小煤窑监测方法及装置和数据处理设备的制作方法

专利名称：小煤窑监测方法及装置和数据处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及监测领域，具体而言，涉及一种小煤窑监测方法及装置和数据处理设备。
背景技术：
小煤窑通常是指生产不超过30万t/a的煤矿，无论从经济投入、资源开发、环境治理、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。小煤窑的存在对于煤炭资源的破坏、环境污染和安全生产构成了很大的威胁。如何查清以往历史中存在的小煤窑情况对于大型煤矿安全生产、资源综合开发利用、环境恢复治理等方面尤为重要，直接影响着我国煤矿企业的安全发展。现有的小煤窑监测方法由传统的野外实地勘查为主，但是，对于大范围的煤窑监测，该种方法难以达到快速，准确的调查要求，且很难详细、全面地查清小煤窑的地下开采情况。针对现有技术中的小煤窑监测方法难以达到快速准确的调查需求的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容
本发明的主要目的在于提供一种小煤窑监测方法及装置和数据处理设备，以解决现有技术中的小煤窑监测方法难以达到快速准确的调查需求的问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种小煤窑监测方法。根据本发明的一种小煤窑监测方法包括获取卫星遥感影像数据；对卫星遥感影像数据进行解译，以提取卫星遥感影像数据所反映的地表特征数据；以及通过地表特征数据获取小煤窑的监测数据。进一步地，在获取卫星遥感影像数据之后，以及在对卫星遥感影像数据进行解译之前，上述方法还包括获取基础数据；以及利用基础数据对卫星遥感影像数据进行几何纠正处理。进一步地，在利用基础数据对卫星遥感影像数据进行几何纠正处理之后，上述方法还包括对纠正好的卫星遥感影像数据进行图像融合处理以增强卫星遥感影像数据的空间分辨率和光谱信息；以及对增强后的卫星遥感影像数据进行匀色处理。进一步地，对卫星遥感影像数据进行解译，以提取卫星遥感影像数据所反映的地表特征数据包括提取卫星遥感影像数据所反映的地面塌陷信息；和/或提取卫星遥感影像数据所反映的地裂缝信息。进一步地，通过地表特征数据获取小煤窑的监测数据包括预先对小煤窑所产生的地表特征进行分析；利用分析后的数据获取小煤窑所产生的地表特征反映在卫星遥感影像数据上的差异特征；以及通过差异特征在卫星遥感影像数据中获取与小煤窑相关的信肩、O
进一步地，通过差异特征在卫星遥感影像数据中获取与小煤窑相关的信息包括利用不同的地表特征在遥感影像上反映的波谱信息不同，对卫星遥感影像数据上的特征要素进行分析，以确定小煤窑的位置和分布范围。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种小煤窑监测装置。该装置用于执行本发明提供的任意一种小煤窑监测方法。根据本发明的一种小煤窑监测装置包括第一获取模块，用于获取卫星遥感影像数据；提取模块，用于对卫星遥感影像数据进行解译，以提取卫星遥感影像数据所反映的地表特征数据；以及监测模块，用于通过地表特征数据获取小煤窑的监测数据。进一步地，上述装置还包括第二获取模块，用于获取基础数据；以及纠正模块，用于利用基础数据对卫星遥感影像数据进行几何纠正处理。
