基于GIS的矿区开采沉陷影响土地利用变化研究

运用地理信息系统(GIS)技术手段对矿区开采沉陷所引起的土地利用变化特征进行了分析.以某一矿区的开采沉陷数据和土地利用现状图为基础数据,在GIS平台下,开发了土地利用变化特征的空间分析原型系统,实现了各种土地利用类型的范围和准确影响面积等土地利用变化信息和特征的自动获取和分析.     

矿区土地复垦信息系统中时态数据组织方法

基于GIS建立矿区土地复垦信息系统，对矿区土地资源管理和土地复垦规划决策具有重要意义。沉陷地土地资源信息随着煤炭的开采而不断变化。所以，矿区土地复垦空间数据库是一个时态数据库。分析了采煤沉陷地土地资源动态变化的特点，在前人研究的基础上，综合了基于事件和基于特征时空数据模型的特点，建立了一个基于事件和特征的时空数据模型，并进一步给出其相应的数据组织方法。在此基础上，探讨了基于该模型的时空信息查询与分析方法。该模型可以较好地保持特征实体的完整性，数据冗余较少，适合于在现有的GIS软件中组织时空数据。     

顾及地表沉陷的矿区地貌可视化实现方法

在矿区开采沉陷预计结果的可视化过程中,由于矿区原始地貌离散高程数据与开采沉陷预计格网数据这两种空间数据不一致,数据融合很复杂,很难将矿区受开采沉陷影响后的地貌详实的显示出来.为此,基于CASS软件有效地融合了这两种空间数据,并成功的实现了顾及地表沉陷的矿区地貌可视化.该方法形象真实的反映矿区开采地表沉陷后的地貌特征,为分析和评价开采沉陷损害程度以及沉陷区治理提供了依据.     

大佛寺煤矿开采区土壤水分变化遥感反演研究

土壤水分是驱动矿区生态环境变化的关键要素。为研究黄土高原煤矿区开采沉陷对土壤水分变化的扰动影响,以彬长矿区大佛寺煤矿为例,采用主动微波和光学遥感影像反演开采沉陷区土壤水分的空间变化,用水云模型消除植被对主动微波影像的后向散射系数影响,通过实地采样数据构建支持向量机回归模型,获取矿区地表土壤水分的分布特征,分析黄土沟壑区地形因子和开采沉陷变形对矿区土壤水分变化的影响。结果表明：SVM构建的回归分析模型可以有效反演黄土高原煤矿开采区土壤水分的空间分布,地形特征对土壤水分的影响最大,沟壑区域土壤含水量更高;在未受开采影响的区域,土壤水分变化受地形坡度影响最大,坡向次之,高程影响最小;在40201工作面开采沉陷变形区域,土壤水分分布的变异系数显著增大,尤其在采动裂缝发育区更为明显。研究结果为揭示黄土高原煤矿开采区土壤水分变化的时空特征及机理提供了技术支持。     

GIS在煤矿区塌陷监测中的应用研究

结合矿区开采沉陷研究工作的特点,分析了GIS在矿山塌陷监测领域应用的关键技术问题。通过GIS建模全面反映矿区的三维地理、地质信息及其内在属性,利用GIS的空间分析和图形显示功能对理论预计结果和现场监测结果进行综合分析,从而直观反映出开采沉陷对周围环境的影响程度及范围,希望能更好地为矿区经济建设,煤矿企业安全、生产、经营、管理及可持续发展服务。     

采煤沉陷区数字地形图更新的一种实现方法

基于开采沉陷预计的采煤区下沉等值线图不便于直观地反映矿区地形的动态变化，其图形数据结构与数字地形图存在差异，难以直接用于规划设计和矿区GIS分析。支中针对现有开采沉陷预计模型的特点，以通用数字化成图系统为操作平台，经过简单的数据处理后，实现了矿区大比例尺数字地形图的预测更新。实例应用表明，更新后的图形数据结构与原地形图完全相同，其精度满足大比例尺地形图的要求，可作为开采沉陷区土地规划和建立矿区地理信息系统的基础图件。     

基于多源遥感的淮南矿区土地利用/覆盖变化分析

综合利用多源遥感数据,采用面向对象影像分析和目视解译相结合的方法进行淮南矿区2007、2010、2013、2016、2019五个年份的土地利用/覆盖解译,通过对各土地利用/覆盖类型面积及其占比的统计、动态度、多样性指数、利用程度指数及转移矩阵的计算,对2007~2019年间淮南矿区的土地利用/覆盖时空变化特征进行分析,结果表明：（1）淮南矿区耕地面积及其占比不断下降,大量耕地被破坏,形成积水沉陷,其次为城镇及工矿用地,并被固体废弃物所侵占;（2）各种土地利用/覆盖类型动态度大小排序依次为积水沉陷区>湖泊水库>固体废弃物>工矿用地>林地>裸地>城镇用地>道路>耕地>农村居民地,说明煤矿开采活动对矿区土地利用影响较大;（3）各矿井土地利用/覆盖类型受到人类活动的干扰,土地利用多样性指数和土地利用程度指数均有所增加。     

