專利名稱：小煤窯監(jiān)測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域，具體地，涉及ー種小煤窯監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
小煤窯，又被稱為小礦，是上世紀八十年代后期“有水快流”發(fā)展觀點的產(chǎn)物。縱觀小煤窯的發(fā)展過程，從其生產(chǎn)的那天起，無論它從經(jīng)濟投入、安全要求等各方面都不具備煤炭生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)有的基本條件。小煤窯對礦產(chǎn)資源的開發(fā)具有小、散、亂和エ藝水平落后等特點。由于小煤窯大多采用盜挖盜采等非法開采方式，不僅浪費了寶貴的礦產(chǎn)資源，而且破 壞了礦山環(huán)境?？偨Y(jié)起來，小煤窯的危害主要有以下幾方面惡性事故頻發(fā)、資源破壞驚人以及環(huán)境污染嚴重。小煤窯危害眾多，因此必須對其進行監(jiān)測和管理。傳統(tǒng)的對小煤窯的監(jiān)測方法是實地巡査，即有關(guān)部門設(shè)立專門的機構(gòu)，組織人員定期或不定期地進行野外實地巡査。這樣的監(jiān)測方式耗費人力，成本高，調(diào)查周期長，工作效率低，主觀性比較強且具有一定的盲目性。針對以上問題，現(xiàn)有技術(shù)中尚無良好解決方案。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種小煤窯監(jiān)測方法及系統(tǒng)以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的ー個方面提供了一種小煤窯監(jiān)測方法，該方法包括根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域；從衛(wèi)星獲取所述監(jiān)測區(qū)域的第一圖像以及第ニ圖像，其中，獲取所述第一圖像和獲取所述第二圖像的時間不相同；比較所述第一圖像和所述第二圖像，并提取兩幅圖像的差異信息；以及根據(jù)所述差異信息在所述第二圖像中確定小煤窯信息。進ー步地，所述根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域的步驟包括獲取衛(wèi)星圖像；根據(jù)不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的光反射規(guī)律確定所述衛(wèi)星圖像中煤層淺部區(qū)域；以及將所確定的所述煤層淺部區(qū)域劃定為所述監(jiān)測區(qū)域。進ー步地，所述根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域的步驟包括根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息確定煤層淺部區(qū)域；以及將所確定的所述煤層淺部區(qū)域劃定為所述監(jiān)測區(qū)域。進ー步地，所述比較所述第一圖像和所述第二圖像采用比值法。進ー步地，按照不同年份相同月份分別從所述衛(wèi)星獲取所述監(jiān)測區(qū)域的所述第一圖像以及所述第二圖像。進ー步地，所述小煤窯信息至少包括位置信息和面積信息。進ー步地，確定所述小煤窯信息后，該方法還包括根據(jù)所述小煤窯信息進行實地驗證；以及對已驗證的小煤窯進行定期監(jiān)控。根據(jù)本發(fā)明的另ー個方面，提供了一種小煤窯監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域的裝置；從衛(wèi)星獲取所述監(jiān)測區(qū)域的第一圖像以及第ニ圖像的裝置，其中，獲取所述第一圖像和獲取所述第二圖像的時間不相同；比較所述第一圖像和所述第二圖像，并提取兩幅圖像的差異信息的裝置；以及根據(jù)所述差異信息在所述第二圖像中確定小煤窯信息的裝置。進ー步地，所述比較所述第一圖像和所述第二圖像采用比值法。
進ー步地，所述小煤窯信息至少包括位置信息和面積信息。通過上述技術(shù)方案，從衛(wèi)星獲取并比較監(jiān)測區(qū)域的不同時間的圖像，能夠根據(jù)圖像差異確定小煤窯的位置和規(guī)模，整個監(jiān)控方法可不需要人工參與，不僅節(jié)約了人工成本，而且調(diào)查周期可以根據(jù)需要進行設(shè)置，監(jiān)測更加靈活，效率高。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。
