基于影像特征CART决策树的稀土矿区信息提取与动态监测

、裸土指数（Bare Soil Index，BSI）、归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）3种特征信息进行提取，采用基于CART（Classification and Regression Trees）决策树的分类方法对研究区稀土矿开采信息进行识别，分类总体精度达到89.43%，其中矿区分类精度达到88%，分类精度相对于基于光谱信息的CART决策树分类和最大似然分类有明显提高。通过对研究区2013—2016年稀土矿开采区域进行遥感动态监测，发现增加的开采区域主要分布于矿权范围内，减少的开采区域在矿权界限内外均有大量分布，减少幅度达41%，说明政府和相关矿权部门对于稀土行业健康有序发展发挥了重要作用。研究表明：基于影像特征CART决策树的分类方法在稀土矿区信息提取与动态监测方面具有一定的可行性。     

稀土矿山环境遥感监测研究——以赣州市定南地区为例

稀土矿开发对环境的影响日趋严重,以定南县离子吸附型稀土矿为例,利用资源一号02C数据对研究区矿山环境现状进行了统计分析。基于纹理信息与光谱信息相结合的分类方法,对TM数据进行了信息提取。结果表明,该分类方法总体精度达到了90.33%。基于该方法,对研究区1990～2010年矿山环境进行动态监测与分析。     

基于影像特征随机森林的自然保护区矿区动态监测

获取矿区地物的变化是监测矿山活动有效手段之一,以贺兰山国家自然保护区为研究区,选用Landsat-8OLI多光谱遥感影像,通过分析矿区地物光谱信息特点,选取纹理特征、归一化差分植被指数NDVI、改进归一化差异水体指数MNDWI和归一化差值土壤指数NDSI 4种特征信息,采用随机森林分类方法,对研究区地物覆盖物信息进行识别,分类整体精度和Kappa系数分别为92.35%,0.91,分类精度较基于传统随机森林分类和支持向量机分类有明显提高。通过对研究区2016—2019矿业权内进行动态监测。结果表明:①通过图斑提取发现自然保护区内存在越界开采、无序开采及乱采滥挖等情况;②开采场面积增加的区域主要分布在矿业权范围内,减少的开采场面积在矿业权界内外均有分布,减少幅度达56.34%,说明相关矿业部门对矿山管理起到积极作用。基于影像特征的随机森林的分类方法在自然保护区地物覆盖信息提取和动态监测中具有一定可行性。     

基于高分一号特征优选的CART决策树面向对象分类研究

以陕西省神木县部分区域为研究区,采用国产高分一号影像数据,结合目视解译成果,研究基于多种特征的CART决策树面向对象分类,对研究区的地物类型进行自动提取。在训练样本一致的前提下,利用面向对象最邻近分类优化特征空间工具间接优化决策树特征空间,并与其分类结果相对比,证明CART决策树面向对象分类是一种高效、高精度的分类方法,尤其适用于大数据量的高分辨率遥感影像地物类型自动提取。     

昆明市生态用地信息提取技术比较研究

以Landsat8影像为数据源,采用最大似然法、CART决策树分类法对昆明市生态用地信息进行提取。比较两种分类方法对不同生态用地信息提取的分类精度,结果表明:(1) CART决策树方法更适宜于耕地、未利用地、建设用地信息提取,且总体分类精度高于最大似然法;(2)从地类的空间分布情况上看,CART决策树分类图像的结果多为面状,最大似然法分类结果地物分布细碎。总体来说不同信息提取方法具有各自的优势,在具体应用中,可根据目标地类的波谱特性,选择适宜的信息提取方法。     

基于 30年遥感监测的矿区生态环境变化——以南四湖周边矿区为例

南四湖地区煤炭资源丰富,湖区有上百年的采煤历史,煤炭开采为地方社会经济发展发挥支撑作用的同 时,也对区域内的生态环境带来了重大影响。为研究煤炭开采对南四湖地区生态环境的影响,采用Landsat系列遥感 数据,对南四湖上级湖区域 1988—2019年间的生态环境进行了遥感动态监测。利用支持向量机（Support Vector Machine,SVM）分类器提取了南四湖上级湖 1988—2019 年间每年的水域面积,并基于遥感生态指数（Remote Sensing Ecology Index,RSEI）分析了研究区内的生态环境状况及其时空变化特征。研究表明：1988—2019年间,南四湖上级湖 水域面积变化与煤炭开采无明显相关性,而与每年的降水量有显著关系,湖区与非湖区区域生态环境变差主要受到地 下采煤活动影响。为了保护湖区的生态环境,煤矿有序地退出南四湖自然保护区是十分必要的。     

