專利名稱：一種基于衛星遙感的煤礦火災監測方法
技術領域：
本發明涉及一種基于衛星遙感的煤礦火災監測方法。
背景技術：
根據原能源部環保司1992年頒布的《煤田火災滅火規范》，提出了在火區勘查中， 應以自然電場法、磁法、紅外測溫和鉆探為主要煤火探測技術手段。80年代以來，隨著航空 航天遙感技術、熱紅外成像技術和同位素測氡等技術陸續應用到煤礦火災勘查中，使煤礦 火災特別是大區域煤田火災的勘查有了飛躍的發展，煤火勘查技術正朝著多元化和成系列 化方向前進。航天遙感技術作為煤礦(田)火區探測技術，由于分辨率低一直處于研究應用階 段，到現在也沒有能夠作為一種煤火探測新技術而得到推廣和國家有關部門認可。根據《煤田火災滅火規范》限定的煤火探測技術，自然電法主要是探測地下空洞位 置，以此確定火區范圍。但煤礦采空區都存在地下空洞或破碎帶，但不是所有采空區空洞或 破碎帶都存在煤火燃燒，用自然電法進行煤礦火災監測顯然是不可行的。這種方法在烏達 煤火調查中也證明了勘測效果的不理想；磁法勘探是利用地下煤火燃燒，由于長期遭受煤 火烘烤的上覆巖層中的三氧化二鐵轉化成具有磁性的四氧化三鐵，通過磁力儀從地面測量 所獲得的地下磁異常特征，在圈定地下燒變巖范圍的基礎上，間接進行火區范圍解譯。由于 燒變巖的形成需要經歷煤火長期、強烈的烘烤才能形成，當煤礦采空區沒有出現強烈煤火 和經歷長期烘烤，沒有大量燒變巖形成磁異常，作為磁法探探技術也是無法實現對采空區 煤火監測的；利用鉆孔了解地下煤火燃燒情況效果最好，但一個鉆孔只能表現一個小范圍 的地下溫度情況，打多了成本太高。另外，如果鉆孔后期封閉不好，都將成為地下煤火的拔 火筒，這種現象在一些煤火區經常出現。近年，同位素測氡作為煤礦(田)火區探測新技術在一些煤礦火災調查中得到使 用。煤層燃燒造成上覆巖層孔隙度增大、溫度和壓力升高，燃燒產生的CO、CO2, SO2以及熱 蒸汽等將巖石中的氡氣向上拖拽，造成氡氣向地表運移的數量和速度明顯增加，在火區上 方形成氡氣濃度的相對高值區。同位素測氡技術就是利用地下氡氣在巖層中的運移特征與 規律，通過相應儀器從地表獲取氡氣濃度特征來達到確定地下煤火燃燒狀態的一種煤火探 測技術。但是，因火區形成的地質、采礦條件差異較大，煤火上方巖石塌陷裂隙分布差異，該 技術在實際煤火調查中存在較大的監測誤差，且探測成本較高，不能大面積、多期次使用， 對非煤火采空區探測意義不大，所以不能用作煤礦(田)火區的長期監測技術。現有技術中存在煤火監測誤差較大和成本較高的問題，對于該問題目前尚未提出 有效解決方案。
發明內容
本發明的目的是提出一種基于衛星遙感的煤礦火災監測方法，以解決現有技術中 煤火監測誤差較大和成本較高的問題。
為了實現上述目的，根據本發明通過以下技術方案實現一種基于衛星遙感的煤礦火災監測方法，包括通過衛星遙感獲取衛星監測地表 信息，根據所獲取的衛星監測地表信息獲取煤火異常信息，以及根據所述煤火異常信息進 行所述火災監測。進一步地，所述獲取衛星監測地表信息包括獲取衛星可見光監測信息、獲取衛星 熱紅外監測信息以及獲取衛星微波監測信息。進一步地，所述獲取衛星可見光監測信息包括獲取地表塌陷信息、獲取地表裂隙 信息和獲取地表燃燒信息。進一步地，所述獲取煤火異常信息包括根據所述衛星可見光監測信息、煤礦地質 資料以及采礦工程資料獲取煤火環境異常信息。進一步地，所述獲取衛星熱紅外監測信息包括獲取地表高溫信息、獲取地表中溫 信息和獲取地表常溫信息。進一步地，所述獲取煤火異常信息還包括根據所述衛星熱紅外監測信息獲取煤 火異常信息。進一步地，所述獲取衛星微波監測信息包括獲取地表強沉降信息、獲取地表中沉 降和獲取地表低沉降信息。進一步地，在所述獲取衛星微波監測信息之前，所述方法還包括建立監測區固定 高程校正點。進一步地，所述獲取煤火異常信息還包括根據衛星微波監測信息以及所述監測 區固定高程校正點獲取煤火異常空間信息。與現有技術相比，本發明的有益效果是利用衛星可見光、熱紅外、微波影像獲取 煤礦地表采空區地表環境、熱異常和沉降探測信息，通過信息融合與綜合分析，實現低成 本，高效率的煤礦火災監測工作。