顾及矿区地貌特征的开采沉陷三维可视化实现方法

针对已有开采沉陷三维可视化方法中不能考虑矿区地貌特征的不足,通过在开采沉陷预计程序中增加高程修正计算功能,对矿区地表高程进行下沉修正计算,并借助Surfer实现了顾及矿区地貌特征的开采沉陷三维可视化。该方法操作和实现简单,实现了对矿区地表塌陷后真实状况的三维可视化预计。实例应用表明,相比已有开采沉陷三维可视化方法,利用该方法生成的三维表面,更能够形象直观地表现矿区地表塌陷后的移动和变形状况,为方便进行开采沉陷防灾减灾工程的设计提供了依据。     

基于GIS的矿山地面沉陷分析与灾害评估

本文论述了矿山开采引起的地面沉陷分析方法,依照地表移动盆地的特征和对土地利用类型的影响,按照不同的等深度间距把沉陷区划分为积水区、压缩区、拉仲区、建筑物受影响区;利用地理信息系统基于·TIN模型的表面分析,生成等值线并面域化,与土地利用相叠加,计算出开采沉陷区不同沉陷深度影响面积,然后利用ArcGIS软件统计功能对不同沉陷深度的土地利用类型进行统计,对矿山开采引起的工程灾害进行预测评估。     

大宁矿区开采沉陷规律研究

通过对大宁煤矿一个正在开采的工作面进行地面沉陷监测,结合该矿的实际资料,对大宁矿区开采沉降规律进行实测研究,得到了开采沉陷基本参数和典型的山区地表移动分布特征,为以后的矿区开采及地表开采沉陷治理提供理论依据.     

兖州矿区土地利用变化对生态系统服务价值的影响

基于遥感和GIS技术反演并分析兖州矿区1994-2013年间的土地利用变化,运用生态系统服务价值（ESV）理论评估矿区生态服务价值变化,同时根据土地利用结构分析土地利用变化引起的生态服务系统价值变化及其驱动因素。结果显示：1994-2013年间研究区内水域面积年增长率最高,达10.31%;其次为建设用地和林地,分别为8.46%、3.06%;耕地以-1.85%的年变化率减少,主要转化为水域和建设用地。生态系统服务价值评估表明,研究区域总价值上升了2.03亿元,主要原因在于林地的转入和采煤塌陷造成的耕地向水域的转化。由于耕地的减少,食物生产功能价值下降,但与湿地相关的其他各项功能价值均上升。研究结果可为矿区采煤塌陷湿地治理提供参考依据。     

基于元胞自动机模型的开采沉陷模拟

 开采沉陷模拟对矿区的环境治理和生态恢复具有重要意义.本文将开采沉陷理论与地理元胞自动机相结合,基于GIS平台,以VS2010为开发工具,利用面向对象的方法,构建了开采沉陷元胞空间,探讨了开采沉陷元胞自动机模型的框架结构及实现方法,构建了开采沉陷模拟对象关系图,建立了开采沉陷元胞自动机演化模型.以山西某煤矿为例,开发了开采沉陷元胞自动机原型系统,根据研究区的煤层条件和开发方法,进行了模拟实验,分析未来开采沉陷的演变过程,为土地复垦和生态修复提供依据.结果表明,采用面向对象的方法能够较好地进行开采沉陷系统分析和开发,基于GIS和CA进行开采沉陷模拟,开发方便,系统兼容性好,能够展示更多的时空信息,便于数据管理.在空间划分上,CA模型能够与传统的预计方法有机融合,较为准确地预测未来的地表塌陷损毁情况,为塌陷区治理提供依据.由于开采沉陷涉及的学科较多,未来还需进一步完善演化模型,探讨三维空间下的系统演化过程,提高模拟的真实感和实用性.     

开滦采煤下沉区改建人工湿地的技术分析

分析了开滦煤矿采煤下沉区的利用现状,提出了将采煤下沉区改建为人工湿地,建立开滦沉降湿地自然保护区的设想,并进行了可行性分析。     

基于SBAS-InSAR和PSO-BP神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测

针对传统监测技术无法进行长时间矿区地表沉降监测以及现有预测模型过度依赖沉降数据、模型单一等问题,提出一种基于小基线集合成孔径雷达干涉（Small Baseline Subsets Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR）和粒子群优化-反向传播（Particle Swarm Optimization -Back Propagation,PSO-BP）神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测模型. 首先,利用SBAS-InSAR技术获取矿区地表沉降监测值;然后,选取矿区地表沉降的影响因子与获取的沉降监测值从多因子角度构建PSO-BP预测模型;最后,分析该方法的有效性和合理性. 实验结果表明,利用SBAS-InSAR能有效监测矿区地表长时间沉降,随着训练样本的增加,PSO-BP预测值与SBAS-InSAR沉降值残差逐渐减少,算法收敛迭代加快,均方误差降低. 与现有监测方法及预测模型的对比,证明了SBAS-InSAR在矿区地表长时间沉降监测中的优势以及PSO-BP模型在矿区地表沉降预测中的有效性和合理性,该方法可作为矿区地表长时间沉降监测和预测的有效手段.     

