矿区生态环境定量遥感监测评价技术框架与应用

为了践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念,平衡矿产开发与生态环境保护,迫切需要对矿区生态环境开展动态监测并进行科学评价。本文立足于矿区生态环境场景的特点,在剖析矿区生态环境要素的时空变化特征及其差异性、矿区开采修复活动对生态环境要素影响机制及各要素协同演变规律基础上,为满足新时期矿区生态环境监测与评价的要求,构建了矿区生态环境定量遥感监测与评价的“数据-监测-评价-应用”技术框架。该框架充分利用以遥感影像数据为主体的矿区多源大数据,发挥人工智能与定量遥感等技术手段的优势,以高频次、大面积、长时间、多要素协同、定量反演的方式对矿区生态环境要素进行监测和质量评价,可应用于矿区开采活动监测、矿区生态环境诊断、预警和修复效果评估等方面。最后,介绍了技术框架的两个应用实例,展示了该技术框架的有效性与应用方式。     

矿区生态环境定量遥感监测研究进展与展望

矿区生态环境的科学有效监测是矿区生态环境保护与治理的前提,对于促进生态文明建设具有重要意义。遥感技术已经成为矿区生态环境监测的重要手段,特别是近年来遥感技术在数据、算法、算力方面的迅速发展极大地促进了国内外矿区生态环境定量遥感监测研究的进步,涌现出了一系列优秀的研究成果。从矿区地表要素类型识别以及矿区植被、土壤、水体、大气、生态系统的参数反演与监测方面归纳和剖析了矿区生态环境定量遥感监测的研究进展。结果表明：新兴遥感数据的应用提升了监测的时空分辨率,矿区地表要素识别以及参数反演方法得到了优化改进,提升了识别和反演的精度;深度学习和遥感云计算平台在矿区应用中崭露头角。但是也存在一些不足：①深度学习在矿区地表要素识别的应用尚未完全展开,缺乏矿区遥感地表分类体系标准与大规模高分样本库,矿区地表要素识别的自动化与智能化水平有待提高;②矿区定量遥感参数反演的广度有待拓展,反演与监测方法研究有待深入;③矿区多要素参数的中高分辨率、长时序、高频次同步观测与协同分析的研究还相对缺乏。在此基础上,对未来的研究方向进行了展望：①构建矿区遥感地表分类体系与大规模高分样本库,跟踪最前沿的深度学习算法,实现矿区地表典型要素的高精度识别;②研究矿区场景下的定量遥感物理机理建模方法,拓展遥感反演的矿区要素参数,提升反演方法的精度和稳定性;③融合矿区多源大数据,实现参数的中高分辨率、长时序、高频次的体系化同步定量遥感反演与监测。     

河南矿山环境恢复治理遥感调查与分析

为了实时、快速地了解河南矿山环境恢复治理现状,利用遥感影像采用室内解译与野外实地验证结合的方法调查了河南省2019年矿山环境恢复治理情况。调查结果表明:露天采场是所有矿山开采占地最多的用地类型。与2018年相比,2019年全省矿山恢复治理面积大幅度增加,2019年矿山恢复治理12 175.57 km2,比2018年增加2 235 km2,其中露天采场恢复治理面积较大,恢复效果较好,而矸石山、排土场等矿山废弃用地需要加快恢复治理力度。根据解译成果统计,仍然有部分矿山未恢复治理,另外有个别矿山存在越界开采、无序开采、随意乱挖等现象,这些违法开采矿山对环境的影响较大。调查成果可为河南省矿山环境恢复治理监管等工作提供参考。      

基于国产卫星的广东省矿山地质环境恢复治理遥感监测

利用遥感监测技术对2015年广东省矿山地质环境恢复治理状况进行监测,获取广东省最新矿山地质环境恢复治理的基础数据。通过研究矿山地质环境恢复治理的总体情况,分矿种、分市县统计矿山地质环境恢复治理情况,总结了广东省矿山地质环境恢复治理总体特征,研究矿山地质环境恢复治理分布规律,并提出主要存在问题和有益的建议,为矿区生态环境整治规划提供依据。     

山西省矿山环境恢复治理年度监测与分析

山西省是我国的能源大省,为我国的经济建设做出了巨大的贡献,同时经过多年的矿山开发,也给环境带来了极大的破坏,生态环境变得越脆弱,因此矿山环境恢复治理迫在眉睫。在国家生态文明建设的进程中,山西省的矿山生态环境修复治理投入了大量的人力和财力,使得山西省的矿山环境恢复治理取得了一系列成效,生态环境得到有效改善。本项目通过遥感技术,利用 2017—2018 年度的卫星遥感影像,对山西省 2017—2018 年度新增的矿山环境恢复治理状况进行遥感监测,同时分析了不同矿种的新增恢复治理状况的空间分布特征及恢复治理后土地类型,并结合矿山环境恢复治理的现状,为后续的矿山环境生态修复提出了相关的治理建议,为矿政管理部门提供了可靠的决策依据。     

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 ...     

