专利名称：小煤窑监测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及卫星应用领域，具体地，涉及ー种小煤窑监测方法及系统。
背景技术：
小煤窑，又被称为小矿，是上世纪八十年代后期“有水快流”发展观点的产物。纵观小煤窑的发展过程，从其生产的那天起，无论它从经济投入、安全要求等各方面都不具备煤炭生产企业应有的基本条件。小煤窑对矿产资源的开发具有小、散、乱和エ艺水平落后等特点。由于小煤窑大多采用盗挖盗采等非法开采方式，不仅浪费了宝贵的矿产资源，而且破 坏了矿山环境。总结起来，小煤窑的危害主要有以下几方面恶性事故频发、资源破坏惊人以及环境污染严重。小煤窑危害众多，因此必须对其进行监测和管理。传统的对小煤窑的监测方法是实地巡査，即有关部门设立专门的机构，组织人员定期或不定期地进行野外实地巡査。这样的监测方式耗费人力，成本高，调查周期长，工作效率低，主观性比较强且具有一定的盲目性。针对以上问题，现有技术中尚无良好解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种小煤窑监测方法及系统以至少解决现有技术中的上述问题。为了实现上述目的，根据本发明的ー个方面提供了一种小煤窑监测方法，该方法包括根据煤田地质分布信息划定监测区域；从卫星获取所述监测区域的第一图像以及第ニ图像，其中，获取所述第一图像和获取所述第二图像的时间不相同；比较所述第一图像和所述第二图像，并提取两幅图像的差异信息；以及根据所述差异信息在所述第二图像中确定小煤窑信息。进ー步地，所述根据煤田地质分布信息划定监测区域的步骤包括获取卫星图像；根据不同地质结构的光反射规律确定所述卫星图像中煤层浅部区域；以及将所确定的所述煤层浅部区域划定为所述监测区域。进ー步地，所述根据煤田地质分布信息划定监测区域的步骤包括根据煤田地质分布信息确定煤层浅部区域；以及将所确定的所述煤层浅部区域划定为所述监测区域。进ー步地，所述比较所述第一图像和所述第二图像采用比值法。进ー步地，按照不同年份相同月份分别从所述卫星获取所述监测区域的所述第一图像以及所述第二图像。进ー步地，所述小煤窑信息至少包括位置信息和面积信息。进ー步地，确定所述小煤窑信息后，该方法还包括根据所述小煤窑信息进行实地验证；以及对已验证的小煤窑进行定期监控。根据本发明的另ー个方面，提供了一种小煤窑监测系统，该系统包括根据煤田地质分布信息划定监测区域的装置；从卫星获取所述监测区域的第一图像以及第ニ图像的装置，其中，获取所述第一图像和获取所述第二图像的时间不相同；比较所述第一图像和所述第二图像，并提取两幅图像的差异信息的装置；以及根据所述差异信息在所述第二图像中确定小煤窑信息的装置。进ー步地，所述比较所述第一图像和所述第二图像采用比值法。
进ー步地，所述小煤窑信息至少包括位置信息和面积信息。通过上述技术方案，从卫星获取并比较监测区域的不同时间的图像，能够根据图像差异确定小煤窑的位置和规模，整个监控方法可不需要人工參与，不仅节约了人工成本，而且调查周期可以根据需要进行设置，监测更加灵活，效率高。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。
附图是用来提供对本发明的进ー步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式
一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中图I是根据本发明的小煤窑监测方法示例性流程图；图2是根据本发明ー个实施方式的小煤窑监测方法流程图；图3是根据本发明另一个实施方式的小煤窑监测方法流程图；以及图4示出了根据本发明的实例的数据分析图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本发明，并不用干限制本发明。根据背景技术部分记载，现有的小煤窑监测方法基本上是采用完全地野外实地勘察的方式。这种方式耗费人力、物力，调查周期长，工作效率低且监控目的不高，带有一定的盲目性。考虑到要解决现有技术中的问题，发明人创造性地想到利用卫星遥感技术来进行小煤窑的监測。图I是根据本发明的小煤窑监测方法示例性流程图。如图I所示，根据本发明的小煤窑监测方法，包括根据煤田地质分布信息划定监测区域(SlO);从卫星获取所述监测区域的第一图像以及第ニ图像(S11)，其中，获取所述第一图像和获取所述第二图像的时间不相同；比较所述第一图像和所述第二图像，并提取两幅图像的差异信息(或变化信息)(S12);以及根据所述差异信息在所述第二图像中确定小煤窑信息(S13)。