策支持。     

矿区土地利用安全格局调控与管制研究

矿区土地利用安全格局能够确保矿山建设活动不对环境景观造成损害和保护公共利益。本文通过文献研究和调研,借助系统分析方法,基于对土地利用的相关分析,构建了矿区土地利用安全格局调控与管制系统,并对矿区土地利用安全格局调控主体与行为、矿区土地利用安全调控管理方式等进行了分析。结果表明在矿区土地利用安全格局调控与管制中,政府应采取建立生态补偿机制、调整与优化矿业产业结构、治理矿区环境、促进矿业用地集约化与规模化等为主体内容的行政方式,对土地利用的外部性进行干预;矿山企业应以预防为主,在整个矿产资源生命周期中进行全程自我管理;当地居民组织和利益团体则通过积极参与方式参与矿区土地利用,实现矿区土地资源的可持续利用。     

中美草原区露天煤矿土地复垦技术对比案例研究

中国露天煤矿多处于生态环境脆弱区,煤炭开采不可避免导致矿区生态环境的进一步恶化,草原区露天煤矿土地复垦已成为焦点。以美国的北安特洛浦/罗切尔矿区和中国内蒙古某露天煤矿为代表,系统对比两国草原区露天煤矿土地复垦在地貌重塑、土壤重构、植被重建等过程中的主要技术措施。研究发现,中国较美国在露天煤矿土地复垦技术上存在一定差异,美国比较注重近似原始地形的地貌重塑、本土植物的调查与保护、土地复垦后期的监测管护。研究认为,中国在草原区露天煤矿土地复垦过程中应该注重地貌重塑的区域协调性、提倡本土植物的利用和种植、减少抚育管理工作量、强化土地复垦后期监管,以保障矿区土地可持续利用。     

山西省矿山开发新增损毁土地年度监测与分析

及时准确监测矿山开发占地变化状况是开展矿山地质环境监测的主要任务.本文以高空间分辨率遥感数据为主要数据源,采用人机交互解译方式,提取2018—2019年山西省新增矿山开发损毁土地状况,分析了矿山开发新增损毁土地数量规模、空间分异特征与扩展模式.结果表明:①新增矿山开发损毁土地类型以固体废弃物和矿山采场为主;②新增矿山开...     

鞍山矿区环境动态遥感监测

运用遥感技术动态地监测矿区环境,对保护矿区生态,合理开发矿产资源有着重要的意义。本文以鞍山矿区为研究区,通过遥感技术,利用不同时相和不同分辨率的遥感影像,从宏观到微观,从整体到局部监测鞍山矿区环境的动态变化情况。鞍山矿区铁矿、煤矿等矿产资源丰富,是我国重要的能源基地,但长期大规模和高强度的开采,造成矿区环境逐年恶化,成为制约地区社会经济和生态发展的一个重要瓶颈。研究表明：2000-2006年,鞍山矿区土地利用类型发生变化,工矿用地规模不断扩大,植被覆盖率有所降低,生态环境有所恶化,需要进行科学的生态重建。     

基于深度学习和高分辨率遥感影像的露天矿地物分类方法

随着深度学习技术的发展,对高分辨率影像的分类已成为当前研究的热点,矿区地物分类更是矿区生态发展研究的重要问题。由于深度学习可以通过提取大量的历史影像数据规律及特征,对影像数据进行自动识别与分类,本研究将采用U-Net网络模型开展高分辨率露天矿区地物类型分类研究。采用高分二号遥感影像数据,勾画样本数据集提取样本数据特征,进行分类模型的训练,对矿区测试集进行测试,探讨深度学习在高分遥感影像上的自动识别能力。结果表明,U-Net模型对露天矿区地物识别的精确率（Precision）、召回率（Recall）、F1分数（F1-score）值分别达到0.86、0.82、0.84,均高于最大似然法、随机森林算法和支持向量机。基于深度学习中的U-Net网络模型可以对露天矿区地物类型进行有效的自动识别,可以为高分露天矿区遥感影像数据的地物分类提供技术支撑,有效实现了露天矿各地物自动识别与分类的能力。本文研究成果可以用于AI在露天矿区遥感分类方面的应用以及对矿区生态环境的监测与修复。     

