基于Google Earth Engine的采煤沉陷水体方向变化自动识别

摘要：

煤炭开采在带来经济效益的同时,也造成了诸多环境问题.在我国东部高潜水位矿区,地表在采煤导致沉陷后出现积水,水体面积的剧烈变化使得耕地减少、农业生态系统变化.因此,对采煤沉陷水体持续监测对于研究该区域生态变化和制定修复规划十分必要.为揭示采煤沉陷积水区的变化情况,在Google Earth Engine(GEE)平台上,以潘谢矿区为研究区,以通过Landsat遥感影像数据提取出的1989-2016年沉陷水体数据为基础,构建了射线法获取年际间积水边界变化距离,利用一元线性最小二乘回归法对矿区沉陷积水边界进行拟合,并通过扩张系数分析了沉陷水体的空间位置变化情况.研究结果:①提出了射线法采煤沉陷水体方向变化自动识别流程,明确了射线原点与射线间角度选取方法;②通过对构建出的射线年际距离变化数据进行皮尔逊相关性分析,表明射线原点距该沉陷水体边界的距离与其相对应的年份具有较强的相关性;③对每条射线构建一元线性最小二乘法回归方程预测了沉陷积水边界,总体上拟合的决定系数为84.56％,拟合程度良好;④将通过回归方程预测出的2017年沉陷水体数据与遥感影像提取的2017年沉陷水体数据进行对比,预测精度为84.43％;⑤经扩张性分析,谢桥矿、潘三矿、潘北矿、潘二矿、潘一矿沉陷水体扩张速度慢,张集矿、顾北矿、丁集矿、朱集矿沉陷水体扩张速度较快,顾桥矿西北方向扩张速度较快、东南方向扩张速度慢,与矿山企业的开采情况基本对应;⑥ 立足GEE平台,从沉陷水体的提取到射线法监测,整个研究基本实现自动化,能迅速且较准确地进行沉陷积水区的预测.研究结论:在缺少采煤相关信息的情况下,基于射线法的沉陷水体监测技术在一定程度上能揭示沉陷水体各方向的变化情况,为矿区的生态修复提供一定的理论依据和数据支持.

关键词：高潜水位、沉陷水体、Google Earth Engine、射线法、扩张系数

所属期刊栏目：47

分类号：TD88(矿山开采)

资助基金：国家自然科学基金42071250

在线出版日期：2022-09-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2745-2755