进一步地，上述装置还包括增强模块，用于对纠正好的卫星遥感影像数据进行图像融合处理以增强卫星遥感影像数据的空间分辨率和光谱信息；以及匀色模块，用于对增强后的卫星遥感影像数据进行匀色处理。进一步地，提取模块包括第一提取子模块，用于提取卫星遥感影像数据所反映的地面塌陷信息；和/或第二提取子模块，用于提取卫星遥感影像数据所反映的地裂缝信息。进一步地，监测模块包括分析子模块，用于预先对小煤窑所产生的地表特征进行分析；第一获取子模块，用于利用分析后的数据获取小煤窑所产生的地表特征反映在卫星遥感影像数据上的差异特征；以及第二获取子模块，用于通过差异特征在卫星遥感影像数据中获取与小煤窑相关的信息。进一步地，第二获取子模块用于利用不同的地表特征在遥感影像上反映的波谱信息不同，对卫星遥感影像数据上的特征要素进行分析，以确定小煤窑的位置和分布范围。为了实现上述目的，根据本发明的再一方面，提供了一种数据处理设备，该数据处理设备包括本发明的任一种小煤窑监测装置。通过本发明，由于采用对卫星获取的遥感影像数据进行处理，获得小煤窑的监测数据的方法，从而解决了现有了技术中的小煤窑监测方法难以达到快速准确的调查需求的问题，进而达到了快速准确对小煤窑进行监测的效果。


构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I是根据本发明实施例的小煤窑监测装置的结构框图；图2是根据本发明第一优选实施例的小煤窑监测装置的结构框图；图3是根据本发明第二优选实施例的小煤窑监测装置的结构框图；图4a至4c是根据本发明第三优选实施例的小煤窑监测装置的结构框5是根据本发明第四优选实施例的小煤窑监测装置的结构框图；图6是根据本发明实施例的小煤窑监测方法的流程图；以及图7是根据本发明优选实施例的小煤窑监测方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 本发明实施例提供了一种小煤窑监测装置。 图I是根据本发明实施例的小煤窑监测装置的结构框图。如图I所示，该小煤窑监测装置包括第一获取模块11、提取模块12和监测模块13。第一获取模块11用于获取卫星遥感影像数据。提取模块12用于对卫星遥感影像数据进行解译，以提取卫星遥感影像数据所反映的地表特征数据。监测模块13用于通过地表特征数据获取小煤窑的监测数据。在本实施例中，通过对卫星获取的遥感影像数据进行处理，获得小煤窑的监测数据，达到了快速准确对小煤窑进行监测的效果。图2是根据本发明第一优选实施例的小煤窑监测装置的结构框图。该实施例可以作为上述实施例的优选实施方式。如图2所示，该小煤窑监测装置除了包括第一获取模块11、提取模块12和监测模块13之外，还包括第二获取模块14和纠正模块15。第二获取模块14用于获取基础数据。纠正模块15用于利用基础数据对卫星遥感影像数据进行几何纠正处理。在该实施例中，通过对卫星遥感影像数据进行几何纠正处理，使卫星遥感影像数据更加准确，从而可以达到更准确的检测结果。图3是根据本发明第二优选实施例的小煤窑监测装置的结构框图。该实施例可以作为上述实施例的优选实施方式。如图3所示，该小煤窑监测装置除了包括第一获取模块11、提取模块12和监测模块13之外，还包括增强模块16和匀色模块17。增强模块16用于对纠正好的卫星遥感影像数据进行图像融合处理以增强卫星遥感影像数据的空间分辨率和光谱信息。匀色模块17用于对增强后的卫星遥感影像数据进行匀色处理。在该实施例中，通过对纠正好的卫星遥感影像数据进行图像融合处理和匀色处理，使卫星遥感影像数据更加准确，从而可以达到更准确的检测结果。图4是根据本发明第三优选实施例的小煤窑监测装置的结构框图。该实施例可以作为上述实施例的优选实施方式。如图4a、4b和4c所示，该小煤窑监测装置包括第一获取模块11、提取模块12和监测模块13，其中，提取模块12包括第一提取子模块122和/或第二提取子模块124。第一提取子模块122用于提取卫星遥感影像数据所反映的地面塌陷信息。第二提取子模块124用于提取卫星遥感影像数据所反映的地裂缝信息。在该实施例中，结合地面塌陷信息和地裂缝信息确定小煤窑的影响范围，提高了小煤窑监测的精度。图5是根据本发明第四优选实施例的小煤窑监测装置的结构框图。该实施例可以作为上述实施例的优选实施方式。