内蒙古霍林河一号露天矿生态环境的遥感监测与评价

露天煤矿最为严重的环境问题是对区域生态特别是区域植被的破坏。论文基于Landsat TM、CBERS-02B HR、MODIS LAI等数据,分别从土地覆盖、生态措施和植被群落方面监测和评价了内蒙古霍林河一号露天矿8年间的生态变化。结果表明,一号矿的持续开采对生态的影响主要表现为对矿区草原植被的进一步侵占和破坏。植被面积减小的同时,植被覆盖度明显降低、LAI也都不同程度的下降,导致区域植被生态功能受到一定程度的影响。同时,气候条件起到一定程度的负面影响,而工程措施起到了正面的生态作用。     

神华智能矿山建设关键技术研发与示范

探讨了智能矿山的内涵,指出智能矿山是以矿山物联网为技术手段在数字矿山基础上的发展与创新,是将感知信息提炼为决策智慧、将决策智慧转化为执行能力的过程。设计了智能矿山5层架构体系并对其关键技术进行攻关,包括面向3个聚焦感知的泛在智能感知技术、面向海量感知数据的"一网一站"传输技术、面向区域矿井群的一体化软件平台研发和面向集团战略落地的业务流程标准化,实现从感知、传输、分析、决策的智能化和一体化。以锦界煤矿为示范点,展开了智能矿山示范工程建设。在示范工程实施过程中,除智能传感与集成化传输、生产过程自动化控制、矿山生产集成化系统监控、计划协同与生产执行系统外,重点强化了智能矿山体系中的"智慧"和"能力"平台建设,主要包括大数据中心和决策分析平台。实践表明,智能矿山可大幅提升生产效率、降低运营成本,是促进煤矿集团转型升级的关键举措。     

基于层次分析法的煤矿矿山生态环境评价定量模型研究

煤矿矿山生态环境评价是促进煤炭资源利用及环境保护相协调的重要环节。但不同类型矿山开采对环境影响过程及结果不尽相同,构建适合煤矿矿山生态环境特性的评价模型对煤矿可持续发展具有重要意义。本文提出一套由评价因子体系、评价方法和等级标准构成的煤矿矿山生态环境概念模型。以煤矿矿山生态环境特性为基础,建立评价因子指标体系;用层次分析法确定评价因子权重,并对因子指标量化和标准化,从而定量评价煤矿矿山生态环境;通过划分指标层中每个因子等级,构建起煤矿矿山生态环境评价等级。以伊兰县煤矿为例,阐述该模型运用过程。该模型具有适合煤矿矿山特性、规范化及定量化的特性。     

建设智能矿山云的探讨与分析

智能矿山云是包含云数据中心、云管平台、智能融合集成平台以及众多子分系统的集合,将5G通信、大数据技术、物联网技术应用于煤矿生产和决策辅助,推动煤矿装备向智能化、高端化发展,结合利用专业生产流程管控软件、数据分析软件、智能设备控制软件,各系统智能化决策和自动化协同运行,已成为煤矿提质增效的重要手段和发展趋势。     

中国智能矿山发展趋势与路径分析

推动矿山智能化建设是国家推进数字化绿色化协同转型的重要内容。矿业行业需要借助现代化智能化技术,推动资源开发方式深刻变革,实现集约、高效、可持续发展,智能矿山建设已成为实现矿业高质量发展的必由之路。本文从智能矿山建设发展现状、发展趋势和路径等方面进行了系统分析,指出近年来我国智能矿山建设做出了令人瞩目的成绩和进展,大数据、高效通讯、物联网和人工智能等技术得到推广应用,但在系统性与全面性方面尚有一定差距;智能矿山建设应包括地质与测量、资源储量管理、开发与选矿、资源节约与综合利用、生态环境保护、综合协同管控等各个环节,将“高效、绿色、安全”作为智能化建设的根本目标;矿山企业可以通过智能化提质增效来提升企业的效益和综合竞争力,根据自身实际情况选择合适的智能化等级制订建设方案,确定适合自身的智能化建设路径,有序推进矿山智能化建设,确保矿山企业在智能化建设上取得资源、效益、安全的多赢。     

