[发明专利]一种煤田自燃的遥感监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及地质遥感领域，尤其涉及一种煤田自燃遥感监测方法。

背景技术

能源是人类社会生存和发展物质基础,如何实现能源的可持续发展,其重要性在经济发展快速增长的今天日益显现煤炭资源是不可再生资源,它不具备可“持续性”。煤层自燃是煤炭资源的主要危害之一，在全球范围内,许多煤田都存在煤层自燃问题，中国是世界上煤田自燃灾害最为严重的国家。长期以来,为消除煤田自燃的发生和发展,世界各国相关科研机构对煤层自燃机理、煤田火区的监测、预测、信息提取、防治进行了深入研究。而利用空间遥感技术进行煤火监测已经引起广泛重视，研究煤层自燃的信息提取技术对防治煤层自燃、准确确定煤层自燃范围、制定火灾救灾措施,保障煤矿的安全生产具有重要的意义。

遥感方法具有周期短、覆盖面积大和效益高的特点。遥感方法探测煤田火区的关键是必须以合适的地下煤火调查和应用目标为前提,通常以地下煤火热辐射特性及光谱特征为依据,选择经济技术指标均较为合理的遥感数据源进行研究。遥感技术主要用于探测大面积煤田火区,主要采用TM和ETM(Enhanced Thematic Mapper Plus,增强型专题制图仪)遥感影像、IKONOS图像/QUICKBIRD图像、高光谱遥感图像、CBERS-1(China一Brazil Earth Resources Satellite l,中巴地球资源卫星一号)图像的可见光波段和热红外波段来直接或间接监测煤田火区的现状,并根据地表热效应和边界裂隙等综合因素来判断分析火区位置与范围。

随着遥感技术硬件和软件的迅速发展,从2001年开始,国内外一些研究机构开始使用高光谱遥感技术研究和探测煤火,随之产生了新的研究方法和管理方法。如2004 年Anupma Prakash针对宁夏汝箕沟煤矿开发出了CoalMan数据库管理系统(Anupma Prakash,2004)。2005年,Ingo Walter用BIRD小卫星图像数据研究了中国的煤田火区,确定了规模、温度和释放的热量(Ingo Walter,2005；K.Briel,2005；Boris Zhukov,2005)。2006年,Zhou Fubao等利用泥浆、水、氮气合成的三相泡沫成功控制了宁夏白岌沟矿区的煤田自燃引起的有害气体泄漏。2006年,RS.Chatterjee利用TM图像的热红外波段对印度Jharkhand煤矿进行了真实光谱反射率提取研究。在圈定火区造成的热异常和识别煤层自燃造成的烧变岩、生态环境等方面,遥感技术显示出其它调查方法不能比拟的优势,实践证明,利用多光谱、多时相、多种分辨率遥感图像结合地面测地雷达和地理信息系统等技术完全可以开展全方位的煤火探测与监测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种简单、快捷并且精度较高的煤田自燃遥感监测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种煤田自燃的遥感监测方法，包括如下步骤：

(1)对研究区地质资料和遥感资料的收集，所述地质资料和遥感资料包括火区地质资料、地层资料、高光谱遥感图像、TM图像、IKONOS图像的多种、多期遥感图像；

(2)根据步骤(1)所收集的研究区资料，对其收集的图像资料进行预处理，包括用ENVI软件进行高光谱图像的辐射校正、几何校正、去噪以及反射率、反演处理；

(3)通过图像处理提取研究区煤层的热异常信息、烧变岩信息及环境信息，并且综合分析遥感图像，实现数据融合，使各类信息相互补充验证；

(4)通过对不同时相的热红外图像异常信息提取，实现对火区的动态监测与跟踪。

作为本发明进一步的方案，所述步骤(3)通过图像处理提取研究区煤层的烧变岩信息提取包括：

A、选择107、120、30波段进行RGB假彩色合成，反映烧变岩信息，图像上表现为浅黄色到黄色，高温区烧变岩则表现为白色；

B、选择13波段和8波段进行差值运算，并且将运算结果作为一个波段与其他波段进行融合处理；

C、参考ENVI软件中Z一Profile曲线,提取图像上特征地物的反射率波谱曲线和平均亮度曲线，并且将上述两种曲线与波普库中实测地物波谱曲线进行比较分析，实现特征地物的提取；

D、利用RIO提取出不同烧变程度烧变岩的波谱曲线，利用波谱角填图方法区分烧变程度不同的烧变岩。

作为本发明进一步的方案，所述步骤(4)热红外图像异常信息提取包括：

E、选择直方图处理方法和混合图像增强算法对红外图像进行处理；