试议规律煤矿沉陷区地表覆被时空变化规律

论文导读：植被冠层NDVI均值的峰值呈逐年增涨走势，年平均净增6.2%，符合该地区森林生物量蓄积规律。而典型工作面上方的开采沉陷区在采前NDVI均值的峰值呈增加走势，回采当年即呈下降走势，9个典型工作面年均降幅7.2%，最大年降幅达37.3%。（2）沉陷区NDVI变化与采矿活动具有时间相关性，沉陷区开采前植被指数相对稳定，开采后的植被指数变化有
摘要：随着煤炭资源开采量的逐年增加，由此引发的矿区生态破坏和环境污染不足愈来愈严重，这对矿区经济的可持续进展构成巨大威胁。如何较准确地掌握综采放顶煤在不同地质采矿条件下地表沉陷变化规律、煤矿沉陷区地表覆被时空变化规律以及二者的相关联系，成为当前探讨的重要课题，以期为本地及类似矿区煤炭开采、采动损害治理、矿区生态环境恢复治理提供论述依据和技术支持。本论文以潞安集团长治矿区3种土岩类型7个生产矿井为探讨对象，运用Landsat-7ETM+、SPOT2/4，GTOPO30DEM、SRTM DEM，1/25万数字地图，AutoCAD采掘工程平面图以及地表移动观测站资料，进行遥感数据预处理和多源数据的整合，实验开采沉陷信息与遥感地物反射信息、相位变化信息等多源多时相信息的协同处理，对煤矿沉陷区地表覆被指数的时空变化进行定量探讨。1.根据对不同地质采矿条件的浅析，把实验探讨区分为3种类型，即厚表土厚基岩型（屯留矿、常村矿）、厚表土薄基岩型（司马矿）、薄表土厚基岩型（王庄矿、五阳矿、漳村矿）。分别以五阳矿、司马矿、屯留矿为例，对矿区综采放顶煤条件下的3种开采沉陷方式的地表移动变形进行实测浅析，得到不同开采方式下的地表沉陷、土地破坏的基本变化规律，为沉陷区地表覆被变化探讨提供基础数据。2.选取符合遥感数据时间空间范围的9个典型工作面，针对煤矿沉陷区进行多时相遥感地表覆被的影像数据处理。首先浅析典型工作面的地质采矿条件，确定开采沉陷区和非沉陷区，根据实测的岩移预计参数对典型工作面进行开采沉陷预计。然后利用2004年11月-2007年4月间7个时相的SPOT2/4卫星遥感影像数据，经大气校正和波段运算得到9个典型工作面在地表沉陷前后覆被的NDVI采样均值，并用傅里叶拟合策略获得2004-2007年间典型工作面48个月的NDVI变化特点曲线。3.进行沉陷区开采前后、沉陷区与非沉陷区多时相归一化植被指数NDVI提取，获得矿区地表覆被与开采沉陷影响的时空变化规律。探讨表明：植被指数变化与典型工作面的开采沉陷情况体现出较强的时空相关性。（1）实验区地表NDVI变化与采矿活动具有空间相关性，非沉陷区的植被冠层NDVI均值的峰值呈逐年增涨走势，年平均净增6.2%，符合该地区森林生物量蓄积规律。而典型工作面上方的开采沉陷区在采前NDVI均值的峰值呈增加走势，回采当年即呈下降走势，9个典型工作面年均降幅7.2%，最大年降幅达37.3%。（2）沉陷区NDVI变化与采矿活动具有时间相关性，沉陷区开采前植被指数相对稳定，开采后的植被指数变化有一定滞后，随时间递减直至稳定，而后转入上升期。与开采沉陷对地表破坏的初始期、活跃期、衰退期、稳定期的基本规律具有一定的一致性。（3）由于采矿地质条件的不同，不同矿区NDVI的受影响程度有着较大差别。对于厚表土厚基岩类型，其NDVI峰值年平均下降率分别为12.2%、13.3%、19.2%，年均变化量为-14.9%；而对薄表土厚基岩大采深类型，其年均变化率为-10.1%，受损相对较轻。这与不同地质采矿条件下地表破坏程度不同相一致。（4）沉陷区典型工作面NDVI年度积分量ANDVI的时空变化浅析，9个典型工作面年度积分量ANDVI总和，在4年中平均每年减少15.1%，说明开采沉陷对煤矿沉陷区覆被生长情况和生物量积累减弱具有一定的因果联系。其中厚表土厚基岩类型，地表覆被ANDVI积分量平均每年减少12.7%；而薄表土厚基岩类型，其地表覆被ANDVI积分量平均每年减少10.9%。相比较，厚表土厚基岩类型地表覆被破坏程度大于薄表土厚基岩类型。关键词：煤矿沉陷区论文移动变形规律论文地表覆被论文时空变化规律论文归一化植被指数论文NDVI论文ANDVI论文
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摘要5-7
Abstract7-13
1 绪论13-23