基于UAV-RGB的矿区植物分类及其叶绿素含量时空变化分析

相比于高光谱遥感和多光谱遥感,在无人机上搭载RGB相机,不仅操作简单,而且成本低廉。但是,目前基于无人机RGB相机进行矿区典型植物分类的研究较少。另外,开采沉陷对地表植物叶绿素含量的时空扰动规律尚不清楚。为解决上述问题,本研究融合RGB影像的光谱信息、纹理信息和点云的3D特征,使用神经网络、支持向量机、随机森林3种机器学习分类算法,实现了对采煤沉陷区典型植被的分类。基于多期影像的分类结果和植被指数,分析开采沉陷对典型植物叶绿素含量的时空扰动规律。研究表明,最佳的分类算法为支持向量机。多特征融合可以显著提高分类精度,相比于只用光谱特征,多特征融合后的总体分类精度提高了9.45%。总体分类精度可达90%,Kappa系数为0.906,可满足矿区植被调查的需要。通过分析针茅和柠条叶绿素含量的时空变化,发现采煤对拉伸区植被的影响最大,其次是压缩区和中性区。拉伸区应作为生态修复的重点区域。地裂缝是生态修复的重点对象。与针茅相比,柠条能更好地适应采煤引起的干扰,可作为生态恢复的先锋物种。     

采煤沉陷湿地高分辨率遥感精准监测方法与应用

为实现对采煤沉陷区管理和治理成效的科学评定,开展采煤沉陷湿地地表覆盖和生态系统变化监测工作具有重要意义.文中以唐山市南湖采煤沉陷区为研究区域,提出了一套利用高分辨率遥感影像WorldView数据进行精细化地表生态系统分类的技术流程和方法.该方法主要基于采煤沉陷湿地生态系统分类体系划分、遥感影像多尺度分割、面向对象的特征提取三个主要步骤,通过分类对象的解译标志库建立和样本集的训练,建立与当地分类系统相适应的决策树指标和结构;然后,通过决策树的子分级,进行各生态系统类型的不断掩膜和提纯,最终实现单个分类类别的最终分类.经精度评定,该方法的总体分类精度达到了94％,最小识别积水区达到20 m2,可以有效获取采煤沉陷区域地表生态系统精细分类信息.通过对2020年南湖区域生态系统分类结果的分析,得出了2020年南湖地区景观类型多样,物种丰富,生态稳定性较强,虽然自然生态系统和人居生态系统相互作用,但景观格局协调、稳定的结论.获取了2015～2020年间各生态系统类别面积变化情况,得出了唐山市南湖地区2015～2020年总体呈现自然类型生态系统退化、人工表面扩张、自然生态系统向复合型生态系统转化的趋势的结论.     

高潜水位开采沉陷区土地利用及其碳储量变化遥感监测

利用遥感影像分类技术监测分析了高潜水位开采沉陷区土地利用覆盖变化情况,并基于已有的不同地类下植物和土壤的碳密度统计数据,对2000—2006年高潜水位矿区土地利用覆盖变化驱动影响下的碳储量变化进行了分析,对比发现土壤碳储量、植物碳储量都有不同程度的减少,研究区总的碳储量减少了约16%;由此说明高潜水位矿区开采沉陷不仅引起了区域土地利用与地表覆盖类型改变,同时还引起了区域总碳储量的减少,应该加强对采煤塌陷区土地的管理和生态治理。     

基于分区决策树的乌达煤田土地覆被分类研究

精确的土地覆被分类结果是研究煤田火区生态环境变化的基础。本文基于Landsat8卫星遥感数据,依据地形特征、主体地物类型以及辐射特征,将乌达煤田分为五个子区。利用多光谱特征、高程、坡度和热辐射特性构建决策树模型,并分区实现土地覆被分类。分类结果表明,与传统决策树分类法相比,基于决策树法的分区分类方法总体分类精度提高了14.75%,Kappa系数增加了0.17,其准确性有了较大的提高。     