如图5所示，该小煤窑监测装置包括第一获取模块11、提取模块12和监测模块13，其中，监测模块13包括分析子模块132、第一获取子134和第二获取子模块136。分析子模块132用于预先对小煤窑所产生的地表特征进行分析。第一获取子模块134用于利用分析后的数据获取小煤窑所产生的地表特征反映在卫星遥感影像数据上的差异特征。第二获取子模块136用于通过差异特征在卫星遥感影像数据中获取与小煤窑相关的彳目息。在该实施例中，通过分析卫 星遥感影像数据上的差异特征，获取与小煤窑相关的信息，该方法通过计算机的数据处理，排除人的主观因素，得到了更加客观准确的小煤窑相关的彳目息。优选地，第二获取子模块136用于利用不同的地表特征在遥感影像上反映的波谱信息不同，对卫星遥感影像数据上的特征要素进行分析，以确定小煤窑的位置和分布范围。在该实施例中，通过不同的地表特征在遥感影像上反映的不同波谱信息，对卫星遥感影像数据上的特征要素进行分析，以确定小煤窑的位置和分布范围，该方法相比于野外实地的勘测，避免了不同地理环境对勘测的影响，提高了勘测的精度。本发明实施例提供了一种数据处理设备，该数据处理设备可以包括本发明提供的任意一种小煤窑监测装置，或者，使得该小煤窑监测装置运行于该数据处理设备之上，以使得该数据处理设备能够获取高分辨率卫星遥感影像数据，并结合获取的卫星遥感影像数据和煤层地质资料进行遥感解译综合分析，以确定小煤窑产生的地质环境影响区域，进而，达到对小煤窑进行监测的目的。相比于现有技术的人工野外勘探，该设备能够对卫星遥感数据进行快速全面的分析以得到与小煤窑相关的监测数据，同时由于整个监测过程的数据处理都能够在计算机上实现，因此，监测结果更加客观和准确。监测结果还可以为矿区安全生产提供可靠的技术依据，或者作为矿山地质环境监测和评估的重要技术手段。上述卫星遥感影像数据可以是光学卫星遥感影像数据。本发明实施例还提供了一种小煤窑监测方法，该方法可以基于上述的小煤窑监测装置来执行。图6是根据本发明实施例的小煤窑监测方法的流程图。如图6所示，该小煤窑监测方法包括如下的步骤S602至步骤S606。步骤S602，获取卫星遥感影像数据。高分辨率卫星遥感对待测区域进行扫描后，会生成高分辨率的卫星遥感数据。在本实施例中，卫星遥感数据的空间分辨率优于I米，如worldview卫星遥感数据。为了达到影像数据精确定位的效果，在获取卫星遥感影像数据之后，还可以搜集一些基础数据然后利用基础数据对卫星遥感影像数据进行几何纠正处理，这里所说的基础数据资料主要包括大比例尺地形图、数字高程模型(DEM)和已有控制点等资料。为了进一步提高影像的视觉效果和地理定位精度，可以进行图像融合和匀色的处理，例如在利用基础数据对卫星遥感影像数据进行几何纠正处理之后，对纠正好的卫星遥感影像数据进行图像融合处理以增强卫星遥感影像数据的空间分辨率和光谱信息，然后对增强后的卫星遥感影像数据进行匀色处理。经过这些处理，可以增强影像空间分辨率和光谱信息，而且使整幅影像达到色彩均衡、明暗反差适中和纹理清晰的效果。
步骤S604，对卫星遥感影像数据进行解译，以提取卫星遥感影像数据所反映的地表特征数据。由于不同的地表特征在遥感影像上反映的波谱信息不同，即不同地表特征在影像上的表现的特征不同，如纹理特征、亮度对比、色彩差异以及几何形状等，因此，在接收到卫星遥感影像数据后，可以通过人机交互的方式对卫星遥感影像进行解译，具体包括对遥感影像上的纹理特征、亮度对比、色彩差异以及几何形状等特征要素进行综合分析。优选地，步骤S604可以包括以下的步骤S6042和步骤S6044。步骤S6042，提取卫星遥感影像数据所反映的地面塌陷信息。