徐州市土地利用变化的遥感监测

以1987、1994、2003年的卫星遥感图像TM为主要数据源,利用神经网络分类法提取出土地利用类型信息,计算出徐州市各土地利用类型数量、比例以及土地利用类型变化的变化率指数,在此基础上构建起土地利用变化的空间分布图,据此分析了徐州市16年来土地利用时空变化特征.结果表明:建设用地和水体的面积急剧增长致使耕地的面积大幅度减少,煤炭资源的开采是引起耕地塌陷积水以及村庄搬迁的重要原因.     

接种菌根对神东矿区采煤沉陷地的生态修复效应

 丛枝菌根真菌技术对采煤沉陷区进行土地微生物修复是目前研究的热点之一.本文以神东采煤沉陷区种植的紫穗槐接种丛枝菌根真菌为研究对象,经16、25和28个月监测和对接种菌丝密度与土壤有效磷含量的相关性分析,表明接种对植物生长和根际土壤理化性状产生的一定影响.回归分析方法表明,接种菌菌丝密度与有效磷含量随着时间的推移逐渐降低,而对照逐渐呈现正相关性;不同的监测时间相关性不同,如9月的菌丝密度与有效磷含量的相关性优于6月的,这与菌根发育时间密切相关.神东矿区采煤沉陷地紫穗槐试验结果证明,接种菌根真菌能够在宏观上有效地促进紫穗槐生长和发育,在微观上改良植物生长的基质条件.     

基于VTK的地下矿开采沉陷预计研究与实现

为对地表沉陷进行方便准确的预计,以大型可视化工具包VTK为开发平台,对VTK过滤器进行扩展,将开采沉陷预计算法写入VTK过滤器,实现地下矿开采沉陷预计及三维可视化.首先设计vtk Conforming Delaunay2D类,实现相容Delaunay三角化,得到高质量的地表模型;再根据沉陷预计模型,设计开采沉陷预计过滤器vtk Subsidence Filter,实现沉陷计算;然后基于VTK实现属性提取和后处理,进而实现沉陷地表的动态更新;最后建立VTK流水管线,将结果三维可视化.该方法突破了以往VTK主要用于三维可视化的局限,通过扩展VTK过滤器,拓宽了其专业应用.研究成果可用于地下煤矿与金属矿开采沉陷预计、开采沉陷的土地资源管理与复垦以及自然崩落法放矿的矿岩接触面模拟.     

煤炭开发的资源环境累积效应

 为揭示煤炭开发的资源环境累积效应,选择有代表性矿区,以煤炭开发过程中各种人类活动及其对矿区资源和生态环境影响分析为主线,依据系统科学的基本原理,讨论了煤炭开发的资源环境效应特征、累积影响源、途径及效应类型,结合多位研究人员在潞安、淮南、平顶山、兖州等矿区的研究实践,总结了用于煤炭开发资源环境效应定量评价的地理信息系统方法、对地观测和遥感遥测信息采集方法、图表方法、数学模型方法、计算机模拟及实验室试验方法、综合方法,给出兖州矿区土地塌陷的时空演变、淮南矿区沉降、平顶山矿区时序景观分类、潞安矿区资源-环境-经济系统因果关系部分分析图形,给出基于场论的矿区生态环境累积影响分析技术路线、思路及部分定量评价成果。理论和实践表明,煤炭开发活动具有较强的时间持续性、空间扩展性,开发周期长,对矿区资源环境系统扰动形式多,影响来源广,机制复杂。在可持续发展的要求下,传统煤炭开发环境影响评价暴露了许多自身的缺陷,进行累积效应分析研究具有必要性、迫切性及可行性。     

基于GIS的矿区土地信息系统研究与实现

通过空间数据与属性数据的结合和软件的可视化功能,基于地理信息系统(GIS)的矿区土地信息系统将空间及属性信息分析的结果以各种直观图形、图表等方式显示出来,可以极大地提高对矿区土地信息的查询、加工和分析能力。运用GIS技术原理,研究了矿区土地信息的分类体系,阐述了矿区土地信息系统研究构架,利用组件式GIS集成二次开发技术进行了矿区土地信息系统开发,实现了图形库管理、可视化查询、专题图制作等功能。