基于MapGIS的岗下稀土矿山地质环境评价与分区

以江西赣州岗下稀土矿山为研究对象,通过野外地质调查,详细分析了该矿山的地形地貌与水文地质条件、地层岩性、地质构造、开采方式和强度、矿山开发利用现状等信息,基于MapGIS软件分别提取了区内地形地貌信息及区域重要程度信息,并对评价单元进行了划分。在此基础上,将MapGIS软件分别与灰色关联度模型、物元模型及BP神经网络模型相结合,对该矿山的地质环境进行了综合评价和分区,并对该3类模型的评价结果计算了均值,结果表明：①岗下稀土矿山地质环境破坏严重区占地面积1.222 1 km²,约占研究区总面积的24.8%,主要分布于堆浸开采区、尾矿堆积区、地形坡度较陡的原地浸矿开采区;②破坏较严重区占地面积1.504 0 km²,约占研究区总面积的30.6%,分布于地形坡度较缓且开采强度较大的原地浸矿开采区;③破坏轻微区占地面积2.190 7 km2,约占研究区总面积的44.6%,分布于地形坡度较缓且开采强度较小的原地浸矿开采区及未开采区。上述分析结果与区内实际情况较吻合,对于区内地质环境治理及资源开发利用有一定的参考价值。     

赣南某未开发离子型稀土矿区土壤环境质量评价

为摸清未开发离子型稀土矿区土壤环境质量，使后续开采过程中的监测更有目的性，以赣南某矿区为研究区域，采用改进内梅罗土壤肥力综合法评价了研究区域土壤肥力，采用单因子指数法和内梅罗污染指数法评价了其重金属污染状况。结果显示:研究区域各单项土壤肥力水平依次为全磷<全氮<有机质<速效磷<碱解氮<速效钾<全钾，整体处于低水平、贫瘠状态，优于赣南某采矿废弃区；各项重金属污染水平依次为As相似文献   

TM图像的矿区土地资源分类体系的建立与信息提取

以多时相TM图像为数据源，分析矿区土地资源的主要演变形式，参考国家标准分类体系，提出了适合于沈阳矿区的土地资源监测分类体系.结合前人的研究成果，分析地物在TM图像上的灰度变化、空间关系及结构变化，对矿区水体、建设用地、绿地和耕地、塌陷地分别进行了模型提取研究.并采用GIS支持下的分层变化信息提取方法，通过建立知识及决策树模型对信息进行变化检测，检测结果完全能够满足对矿区土地资源演变分析的精度要求，且均采用半自动的提取模型与知识决策树提取方法，简单易行，方便GIS数据管理与分析.     

江西盘古山钨矿区开采沉陷预计的GA-SVA算法

传统矿山开采沉陷监测方法存在耗时较多且精度不高等不足,且难以对矿区开采沉陷发展趋势进行准确预计。以江西盘古山钨矿区为例,将遗传算法(Genetic algorithm,GA)与支持向量机(Support vector machine,SVM)算法相结合,提出了一种基于GA-SVM算法的开采沉陷预计方法。首先利用遗传算法(GA)对支持向量机(SVM)进行选择、变异和交叉,生成精度符合要求的数据集群;然后采用GA-SVM算法对概率积分法开采沉陷预计参数进行了训练,对矿区开采沉陷进行了预计。研究表明:基于GA-SVA算法的开采沉陷预计值与实测值的误差小于5%,基于该算法的预计值构建的矿区数字高程模型(Digital elevation model,DEM)与基于实测数据构建的数字高程模型(DEM)具有高度的一致性,表明利用所提算法预计矿山开采沉陷具有较高的精度。     

离子型稀土矿区及周边土壤中稀土、重金属元素的地球化学特征

20世纪60年代末中国离子型稀土矿在江西赣州首次发现并开采，在长期开采过程中对矿区及周边水土的生态环境问题产生了持续影响，本文选择赣南足洞离子型稀土矿及其周边地区进行了系统的土壤地球化学调查和风险评价。结果表明，土壤中重稀土含量明显高于轻稀土，其中Y含量是全国背景值（22.90 μg/g）的7.2倍，占比最高；地累积指数评价I_geo均值显示HREE和Sm分别有77.44%和99.55%为无污染至中等污染，95.92%的LREE为无污染；重金属除Pb处于轻度-中等污染水平外，As、Cd、Cr、Cu、Hg、Zn、Ni元素均为无污染，与农用地污染风险筛选值相比，样品中重金属的超标率为7.35%，区内土壤重金属生态风险低。统计结果显示稀土含量与重金属污染具有较好的相关性，花岗岩风化壳地质背景对稀土、重金属Pb的控制占主导地位，意味着重稀土含量越高，Pb污染可能越大，因此，在矿山土壤修复中需重视Pb元素的地球化学特征与分布，采用合理的修复技术和手段。      