附圖是用來提供對本發(fā)明的進ー步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明的小煤窯監(jiān)測方法示例性流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明ー個實施方式的小煤窯監(jiān)測方法流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式的小煤窯監(jiān)測方法流程圖；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實例的數(shù)據(jù)分析圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用干限制本發(fā)明。根據(jù)背景技術(shù)部分記載，現(xiàn)有的小煤窯監(jiān)測方法基本上是采用完全地野外實地勘察的方式。這種方式耗費人力、物力，調(diào)查周期長，工作效率低且監(jiān)控目的不高，帶有一定的盲目性。考慮到要解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，發(fā)明人創(chuàng)造性地想到利用衛(wèi)星遙感技術(shù)來進行小煤窯的監(jiān)測。圖I是根據(jù)本發(fā)明的小煤窯監(jiān)測方法示例性流程圖。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的小煤窯監(jiān)測方法，包括根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域(SlO);從衛(wèi)星獲取所述監(jiān)測區(qū)域的第一圖像以及第ニ圖像(S11)，其中，獲取所述第一圖像和獲取所述第二圖像的時間不相同；比較所述第一圖像和所述第二圖像，并提取兩幅圖像的差異信息(或變化信息)(S12);以及根據(jù)所述差異信息在所述第二圖像中確定小煤窯信息(S13)。其中，小煤窯信息可以至少包括位置信息和面積信息，例如面積變化信息。通過該小煤窯監(jiān)測方法，從衛(wèi)星獲取并比較監(jiān)測區(qū)域的不同時間的圖像，能夠根據(jù)圖像差異確定小煤窯的位置和規(guī)模，整個監(jiān)控方法可不需要人工參與，不僅節(jié)約了人工成本，而且調(diào)查周期可以根據(jù)需要進行設(shè)置，監(jiān)測更加靈活，效率高?？梢钥闯?，使用衛(wèi)星圖像，通過對衛(wèi)星圖像進行處理分析，能夠解決人工監(jiān)測的盲目性。同吋，為了進ー步增加監(jiān)測的針對性，需要對小煤窯可能存在的區(qū)域范圍進行初歩的確定。根據(jù)小煤窯的一般分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)小煤窯受生產(chǎn)條件和技術(shù)水平限制，一般分布在煤層淺部。通過地質(zhì)成煤運動特點、地質(zhì)構(gòu)造信息，以及不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)在衛(wèi)星圖像中的成像規(guī)律等地質(zhì)分布信息能夠確定小煤窯可能存在的區(qū)域。具體地，通過區(qū)域地質(zhì)、煤田地質(zhì)基礎(chǔ)理論，利用衛(wèi)星遙感在光場內(nèi)不同巖石、不同地層組合、不同地質(zhì)現(xiàn)象下光反射不用的機理，確定煤層、含煤地層、含煤建造、上覆蓋層以及下伏基底層的分布出露狀態(tài)，進而根據(jù)衛(wèi)星圖像顯示的空間地質(zhì)結(jié)構(gòu)，反演含煤地層的沉積范圍，確定小煤窯可能存在的區(qū)域。圖2是根據(jù)本發(fā)明ー個實施方式的小煤窯監(jiān)測方法流程圖。如圖2所示，優(yōu)選地，所述根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域的步驟(SlO)可以包括獲取衛(wèi)星圖像(S20);根據(jù)不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的光反射規(guī)律確定所述衛(wèi)星圖像中煤層淺部區(qū)域(S21);以及將所確定的所述煤層淺部區(qū)域劃定為所述監(jiān)測區(qū)域(S22)。可選地，所述根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域的步驟(SlO)還可以由以下步驟實現(xiàn)根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息確定煤層淺部區(qū)域；以及將所確定的所述煤層淺部區(qū)域劃定為所述監(jiān)測區(qū)域。進ー步地，在確定所述小煤窯信息后，該方法還包括根據(jù)所述小煤窯信息進行實地驗證(S23);以及對已驗證的小煤窯進行定期監(jiān)控(S24)。 