步骤S6044，提取卫星遥感影像数据所反映的地裂缝信息。在执行步骤S604时，既可以单独执行步骤S6042或步骤S6044，也可以对两个步骤都执行。由于小煤窑所在区域会产生地面塌陷，该地面塌陷会引起周边地表拉裂，通过该周边地表拉裂以及以往的煤层开采地质资料，可以初步确定小煤窑开采对于矿山环境的影响范围，为小煤窑调查监测提供客观依据。根据上述对遥感影像上的纹理特征、亮度对比、色彩差异以及几何形状等特征要素进行综合分析得到的分析结果可以设置地面塌陷、地面漏斗以及地裂缝的遥感解译标识，然后通过设置的遥感解译标识，可以采集到整个区域的遥感影像中的地面塌陷、地面漏斗和地裂缝等地表特征信息，通过地面塌陷信息、地面漏斗信息和地裂缝信息的至少之一对小煤窑的影响范围进行确定，提高了确定的精度。同时，地面塌陷信息和地裂缝信息等，结合高分辨率卫星遥感数据的综合解译成果，可以确定重点区域，从而确定小煤窑的影响范围。在此基础上，对塌陷漏斗和沉降带周边拉裂地表特征的遥感解译分析，将该分析结果结合以往的煤层开采的裁决工程图、地质图等地质资料，排除一些干扰信息，可以最终确定小煤窑开采对于矿山环境的影响范围。步骤S606，通过地表特征数据获取小煤窑的监测数据。优选地，步骤S606可以包括步骤S6062至步骤S6066。步骤S6062，预先对小煤窑所产生的地表特征进行分析。步骤S6064，利用分析后的数据获取小煤窑所产生的地表特征反映在卫星遥感影像数据上的差异特征。步骤S6066，通过差异特征在卫星遥感影像数据中获取与小煤窑相关的信息。例如，利用不同的地表特征在遥感影像上反映的波谱信息不同，对卫星遥感影像数据上的特征要素进行分析，以确定小煤窑的位置和分布范围。该方法相比于野外实地的勘测，避免了不同地理环境对勘测的影响，提高了勘测的精度。在以上三个步骤中，通过分析卫星遥感影像数据上的差异特征，获取与小煤窑相关的信息，该方法通过计算机的数据处理，排除人的主观因素，得到了更加客观准确的小煤窑相关的信息。
本实施例利用高分辨率卫星遥感影像数据，由于小煤窑产生的特殊的地面特征反映在遥感影像中会有特征信息，通过遥感影像解译提取出这一特征信息，分析出地面塌陷的分布范围，根据地面塌陷类型和塌陷强度，再结合煤层地质资料，综合预测小煤窑所在的位置及影响范围。
图7是根据本发明优选实施例的小煤窑监测方法的流程图，综上所述，在本实施例中，高分辨率卫星遥感对待测区域进行扫描，生成高分辨率卫星遥感数据。小煤窑监测设备获取来自上述卫星的高分辨率卫星遥感数据后，结合基础数据资料，进行数字图像处理，从而初步确定小煤窑的位置和分布范围，再结合以往地质资料进行综合分析，确定小煤窑影响范围，最终编制小煤窑遥感调查监测报告。本发明实施例通过对卫星获取的遥感影像数据进行处理，获得小煤窑的监测数据，达到了快速准确对小煤窑进行监测的效果。
相比现有技术，本发明实施例具有以下优点。1，通过本发明实施例，能够及时准确、全面深入地查明小煤窑的数量位置以及地下开采影响范围，为煤矿安全生产提供技术支持。2，本发明实施例获取的卫星数据准确、定位精度高、现势性强，分析过程客观而且数据读取直观。3，采用本发明实施例，避免勘测工作中的人身危险，为勘测人员的安全提供保障。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种小煤窑监测方法，其特征在于，包括 获取卫星遥感影像数据； 对所述卫星遥感影像数据进行解译，以提取所述卫星遥感影像数据所反映的地表特征数据；以及 通过所述地表特征数据获取小煤窑的监测数据。
2.根据权利要求I所述的小煤窑监测方法，其特征在于，在获取卫星遥感影像数据之后，以及在对所述卫星遥感影像数据进行解译之前，所述方法还包括 获取基础数据；以及 利用所述基础数据对所述卫星遥感影像数据进行几何纠正处理。