此處所說明的附圖用來提供對本發明型的進一步理解，構成本申請的一部分，本 發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖 中圖1是根據本發明實施例所述一種基于衛星遙感的煤礦火災監測方法的主要流 程圖；圖2是根據本發明實施例所述一種基于衛星遙感的煤礦火災監測方法具體技術 結構圖；圖3是根據本發明實施例所述采空塌陷裂隙燃燒區特征圖像；圖4是根據本發明實施例所述煤柱裂隙燃燒區特征圖像；圖5是根據本發明實施例所述多煤層開采燃燒裂隙特征圖像；圖6是根據本發明實施例所述的衛星獲取的熱影像；圖7是根據本發明實施例所述為預定區域2006-2008年衛星雷達數據地面微弱沉 降幅度特征圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。圖1是根據本發明實施例所述一種基于衛星遙感的煤礦火災監測方法的主要流 程圖。參見圖1所示，該方法主要包括通過衛星遙感獲取衛星監測地表信息，根據所獲取 的衛星監測地表信息獲取煤火異常信息，以及根據所述煤火異常信息進行所述火災監測。圖2是根據本發明實施例所述一種基于衛星遙感的煤礦火災監測方法具體技術 結構圖。圖2中示出了圖1所示方法的一種具體步驟。在通過衛星遙感獲取衛星監測地表信息時，具體可以獲取衛星可見光監測信息、 衛星熱紅外監測信息以及衛星微波監測信息。其中，衛星可見光監測信息可以是地表塌陷 信息、地表裂隙信息和地表燃燒信息；衛星熱紅外監測信息可以是地表高溫信息、地表中溫 信息和地表常溫信息；衛星微波監測信息可以是地表強沉降信息、地表中沉降和地表低沉 降fe息。結合煤礦地質采礦地形資料，對上述地表塌陷信息、地表裂隙信息和地表燃燒信 息進行分析，可以得到煤火環境異常信息。其中地表塌陷、地表裂隙和地表燃燒的一種實際 狀態分別如圖3，圖4和圖5所示。圖3是根據本發明實施例所述采空塌陷裂隙燃燒區特征 圖像，圖4是根據本發明實施例所述煤柱裂隙燃燒區特征圖像，圖5是根據本發明實施例所 述多煤層開采燃燒裂隙特征圖像。地表高溫信息、地表中溫信息和地表常溫信息可以從衛星獲取的熱影像中獲得。 如圖6所示，圖6是根據本發明實施例所述的衛星獲取的熱影像，其中白色區域表示地面為 高溫狀態。通過對比不同年份的地面沉降狀態，可以得出地面沉降速率。如圖7所示，圖7是 根據本發明實施例所述的地面沉降速率的示意圖。其中圖像71表示2003年的地面沉降狀 態，圖像72表示2006年的地面沉降狀態，圖像73表示2008年的地面沉降狀態，圖像74表 示地面沉降速率與顏色的對應關系。通過比對圖像74與圖像71、圖像72和圖像73中的顏 色，可以得出圖像71、圖像72和圖像73中預定區域的地面沉降速率。根據本實施例的技術方案，可實現雷達地面沉降速率測量精度在厘米-毫米級， 并實現對煤礦采空區(含火區)地面沉降幅度的微觀監測，該實驗證實煤火燃燒區地面沉 降幅度高于非煤火采空區的結論，能夠提供衛星遙感綜合煤火探測技術手段實驗基礎。而 早期衛星煤火監測技術，主要利用了衛星可見光和熱紅外兩種探測手段，從定性角度，可以 比較準確地發現和圈定煤火(田)火災范圍，但因上述衛星數據地面分辨率底，煤火圈定在 定量上還存在較大差距(準確率約在70% )。在現有圖像處理技術條件下，通過對不同衛星、不同時間獲取的煤礦地表采空區 (含煤火)地表環境、熱異常和沉降探測信息進行融合與綜合分析，可以將煤火勘查精度達 到提高。