作為ー種優(yōu)選的實施方式，在對監(jiān)測區(qū)域的不同時獲得的圖像(例如，第一圖像和第二圖像)進行比較時可以采用比值法。圖像比值法是將在ー個時間獲得的圖像與在另ー個時間獲得的圖像對應(yīng)的像元值相除，用相除得到的比值生成比值圖像。比值圖像的值域范圍為0-255 (例如，灰度值)，兩幅圖像中沒有變化的區(qū)域比值圖像值為I。此外，也可通過其他常用的圖像比較方法對兩個圖像進行比較，例如通過圖像疊加。圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式的小煤窯監(jiān)測方法流程圖。方法的實際使用過程中，對比較后的圖像可以進行人エ篩選、去除噪聲。這里的噪聲可以是由于季節(jié)變化而造成的植被變化或積雪融水變化。優(yōu)選地，為了盡可能降低噪聲干擾，可按照不同年份相同月份分別從所述衛(wèi)星獲取所述監(jiān)測區(qū)域的所述第一圖像(或前期影像)以及所述第二圖像(或后期影像)，同時，可盡量選擇相同天氣條件進行。這樣可最大限度地減小由季節(jié)因素和天氣因素給圖像造成的干擾。在去除噪聲等干擾信息后，可由人工進行外業(yè)實地驗證，進ー步確認監(jiān)測結(jié)果。而后，對于確認的小煤窯可以進行實時動態(tài)監(jiān)測，并利用數(shù)據(jù)處理手段對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行結(jié)果分析。整個監(jiān)測方法流程可如圖3所示。本發(fā)明還提供了一種小煤窯監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域的裝置；從衛(wèi)星獲取所述監(jiān)測區(qū)域的第一圖像以及第ニ圖像的裝置，其中，獲取所述第一圖像和獲取所述第二圖像的時間不相同；比較所述第一圖像和所述第二圖像，并提取兩幅圖像的差異信息的裝置；以及根據(jù)所述差異信息在所述第二圖像中確定小煤窯信息的裝置。以上系統(tǒng)中的裝置可以是例如處理器，包括通用目的處理器和專用處理器。系統(tǒng)可由計算機或由包括處理器、具有處理功能的單元以及存儲單元的設(shè)備來實現(xiàn)。以下，結(jié)合具體實例對本發(fā)明的實現(xiàn)方式進ー步說明。以神東礦區(qū)為例。神東礦區(qū)位于晉、陜、蒙三省區(qū)接壤地區(qū)，即陜西神木縣北部、府谷縣西部和內(nèi)蒙古自治區(qū)伊金霍洛旗南部及準格爾旗的西南部。工作區(qū)南北長約80km，東西寬15 55km,主要分布在烏蘭木倫河兩岸。(I)確定監(jiān)測區(qū)域范圍
神東礦區(qū)位于黃土高原丘陵區(qū)和毛烏素沙地的過渡地帯，礦區(qū)內(nèi)中下侏羅統(tǒng)延安組為主要含煤地層，與下伏地層富縣組整合接觸或假整合于上三迭統(tǒng)永坪組之上，與上覆地層中侏羅統(tǒng)直羅組亦呈假整合接觸關(guān)系。因遭直羅期河流的侵蝕和第四紀剝蝕，煤系地層上部均有不同程度的缺失。該區(qū)煤田地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層賦存穩(wěn)定，傾角O 6°。根據(jù)衛(wèi)星影像顯示的地質(zhì)構(gòu)造行跡，結(jié)合上述地質(zhì)情況，確立煤層淺部的分布范圍，即可能存在小煤窯的區(qū)域范圍。( 2 )差異(或變化)信息提取針對衛(wèi)星(例如，環(huán)境一號衛(wèi)星)遙感影像數(shù)據(jù)的特點，選用影像比值法提取變化信息。為了減弱季節(jié)因素對變化結(jié)果的影響，盡量選用同月數(shù)據(jù)，例如，選用的時相分別為2009年2月和2011年2月。圖像比值法是將ー個時間圖像的像元值與另一個時間圖像對應(yīng)的像元值相除，新 生成的比值圖像的值域范圍為0-255，沒有變化的區(qū)域圖像值為I。對環(huán)境一號衛(wèi)星CXD的4個波段分別作比值運算。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)2、3波段的比值圖像對于發(fā)現(xiàn)變化信息的效果好于
1、4波段。其中第三波段的比值效果最好。利用第三波段進行比值計算，生成比值影像圖。參考第三波段比值影像圖，進行人機交互判讀，去除偽變化信息，確定變化信息靶區(qū)，其中比值影像圖中的高亮部分為實際地物變化的地方。然后在2011年環(huán)境一號衛(wèi)星影像上勾繪出相應(yīng)的變化圖斑(例如，勾繪了 4塊圖斑)。對勾繪的4塊圖斑進行了外業(yè)實地驗證，證實圖斑I和圖斑2為最近兩年新開采的小煤窯，位于神木縣大柳塔鎮(zhèn)白家灣。而圖斑3和圖斑4是在原有開挖的基礎(chǔ)上擴增的部分，位于大柳塔鎮(zhèn)郝家壕和賈家畔兩村，是神木縣蘇家壕煤礦，始建于1991年，于2006年整合到內(nèi)蒙古伊泰有限公司。通過外業(yè)實地驗證，確認圖斑I和圖斑2為新開挖的白家灣小煤窯，圖斑3和圖斑4為近兩年迅速擴建的蘇家壕煤礦。(3)小煤窯動態(tài)監(jiān)測采用環(huán)境一號衛(wèi)星CXD數(shù)據(jù)，對2011年I至11月份小煤窯的動態(tài)變化情況進行了月監(jiān)測。生成下表1，其中面積單位為公頃?？梢钥闯?，蘇家壕煤礦(即圖斑3和圖斑4 )，在5月份兩塊圖斑結(jié)合成ー塊圖斑；白家灣小煤窯(即圖斑I和圖斑2)，在10月份發(fā)展成了ー塊圖斑。圖斑的面積變化情況見表I。表I