3.根据权利要求2所述的小煤窑监测方法，其特征在于，在利用所述基础数据对所述卫星遥感影像数据进行几何纠正处理之后，所述方法还包括 对纠正好的卫星遥感影像数据进行图像融合处理以增强所述卫星遥感影像数据的空间分辨率和光谱信息；以及 对增强后的卫星遥感影像数据进行匀色处理。
4.根据权利要求I所述的小煤窑监测方法，其特征在于，对所述卫星遥感影像数据进行解译，以提取所述卫星遥感影像数据所反映的地表特征数据包括 提取所述卫星遥感影像数据所反映的地面塌陷信息；和/或 提取所述卫星遥感影像数据所反映的地裂缝信息。
5.根据权利要求I所述的小煤窑监测方法，其特征在于，通过所述地表特征数据获取小煤窑的监测数据包括 预先对小煤窑所产生的地表特征进行分析； 利用分析后的数据获取所述小煤窑所产生的地表特征反映在所述卫星遥感影像数据上的差异特征；以及 通过所述差异特征在卫星遥感影像数据中获取与所述小煤窑相关的信息。
6.根据权利要求5所述的小煤窑监测方法，其特征在于，通过所述差异特征在卫星遥感影像数据中获取与所述小煤窑相关的信息包括利用不同的地表特征在遥感影像上反映的波谱信息不同，对所述卫星遥感影像数据上的特征要素进行分析，以确定小煤窑的位置和分布范围。
7.一种小煤窑监测装置，其特征在于，包括 第一获取模块，用于获取卫星遥感影像数据； 提取模块，用于对所述卫星遥感影像数据进行解译，以提取所述卫星遥感影像数据所反映的地表特征数据；以及 监测模块，用于通过所述地表特征数据获取小煤窑的监测数据。
8.根据权利要求7所述的小煤窑监测装置，其特征在于，还包括 第二获取模块，用于获取基础数据；以及 纠正模块，用于利用所述基础数据对所述卫星遥感影像数据进行几何纠正处理。
9.根据权利要求8所述的小煤窑监测装置，其特征在于，还包括 增强模块，用于对纠正好的卫星遥感影像数据进行图像融合处理以增强所述卫星遥感影像数据的空间分辨率和光谱信息；以及匀色模块，用于对增强后的卫星遥感影像数据进行匀色处理。
10.根据权利要求7所述的小煤窑监测装置，其特征在于，所述提取模块包括 第一提取子模块，用于提取所述卫星遥感影像数据所反映的地面塌陷信息；和/或 第二提取子模块，用于提取所述卫星遥感影像数据所反映的地裂缝信息。
11.根据权利要求7所述的小煤窑监测装置，其特征在于，所述监测模块包括 分析子模块，用于预先对小煤窑所产生的地表特征进行分析； 第一获取子模块，用于利用分析后的数据获取所述小煤窑所产生的地表特征反映在所述卫星遥感影像数据上的差异特征；以及 第二获取子模块，用于通过所述差异特征在卫星遥感影像数据中获取与所述小煤窑相关的彳目息。
12.根据权利要求11所述的小煤窑监测装置，其特征在于，所述第二获取子模块用于利用不同的地表特征在遥感影像上反映的波谱信息不同，对所述卫星遥感影像数据上的特征要素进行分析，以确定小煤窑的位置和分布范围。
13.一种数据处理设备，其特征在于，包括权利要求7至12中任一项所述的小煤窑监测>j-U ρ α装直。
全文摘要
本发明公开了一种小煤窑监测方法及装置和数据处理设备，该小煤窑监测方法包括获取卫星遥感影像数据；对卫星遥感影像数据进行解译，以提取卫星遥感影像数据所反映的地表特征数据；以及通过地表特征数据获取小煤窑的监测数据。通过本发明，达到了快速准确对小煤窑进行监测的效果。
文档编号G01V8/02GK102621591SQ201210092039
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者孟淑英, 张志峰, 张敦芳, 李程, 王瑞国, 白璐, 赵福明 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