以采空區地面沉降幅度監測為煤火風險評估主要因素之一，配合衛星光場信息和 熱異常信息，對煤礦采空區(含煤火)監測精度可以達到100%。因此，本發明實施例的技 術方案有助于提高以往衛星煤火勘測的科學性和準確性。煤火物探勘查技術基本上是圍繞已知火區進行勘測，由于勘測成本高，沒有煤礦 用物探技術對非煤火采空區進行煤火探測，更沒有煤礦能夠用某種物探技術作為煤礦采空區煤火預測預報的專門技術；本實施例的衛星煤火監測技術可以利用現有豐富的衛星宏觀 信息和較大的視場面積，從而實現對監測區所有采空區范圍實現煤火異常監測，因此有較 好的應用前景。 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于衛星遙感的煤礦火災監測方法，其特征在于，所述方法包括通過衛星遙感獲取預定區域的衛星監測地表信息，根據所獲取的衛星監測地表信息獲取煤火異常信息，以及根據所述煤火異常信息進行煤礦火災監測。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取預定區域的衛星監測地表信息 包括獲取預定區域的衛星可見光監測信息、獲取預定區域的衛星熱紅外監測信息以及獲取 預定區域的衛星微波監測信息。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述獲取預定區域的衛星可見光監測信 息包括獲取預定區域的地表塌陷信息、獲取預定區域的地表裂隙信息和獲取預定區域的地表 燃燒^[曰息ο
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述獲取煤火異常信息包括根據所述預定區域的煤礦地質資料和采礦工程資料以及所述衛星可見光監測信息，獲 取所述煤火環境異常信息。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述預定區域的獲取衛星熱紅外監測信 息包括獲取地表高溫信息、獲取地表中溫信息和獲取地表常溫信息。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述獲取煤火異常信息還包括根據所述衛星熱紅外監測信息獲取煤火異常信息。
7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述獲取預定區域的衛星微波監測信息 包括獲取地表強沉降信息、獲取地表中沉降和獲取地表低沉降信息。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，在所述獲取預定區域的衛星微波監測信 息之前，所述方法還包括建立監測區固定高程校正點。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述獲取煤火異常信息還包括根據衛星微波監測信息以及所述監測區固定高程校正點獲取煤火異常空間信息。
全文摘要
本發明提供了一種基于衛星遙感的煤礦火災監測方法，所述方法包括通過衛星遙感獲取衛星監測地表信息，根據所獲取的衛星監測地表信息獲取煤火異常信息，以及根據所述煤火異常信息進行所述火災監測。與現有技術相比，本發明的有益效果是利用衛星可見光、熱紅外、微波影像獲取煤礦地表采空區地表環境、熱異常和沉降探測信息，通過信息融合與綜合分析，實現低成本，高效率的煤礦火災監測工作。
文檔編號G08B17/12GK102074093SQ20111003350
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月30日 優先權日2010年12月29日
發明者孔冰, 蒲秋, 馬建偉 申請人:神華(北京)遙感勘查有限責任公司, 神華集團有限責任公司