采空区隐患影响下的残矿协同开采技术研究

采空区时空分布复杂、地压显现严重是制约赣南钨矿残矿资源回收的关键性技术难题。为解决赣南地区钨矿残矿资源回收的难题，基于“协同开采”理念，兼顾资源开采与隐患处理，提出了针对赣南地区 钨矿的采空区探测-微震实时监测-残矿协同回采(探-监-采)的协同开采关键技术方案，并结合赣南某典型钨矿开展了工程案例分析。研究表明：针对31132矿块空区复杂的时空分布特征，以三维精细探测技术为基 础精细化构建了整体地质模型和采空区模型，精确得到残矿形态与残矿量，矿量估算误差小于10%，并以此为基础分别对顶柱、底柱和间柱因地制宜制定了回采方案；残矿回采过程中建立了IMS微震监测系统，对31132 矿块采场的采空区稳定性进行了实时监测和预警，并协同应用空区封闭、胶结充填等方法处理空区，实现了空区隐患处理与残矿资源回收的有机统一，完成了31132采场顶柱残矿全部回收，并为间柱回采创造了条件。 研究结果可为赣南地区钨矿残矿资源安全、高效、协同开采提供技术参考。     

基于无序导线数据的井巷三维自动建模新方法及其应用

提出一种基于无序导线数据自动提取井巷结点的井巷三维自动建模方法,克服了现有井巷建模方法存在的原始导线数据提取复杂,具有复杂斜坡道、竖井、多水平井巷难以进行数据集成,无法同步建模等问题。首先提出基于Bentley-Ottmann算法的三维空间线段求交算法,获取三维井巷各类结点单元信息;然后根据所求结点单元使用广度优先遍历算法进行标准化井巷网络图构建,形成井巷结点单元的空间几何结构;最后通过中线结点单元信息及邻接矩阵数据集,采用多源画线框算法构建基本三维井巷模型,并利用布尔运算技术处理井巷交岔点、竖井、斜坡道等复杂建模情况。结果表明：该算法可以通过无序导线快速生成任意方位三维井巷模型,并结合多源画线框算法与布尔运算算法的优点提高了井巷结点建模连通性处理的速度和效果。本文的研究成果已经在甘肃某矿区采场稳定性安全监测平台得到应用,其自动化生成的井巷模型能够为安全监测数据分析提供实时的可视化信息服务。     

矿区岩土施工安全监测系统设计及应用

为保障矿区岩土施工的安全性,设计基于多源异构数据的矿区岩土施工安全监测系统。结合矿区岩土施工特征分析其施工中可能存在的安全风险,针对此类安全风险设计包括施工现场多源异构数据采集层、数据融合与传输层、远程监测预警层的矿区岩土施工安全监测系统。通过采集层的异构设备采集模块与FPGA可编程控制模块,并行采集施工安全参数的多源异构数据,经由数据融合与传输层融合后,通过GPRS通信传输至远程监测预警层,该层依据接收数据完成存储、监测、呈现及预警等功能。应用结果表明,该系统可实现快速平稳的岩土施工现场安全参数多源异构数据并行采集,具有稳定可靠的数据传输性能,可有效监测岩土施工各安全参数,为提升施工的安全性提供保障。     

废弃煤矿瓦斯资源信息管理云平台研发

针对在我国煤炭行业改革的大环境下的废弃矿井瓦斯利用与规划问题,为了能更直观、清晰地查阅管理数量庞大且繁杂的废弃矿井瓦斯赋存资源信息,更智能地对废弃矿井瓦斯资源的可抽性进行评判,建立包含废弃煤矿瓦斯含量、瓦斯资源量等多源异构信息的数据仓库,开发了具有快捷编辑、多源查询、动态更新、可视统计、空间分析、图表制作等功能为一体的...     

稀土尾砂坡地水分与植被恢复的空间变异性

以江西定南县下庄稀土矿区废弃尾砂坡地为研究对象,对稀土尾砂坡地水分和弯叶画眉草生长状况的空间变异性进行了研究。结果表明：①总体上,尾砂水分沿坡长方向呈现出坡底＞坡中＞坡顶的趋势,不同坡向上表现为南坡＞西坡＞东坡的空间差异,但不同坡向之间水分含量不存在显著差异;②沿坡纵向,弯叶画眉草生物量总体上呈现坡中＞坡底＞坡顶的趋势,但不同纵向坡位生物量不存在显著性差异;③弯叶画眉草生物量与尾砂水分的相关性较差,尾砂水分的空间差异对其上植物生长的影响不显著;④弯叶画眉草生物量的空间差异性显著大于水分的空间差异性。