其中，小煤窑信息可以至少包括位置信息和面积信息，例如面积变化信息。通过该小煤窑监测方法，从卫星获取并比较监测区域的不同时间的图像，能够根据图像差异确定小煤窑的位置和规模，整个监控方法可不需要人工參与，不仅节约了人工成本，而且调查周期可以根据需要进行设置，监测更加灵活，效率高。可以看出，使用卫星图像，通过对卫星图像进行处理分析，能够解决人工监测的盲目性。同吋，为了进ー步增加监测的针对性，需要对小煤窑可能存在的区域范围进行初歩的确定。根据小煤窑的一般分布规律，发现小煤窑受生产条件和技术水平限制，一般分布在煤层浅部。通过地质成煤运动特点、地质构造信息，以及不同地质结构在卫星图像中的成像规律等地质分布信息能够确定小煤窑可能存在的区域。具体地，通过区域地质、煤田地质基础理论，利用卫星遥感在光场内不同岩石、不同地层组合、不同地质现象下光反射不用的机理，确定煤层、含煤地层、含煤建造、上覆盖层以及下伏基底层的分布出露状态，进而根据卫星图像显示的空间地质结构，反演含煤地层的沉积范围，确定小煤窑可能存在的区域。图2是根据本发明ー个实施方式的小煤窑监测方法流程图。如图2所示，优选地，所述根据煤田地质分布信息划定监测区域的步骤(SlO)可以包括获取卫星图像(S20);根据不同地质结构的光反射规律确定所述卫星图像中煤层浅部区域(S21);以及将所确定的所述煤层浅部区域划定为所述监测区域(S22)。可选地，所述根据煤田地质分布信息划定监测区域的步骤(SlO)还可以由以下步骤实现根据煤田地质分布信息确定煤层浅部区域；以及将所确定的所述煤层浅部区域划定为所述监测区域。进ー步地，在确定所述小煤窑信息后，该方法还包括根据所述小煤窑信息进行实地验证(S23);以及对已验证的小煤窑进行定期监控(S24)。 作为ー种优选的实施方式，在对监测区域的不同时获得的图像(例如，第一图像和第二图像)进行比较时可以采用比值法。图像比值法是将在ー个时间获得的图像与在另ー个时间获得的图像对应的像元值相除，用相除得到的比值生成比值图像。比值图像的值域范围为0-255 (例如，灰度值)，两幅图像中没有变化的区域比值图像值为I。此外，也可通过其他常用的图像比较方法对两个图像进行比较，例如通过图像叠加。图3是根据本发明另一个实施方式的小煤窑监测方法流程图。方法的实际使用过程中，对比较后的图像可以进行人エ筛选、去除噪声。这里的噪声可以是由于季节变化而造成的植被变化或积雪融水变化。优选地，为了尽可能降低噪声干扰，可按照不同年份相同月份分别从所述卫星获取所述监测区域的所述第一图像(或前期影像)以及所述第二图像(或后期影像)，同时，可尽量选择相同天气条件进行。这样可最大限度地减小由季节因素和天气因素给图像造成的干扰。在去除噪声等干扰信息后，可由人工进行外业实地验证，进ー步确认监测結果。而后，对于确认的小煤窑可以进行实时动态监测，并利用数据处理手段对监测数据进行结果分析。整个监测方法流程可如图3所示。本发明还提供了一种小煤窑监测系统，该系统包括根据煤田地质分布信息划定监测区域的装置；从卫星获取所述监测区域的第一图像以及第ニ图像的装置，其中，获取所述第一图像和获取所述第二图像的时间不相同；比较所述第一图像和所述第二图像，并提取两幅图像的差异信息的装置；以及根据所述差异信息在所述第二图像中确定小煤窑信息的装置。以上系统中的装置可以是例如处理器，包括通用目的处理器和专用处理器。系统可由计算机或由包括处理器、具有处理功能的单元以及存储单元的设备来实现。以下，结合具体实例对本发明的实现方式进ー步说明。以神东矿区为例。神东矿区位于晋、陕、蒙三省区接壤地区，即陕西神木县北部、府谷县西部和内蒙古自治区伊金霍洛旗南部及准格尔旗的西南部。工作区南北长约80km，东西宽15 55km,主要分布在乌兰木伦河两岸。(I)确定监测区域范围
神东矿区位于黄土高原丘陵区和毛乌素沙地的过渡地帯，矿区内中下侏罗统延安组为主要含煤地层，与下伏地层富县组整合接触或假整合于上三迭统永坪组之上，与上覆地层中侏罗统直罗组亦呈假整合接触关系。因遭直罗期河流的侵蚀和第四纪剥蚀，煤系地层上部均有不同程度的缺失。该区煤田地质构造简单，煤层赋存稳定，倾角O 6°。根据卫星影像显示的地质构造行迹，结合上述地质情況，确立煤层浅部的分布范围，即可能存在小煤窑的区域范围。( 2 )差异(或变化)信息提取针对卫星(例如，环境一号卫星)遥感影像数据的特点，选用影像比值法提取变化信息。为了减弱季节因素对变化结果的影响，尽量选用同月数据，例如，选用的时相分别为2009年2月和2011年2月。图像比值法是将ー个时间图像的像元值与另一个时间图像对应的像元值相除，新 生成的比值图像的值域范围为0-255，没有变化的区域图像值为I。对环境一号卫星CXD的4个波段分别作比值运算。经比较发现2、3波段的比值图像对于发现变化信息的效果好于