權(quán)利要求
1.一種小煤窯監(jiān)測方法，該方法包括 根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域； 從衛(wèi)星獲取所述監(jiān)測區(qū)域的第一圖像以及第ニ圖像，其中，獲取所述第一圖像和獲取所述第二圖像的時間不相同； 比較所述第一圖像和所述第二圖像，并提取兩幅圖像的差異信息；以及 根據(jù)所述差異信息在所述第二圖像中確定小煤窯信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域的步驟包括 獲取衛(wèi)星圖像； 根據(jù)不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的光反射規(guī)律確定所述衛(wèi)星圖像中煤層淺部區(qū)域；以及 將所確定的所述煤層淺部區(qū)域劃定為所述監(jiān)測區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域的步驟包括 根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息確定煤層淺部區(qū)域；以及 將所確定的所述煤層淺部區(qū)域劃定為所述監(jiān)測區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述比較所述第一圖像和所述第二圖像采用比值法。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，按照不同年份相同月份分別從所述衛(wèi)星獲取所述監(jiān)測區(qū)域的所述第一圖像以及所述第二圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述小煤窯信息至少包括位置信息和面積信
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定所述小煤窯信息后，該方法還包括 根據(jù)所述小煤窯信息進行實地驗證；以及 對已驗證的小煤窯進行定期監(jiān)控。
8.一種小煤窯監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域的裝置； 從衛(wèi)星獲取所述監(jiān)測區(qū)域的第一圖像以及第ニ圖像的裝置，其中，獲取所述第一圖像和獲取所述第二圖像的時間不相同； 比較所述第一圖像和所述第二圖像，并提取兩幅圖像的差異信息的裝置；以及 根據(jù)所述差異信息在所述第二圖像中確定小煤窯信息的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述比較所述第一圖像和所述第二圖像采用比值法。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述小煤窯信息至少包括位置信息和面積信
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小煤窯監(jiān)測方法及系統(tǒng)。其中，該方法包括根據(jù)煤田地質(zhì)分布信息劃定監(jiān)測區(qū)域；從衛(wèi)星獲取所述監(jiān)測區(qū)域的第一圖像以及第二圖像，其中，獲取所述第一圖像和獲取所述第二圖像的時間不相同；比較所述第一圖像和所述第二圖像，并提取兩幅圖像的差異信息；以及根據(jù)所述差異信息在所述第二圖像中確定小煤窯信息。通過上述技術(shù)方案，從衛(wèi)星獲取并比較監(jiān)測區(qū)域的不同時間的圖像，能夠根據(jù)圖像差異確定小煤窯的位置和規(guī)模，整個監(jiān)控方法可不需要人工參與，不僅節(jié)約了人工成本，而且調(diào)查周期可以根據(jù)需要進行設(shè)置，監(jiān)測更加靈活，效率高。
文檔編號G01V8/02GK102707327SQ20121017771
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者孔艷榮, 孟淑英, 李曉琴, 段紅巍, 管海晏 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華地質(zhì)勘查有限責任公司