中德典型露天煤矿排土场土地复垦技术对比研究

本文以中国的平朔矿区和德国的维佐夫矿区为代表,系统对比研究了两国在露天煤矿排土场地貌重塑、土壤重构和植被重建等复垦过程中的主要技术措施。研究发现,中国较德国在露天煤矿采复理念、技术措施等方面存在一定差距,德国采用了"分层剥离、交错回填"采复一体化工艺,注重矿区复垦规划中区域空间协调性,从低碳发展理念引导复垦工程,开展了复垦前后生物多样性调查与保护工作,重视复垦后期的土地管护与资源可持续利用。研究认为,中国在露天煤矿排土场复垦中应该注意规划设计的区域协调性、加大生物多样性保护力度、促进复垦技术措施的可持续发展、强化复垦的后期管护,保障矿区经济、社会、生态健康持续发展。     

煤矿环境地质调查与评价

矿区环境污染的地质调查包括矿区原生地质环境调查、矿区水土污染地质调查、煤矿区大气污染地质调查、地质灾害等地质调查。煤矿环境污染源资源化利用地质评价主要有:矿井水资源化利用评价,煤矸石资源化利用评价,矿井瓦斯资源化利用评价,地表移动区资源化利用评价。     

基于RS和GIS的朝阳县矿区生态环境评价

利用Landsat8 OLI遥感影像、ASTER卫星DEM数据，提取了朝阳县地形坡度、植被覆盖度信息，运用层次分析法确定了地质安全隐患、区域重要程度、土地损毁程度等12个评价指标权重，根据相关规范确定评价指标等级，建立矿区生态环境评价模型。运用网格法将研究区分为若干个评价单元，将评价指标进行赋值、叠加，确定各个矿区评价分值，依据评分将研究区分为影响严重区、较重区、较轻区与无影响区4个区域。研究表明：1）矿区生态环境影响严重区主要分布在朝阳县北部铁矿区和西南部锰矿区，该区域地质灾害隐患较严重，矿区地质环境复杂，开采破坏程度严重，生态环境影响严重。2）朝阳县生态环境影响最为集中区域为朝阳县北部矿区，该区域为群采区，开发强度高，开采时间长，形成严重的生态环境问题。3）矿山开采导致的土地损毁问题较为突出，不同土地类型的损毁面积占全县采矿用地面积的41.6 %，矿区生态修复潜力较大。识别与分析朝阳县矿区生态环境问题，为朝阳县生态修复规划提供理论支撑，对后续矿山生态修复措施研究，绿色矿山建设工作的开展有着重要的意义。     

基于遥感的矿区土地荒漠化动态及驱动机制

为探讨人类活动和自然因素在榆神府矿区土地荒漠化发展变化中的相对作用,采用1989,2002,2011年3期TM遥感数据,分析了土地荒漠化现状及动态变化,结合主成分分析法确定了人类活动和气候因素在矿区土地荒漠化发展变化中的相对作用。结果表明:1通过建立NDVI(构归一化植被指数)和Albedo(地表反射率)的空间关系,结合典型区分析,可将榆神矿区荒漠化程度分为5种类型;2矿区土地荒漠化空间分带性显著,以毛乌素沙地和黄土高原接壤带为界,矿区西部荒漠化程度较重而东部荒漠化程度较轻;3研究期矿区土地荒漠化面积不断减少,1989—2002年间减少了39.7%,2002—2011年间减少了27.7%,荒漠化程度呈逆转趋势;4荒漠化变化在空间上差异较大,矿区西部荒漠化明显逆转,东部荒漠化程度呈现逆转—发展的趋势;5人类活动、气候因素决定了本区荒漠化演化方向,其贡献率分别为62.16%,14.18%。研究结果表明,推行保水采煤技术、禁牧及植树造林等是抑制本区荒漠化发展的有效途径。     

2017—2019年甘肃省露天采矿点土地利用变化探究

近年来我国坚持贯彻生态优先、绿色发展之路,而露天采矿容易引发地表破坏、环境污染等问题,如何对露天采矿实施有效的监测,对于提高矿政管理水平和加强生态环境保护至关重要。本文基于地理国情监测数据、第三次国土调查影像和近期国产卫星影像等多源的数据,采用FME(Feature Manipulate Engine)+ArcGIS的技术架构,形成了一种大范围、多矿点的快速监测露天采矿点的方法,对2017—2019年甘肃省露天采矿点土地利用变化情况进行了监测。研究结果显示该方法能够实现变化露天矿点的快速定位,提取相应的地表覆盖图斑,并根据地表覆盖的变化反映出露天矿点的土地利用变化状况,结合不同期的遥感影像直观、全面地展示变化情况。此方法可为矿山的监督管理和绿色可持续发展提供技术支撑。