采煤塌陷动态监测及其对城市扩展影响的研究——以开滦煤矿为例

摘要

我国是世界上煤炭产量最大的国家，2006年煤炭产量达到22亿吨，预计到2010年煤炭产量将达到26亿吨。伴随我国采煤事业的迅速发展，许多地区出现了十分严重的地面塌陷。因此，利用RS和GIS技术，对采煤塌陷区进行监测得到塌陷区的塌陷信息并且分析了塌陷产生的影响，这样就可以给政府决策部门提供重要的参考价值。 本文以唐山市开滦煤矿为例，利用RS和GIS技术，得到唐山开滦煤矿14年以来的塌陷信息，全面分析了开滦煤矿塌陷发展的状况；同时利用提取出的28年的唐山市建成区的信息，重点分析了采煤塌陷对唐山市城市扩展影响。主要研究内容如下： (1)首先分析了采煤塌陷的成因、塌陷的三种模式、塌陷对水文环境的影响、影响塌陷的因素，然后分析了采煤塌陷积水的成因和影响因素，进而提出了塌陷积水在采煤塌陷时空监测中的作用； (2)选取TM/ETM/ASTER三种传感器6个时相时间跨度达14年的遥感数据。在全面分析矿区各种地物光谱特征的基础上，发现煤炭和水体产生了异物同谱的现象，在综合分析各种水体信息提取方法的基础上，利用归一化差异水体指数(NDW工)提取出TM/ETM图像中的水体信息，解决了煤炭和水体异物同谱的问题： (3)在水体信息提取的过程中发现基于TM/ETM的NDWI在ASTER图像中提取水体信息已经失效。因此在全面分析ASTER数据不同地物的光谱特征后，提出了基于ASTER数据的归一化差异水体指数NDWIASTER1.4；并且利用这一指数进行水体信息的提取，发现这是一种简单易行、结果客观、有效的提取水体的方法； (4)从得到的6个时相的水体信息中剔除水库、天然湖泊和其它非塌陷形成的水体，得到研究区6个时相的塌陷积水信息；结合开滦煤矿矿区分布图，利用ARCGIS强大的空间分析功能得到开滦煤矿10个矿区14年以来的积水动态变化信息。在此基础上全面分析开滦煤矿塌陷的发展状况； (5)从4个时相的MSS、TM、CBERS-2遥感图像，提取出唐山市28年来建成区的信息，对4个时期城市建成区的扩展进行了全面分析，并且将CBERS-2B HR高分辨率遥感图像成功的应用在唐山市城市扩展分析中去。然后从地质灾害的角度，重点分析了采煤塌陷这种地质灾害对唐山市城市扩展的影响，最后针对唐山市以后的城市发展提出了建议。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1研究背景

1.2国内外研究现状和存在问题

1.2.1国内外研究现状

1.2.2存在的问题

1.3本文的主要研究内容

1.4技术路线

本章小结

第2章利用塌陷积水信息监测采煤塌陷的原理

2.1采煤塌陷的模式

2.2采煤塌陷的影响因素

2.3采煤塌陷对水文环境的影响

2.3.1采煤塌陷对地表水的影响

2.3.2采煤塌陷对包气带水的影响

2.3.3采煤塌陷对地下水的影响

2.4采煤塌陷积水的成因和影响因素

2.5塌陷积水在采煤塌陷时空监测中的作用

2.6利用塌陷积水监测采煤塌陷评价

本章小结

第3章 开滦煤矿采煤塌陷区积水信息的提取方法研究

3.1监测区概况

3.2监测方法

3.2.1遥感图像预处理

3.2.2辐射校正

3.2.3几何校正

3.2.4水体信息提取方法的选取

本章小结

第4章基于ASTER数据的归一化差异水体指数的建立研究

4.1归一化差异水体指数的发展

4.2研究区ASTER光谱特征分析

4.2.1研究区的状况

4.2.2研究区ASTER光谱特征分析

4.3基于ASTER数据的归一化差异水体指数的建立

4.3.1归一化水体指数在ASTER数据中的建立

4.3.2拉伸参数的确定

4.4实验结果分析

4.4.1实验方法

4.4.2分类结果分析

本章小结

第5章开滦煤矿采煤塌陷动态分析

5.1各个矿区积水信息的获取

5.2采煤塌陷动态分析

本章小结

第6章采煤塌陷对唐山市城市扩展影响研究

6.1唐山市城市边界信息提取

6.1.1研究区概况

6.1.2数据来源

6.1.3遥感图像预处理

6.1.4唐山市城市边界提取方法的选取和提取

6.2唐山市城市扩展空间分析

6.2.1城市扩展面积、速率

6.2.2城市扩展的方向

6.3地质灾害对唐山市城市扩展的影响

6.3.1采煤塌陷对唐山市城市扩展的影响

6.3.2岩溶塌陷对唐山市城市扩展影响

6.3.3地震对唐山市城市扩展影响

6.4地质灾害对唐山市城市扩展的水平和垂直影响

6.4.1地质灾害对唐山市城市扩展的水平影响

6.4.2地质灾害对唐山市城市扩展的垂直影响

6.5针对地质灾害对唐山城市扩展影响所采用的相应对策

本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文