1.1 探讨的目的及作用13-14

1.2 国内外探讨进展14-20

1.2.1 国外探讨进展14-17

1.2.2 国内探讨进展17-20

1.3 探讨内容及革新20-21

1.3.1 探讨内容20-21

1.3.2 特点与革新21论文导读：73.4.5开采沉陷裂缝及对建筑物的损害57-593.4.6开采沉陷基本参数59-603.4.7地表移动变形规律603.5本章小结60-634实验区遥感资料的获取与遥感图像的预处理63-794.1实验区遥感数据的获取与其它资料的选取63-714.1.1Landsat7ETM+影像数据63-664.1.2SPOT2/4影像数据66-674.1.31∶25万电子地形图67-694.1.4SRTMD

1.4 本章小结21-23

2 探讨区的选取23-33

2.1 长治探讨区自然地理23-26

2.2 行政区划与矿区分布26-30

2.3 探讨区近况特点30-31

2.4 本章小结31-33

3 矿区开采地表沉陷监测及浅析33-63

3.1 矿区开采沉陷的地质采矿条件及实验区分类33-34

3.2 厚基岩薄表土层地表移动变形监测及浅析--以五阳煤矿为例34-38

3.

2.1 设站工作面地质采矿条件34

3.

2.2 地表移动观测站布设与观测概述34-35

3.

2.3 地表移动变形规律35-38

3.3 薄基岩厚表土层地表移动变形监测及浅析--以司马煤矿为例38-47

3.1 矿区基本情况38

3.2 地质采矿条件38-39

3.3 地表移动观测站布设与观测39-40

3.4 地表移动变形参数40-47

3.5 地表移动变形规律47

3.4 厚表土厚基岩地表移动变形监测及浅析--以屯留煤矿为例47-60

3.4.1 矿井基本情况47

3.4.2 地质和采矿条件47-48

3.4.3 开采沉陷观测站设置与观测48-51

3.4.4 地表移动变形的分布特点51-57

3.4.5 开采沉陷裂缝及对建筑物的损害57-59

3.4.6 开采沉陷基本参数59-60

3.4.7 地表移动变形规律60

3.5 本章小结60-63

4 实验区遥感资料的获取与遥感图像的预处理63-79

4.1 实验区遥感数据的获取与其它资料的选取63-71

4.

1.1 Landsat 7 ETM+影像数据63-66

4.

1.2 SPOT 2/4 影像数据66-67

4.

1.3 1∶25 万电子地形图67-69

4.

1.4 SRTM DEM 影像数据69

4.

1.5 ERS-1/2 卫星与数据介绍69-70

4.

1.6 AutoCAD 采掘工程平面图和井上下对照图70-71

4.2 SPOT 遥感图像的辐射校正71-76

4.3 遥感图像分类76-78

4.

3.1 训练样本的选择和优化76

4.

3.2 分类策略76-77

4.

3.3 分类后处理及精度评价77-78

4.4 本章小结78-79
5 煤矿沉陷区地表覆被的时空变化规律探讨79-111

5.1 矿区土地利用分类与地质灾害遥感调查79-81

5.2 矿区地表覆被指数提取81-92

5.

2.1 开采沉陷区典型工作面选取与沉陷预计81-88

5.

2.2 NDVI 数据采集88-92

5.3 沉陷区 NDVI 时空变化规律探讨92-109
5.

3.1 常村矿（厚表土厚基岩型）NDVI 时空变化浅析92-97

5.

3.2 五阳矿（薄表土厚基岩型）NDVI 时空变化浅析97-101

5.

3.3 漳村矿与王庄矿 NDVI 时空变化浅析101-102

5.

3.4 典型工作面 NDVI 时空变化浅析102-107

5.

3.5 典型工作面 NDVI 年积分量 ANDVI 时空变化浅析107-109

5.4 本章小结109-111
6 结论与展望111-113

6.1 主要结论111-112

6.2 论新点112

6.3 探讨展望112-113

参考文献113-121
作者介绍121-123
学位论文数据集123