1、4波段。其中第三波段的比值效果最好。利用第三波段进行比值计算，生成比值影像图。參考第三波段比值影像图，进行人机交互判读，去除伪变化信息，确定变化信息靶区，其中比值影像图中的高亮部分为实际地物变化的地方。然后在2011年环境一号卫星影像上勾绘出相应的变化图斑(例如，勾绘了 4块图斑)。对勾绘的4块图斑进行了外业实地验证，证实图斑I和图斑2为最近两年新开采的小煤窑，位于神木县大柳塔镇白家湾。而图斑3和图斑4是在原有开挖的基础上扩增的部分，位于大柳塔镇郝家壕和贾家畔两村，是神木县苏家壕煤矿，始建于1991年，于2006年整合到内蒙古伊泰有限公司。通过外业实地验证，确认图斑I和图斑2为新开挖的白家湾小煤窑，图斑3和图斑4为近两年迅速扩建的苏家壕煤矿。(3)小煤窑动态监测采用环境一号卫星CXD数据，对2011年I至11月份小煤窑的动态变化情况进行了月监测。生成下表1，其中面积单位为公顷。可以看出，苏家壕煤矿(即图斑3和图斑4 )，在5月份两块图斑结合成ー块图斑；白家湾小煤窑(即图斑I和图斑2)，在10月份发展成了ー块图斑。图斑的面积变化情况见表I。表I
权利要求
1.一种小煤窑监测方法，该方法包括 根据煤田地质分布信息划定监测区域； 从卫星获取所述监测区域的第一图像以及第ニ图像，其中，获取所述第一图像和获取所述第二图像的时间不相同； 比较所述第一图像和所述第二图像，并提取两幅图像的差异信息；以及 根据所述差异信息在所述第二图像中确定小煤窑信息。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述根据煤田地质分布信息划定监测区域的步骤包括 获取卫星图像； 根据不同地质结构的光反射规律确定所述卫星图像中煤层浅部区域；以及 将所确定的所述煤层浅部区域划定为所述监测区域。
3.根据权利要求I所述的方法，其中，所述根据煤田地质分布信息划定监测区域的步骤包括 根据煤田地质分布信息确定煤层浅部区域；以及 将所确定的所述煤层浅部区域划定为所述监测区域。
4.根据权利要求I所述的方法，其中，所述比较所述第一图像和所述第二图像采用比值法。
5.根据权利要求I所述的方法，其中，按照不同年份相同月份分别从所述卫星获取所述监测区域的所述第一图像以及所述第二图像。
6.根据权利要求I所述的方法，其中，所述小煤窑信息至少包括位置信息和面积信
7.根据权利要求I所述的方法，其中，确定所述小煤窑信息后，该方法还包括 根据所述小煤窑信息进行实地验证；以及 对已验证的小煤窑进行定期监控。
8.一种小煤窑监测系统，该系统包括 根据煤田地质分布信息划定监测区域的装置； 从卫星获取所述监测区域的第一图像以及第ニ图像的装置，其中，获取所述第一图像和获取所述第二图像的时间不相同； 比较所述第一图像和所述第二图像，并提取两幅图像的差异信息的装置；以及 根据所述差异信息在所述第二图像中确定小煤窑信息的装置。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述比较所述第一图像和所述第二图像采用比值法。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述小煤窑信息至少包括位置信息和面积信
全文摘要
本发明公开了一种小煤窑监测方法及系统。其中，该方法包括根据煤田地质分布信息划定监测区域；从卫星获取所述监测区域的第一图像以及第二图像，其中，获取所述第一图像和获取所述第二图像的时间不相同；比较所述第一图像和所述第二图像，并提取两幅图像的差异信息；以及根据所述差异信息在所述第二图像中确定小煤窑信息。通过上述技术方案，从卫星获取并比较监测区域的不同时间的图像，能够根据图像差异确定小煤窑的位置和规模，整个监控方法可不需要人工参与，不仅节约了人工成本，而且调查周期可以根据需要进行设置，监测更加灵活，效率高。
文档编号G01V8/02GK102707327SQ20121017771
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者孔艳荣, 孟淑英, 李晓琴, 段红巍, 管海晏 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华地质勘查有限责任公司