[发明专利]一种矿区土地资源变化协同分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及土地资源管理与规划领域，尤其是涉及一种矿区土地资源变化协同分析方法。

背景技术

我国在地质勘探信息化、矿山信息化、土地管理信息化方面，进行了大量的研究和实践，但目前的研究还主要是着眼于矿山土地与地下资源的独立管理，分别建立相应的信息管理系统。土地资源与矿产资源属同位异类资源，其重叠赋存的特性，决定了矿产开发开采常涉及大面积的土地扰动，而土地资源合理开发利用与保护的要求往往又限制着矿产资源开发开采方式与规模。多年来，由于缺少科学有效的管理和调控手段，矿产资源开发与土地保护利用一直存在着尖锐的“矿地矛盾”：矿产资源开发对土地、环境、建筑造成严重破坏，严重制约地面土地利用，导致矿区土地资源利用效率降低，大量破环、闲置；同时土地利用有可能压覆大量矿产资源，资源开发损失严重。随着现代遥感技术的迅猛发展，人们可以及时、便捷地获取大量地理空间信息数据，通过遥感数据的解译、地理信息数据以及相关矿政与地政数据的综合分析，为煤矿资源开采的动态监管及矿区土地资源合理规划利用提供客观数据分析依据。

运用遥感图像的光谱特征对地物现状进行识别是一种普遍和有效的方法，国内外学者在森林资源、湿地、城镇、大棚、作物等领域进行了大量工作，并利用遥感与GIS技术对煤矿区土地利用/覆盖变化进行了研究。基于地物影像特征的影像自动分类，依据影像特征建立各个地物的分类模板，用神经网络、支持向量机、最大似然等方法自动分类,这些方法对算法的要求比较高，特别是对高空间分辨率卫星影像和航空像片要综合多尺度、多层次的信息。将遥感技术应用于煤矿区环境土地利用/覆盖调查与灾害预防是遥感技术在交叉学科应用的典型，也是当前国内外研究的热点论题。目前国内外研究主要基于单一多光谱数据，在多波段数据信息基础上，利用最大似然、决策树、支持向量机等传统分类算法提取煤矿区各地物类别信息后进行遥感定量分析。虽然遥感应用于煤矿区环境空间格局分类取得了一些成果，但相对我国煤炭开采大国的背景，遥感技术在煤矿区的应用明显滞后，远不能满足环境保护、防灾减灾和安全生产的重大需求，仍有许多问题需要解决：

1)国内外研究多单独采用多光谱或者微波遥感影像进行煤矿区土地资源变化研究。单一数据源提供的信息导致最终结果不能全面、准确地反映煤矿区土地资源变化情况；

2)在煤矿区微波遥感研究中，目前在地表形变信息领域广泛应用的InSAR技术由于空间基线或时间基线过长导致的相干性降低，以及空气湿度变化引起的大气相位延迟等问题严重降低了DInSAR技术提取地表形变的精度，限制了该技术对地表微小形变的监测能力。

3)在煤矿区多光谱遥感研究中，由于煤矿区本身具有地物类型多样性的特点，土地资源波谱特征极易混淆。故通过简单的波段选取构造的特征空间很难为后续煤矿区地物分类提供高精度的决策面。而传统分类算法具有原理简单、操作性强、普适性高等特点，但由于煤矿区具有地物类型多样性、分布广泛性和变化快速性等特点及受空间、时域、环境科学专业知识的限制，往往不能达到信息的高精度提取。故在针对煤矿区具体各土地资源分类时，需要结合实际情况及环境等领域专业知识进行算法改进，以提高算法的精度与自动化程度；

4)在基于遥感信息的煤矿区国土资源管理方面，缺少系统化的模型和科学的分析方法对煤矿区各类土地资源变化间的相互影响，煤矿开采与经济、环境因素间的关系进行全面的、深层次的协同分析。因此很难将煤矿区土地资源变化检测结果与煤矿区的土地利用管理科学结合，并转化为有效的决策支持。

针对目前煤矿区土地资源遥感监测的现状，本发明在前人研究基础上，将从以下四个方面进行改进：1)将多光谱数据提供的光谱、空间信息与微波遥感数据提供的高程信息相结合，综合利用多源遥感数据对煤矿区土地资源变化进行监测；2)如何利用有效的微波遥感技术对地表形变进行监测；3)在光谱信息基础上构建能有效描述煤矿区特征的多特征空间以提高信息提取精度。并在此基础上结合环境科学等领域的相关知识，建立高精度、高自动化程度的煤矿区变化检测分析模型；4)科学全面地分析煤矿区土地资源变化间的相互影响及与其他环境、经济因素的相互关系。