基于多时相遥感数据的矿山生态环境动态变化研究

以河南大峪沟煤矿为研究区,在资料收集和野外调查的基础上,基于矿区4个时期Landsat5 TM和Landsat7 ETM+遥感数据,利用ERDAS IMAGINE 9.1和Arcgis9.3软件,采用像元二分模型法,结合数理统计方法和GIS空间分析技术,对研究区1988年以来21 a的生态环境变化规律进行了分析。结果表明,利用多时相遥感数据矿山生态环境解译方法对矿山生态环境动态变化进行监测分析具有较好的效果,矿区生态环境破坏与资源开采活动在空间上和时间上均有较高的一致性,且矿区生态环境变化速率与资源开采生产活动强度具有一致性。     

矿山三维可视化监测系统设计与实现

介绍了矿山三维可视化监测系统的设计思路和应用实现。系统针对矿山安全监测的实际需求,运用3DGIS技术和虚拟仿真技术,实现井下人员、机器设备、环境等多源监测数据的采集、分析、集成,解决数字矿山建设中信息孤岛问题,为矿山安全生产提供技术支持和辅助决策。     

无人机低空遥感矿山地质灾害监测研究进展及发展趋势

矿产资源开采导致矿区地表频繁发生地质灾害,严重制约了矿山智能化的建设进程,监测并预警地质灾害的发生对于矿区正常生产及防灾部署具有重大意义。当前矿区地质灾害主要依靠传统地面监测手段及In SAR等方法,存在费时费力、周期长及In SAR无法监测大梯度形变等不足,无人机低空遥感作为一种新兴手段,以其独特的优势已经被广泛应用于矿山地质灾害监测中。结合现阶段典型成果及课题组近年来的探索实践,简述了矿山地质灾害的类型,分析了无人机低空遥感矿山地质灾害监测的应用现状,总结了无人机低空遥感在开采沉陷监测、煤火识别及地质灾害监测等方面应用的基本流程,提炼了现阶段无人机遥感实时高精度沉陷盆地构建、水平位移监测及多源时空数据融合等技术发展亟需攻克的技术难点,并从无人机高精度数据采集、多类型载荷协同、5G实时传输及智能灾害监测等方面展望了未来发展方向。未来矿山地质灾害要向“多网融合+实时监测+智能作业+任务协同+全面感知+自主决策”的智能监测预警体系方向发展,需要多学科、多部门学者开展协同攻关,实现“产学研用”联动发展。     

矿山开发状况遥感监测技术的应用

论述了矿山开发状况遥感监测的数据源、技术路线和技术方法,并重点探讨和总结了不同开采方式、不同遥感数据类型的矿山开发状况遥感解译方法,主要结论有:对于露天开采矿山,在高、中分辨率遥感影像上,采用直接解译方法,在低分辨率遥感影像上,采用间接解译方法;对于地下开采矿山,在高分辨率影像上,采用直接解译方法,在中、低分辨率影像上,采用间接解译方法;多期影像对比分析是重要的间接解译方法。最后对应用中存在的问题给出了建议。     

福建省矿山生态环境现状与恢复治理研究

矿产资源的开发,有可能对生态环境产生重大影响。为有效地保护和合理开发利用矿产资源,保障福建省国民经济和社会发展对矿产资源的需求,保护福建省矿山生态环境,在进行矿产资源的开发时,要认真贯彻可持续发展的思想,对生态环境进行保护与治理。本文在分析福建省生态环境保护现状的基础上,对加强矿山环境恢复与治理政策进行了探讨和研究。     

矿山水土保持监测分析与评价

为解决矿山开发与建设期间所导致的环境污染、土壤退化以及地质灾害等问题,首先对矿山开发工作的危害性以及水土保持监测的重要作用做出分析,并进一步研究水土保持监测分析与评价等相关内容,以期为相关人员提供参考.     

智能矿山5G技术发展与应用场景分析

数字化是实现传统矿山企业高质量发展的必由之路,当今我国矿山智能化发展仍然面临数据泛在感知难度大、多元异构数据实时传输可靠性差、设备远程操作延迟高、融合大数据的智能决策效率低等问题。面向垂直行业和工业通信无线解决方案的第五代(5G)移动通信技术,其高可靠、低时延和广连接的特点为上述问题的解决提供了契机。本文结合当今矿山数字化转型的应用需求,结合5G的技术优势提出矿山智能化创新应用典型场景,展望了基于5G技术的虚拟现实、大数据、云计算、人工智能等在矿山智能化升级改造过程中的融合应用路径。     

金沙江下游生态环境遥感监测及GIS系统建设

金沙江下游是长江流域生态环境脆弱的地区之一,也是长江最大的泥沙产沙区.为准确了解金沙江下游的生态环境现状,运用"3S"技术,即遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS),采用影像正射校正、数据融合、影像信息提取等技术方法,对金沙江下游生态环境开展遥感监测,并在此基础上建设完成了金沙江下游生态环境G...     

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...