熱紅外傳感技術在煤田火區勘查中的應用研究

郭躍成

摘 要：本文通過梳理相關熱紅外線傳感技術文獻，探討其才煤田火區勘查中的應用實踐價值，利用多尺度、多時相的熱紅外遙感技術分析煤田火區地表熱異常信息提取，實驗驗證和應用；燃煤熱異常的動態監測、分析，結合地理信息系統的空間疊加GPS野外測量等現代手段，有效地利用熱紅外遙感技術在煤田勘探。

關鍵詞：煤田火區；動態監測；熱紅外傳感；勘查

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.078

1 引言

根據相關文獻，經過近三百年研究煤礦火災，從煤炭本身開始研究領域擴展到多領域的綜合研究，技術和研究方法也逐漸趨向多元化，訪問數據和硬件條件也逐步從定性描述上升到定量研究、粗糙度和表面熱研究方法引入到各種各樣的方法從一個單一的研究，結合煤田異常的研究和驗證，對能源安全、生態環境安全和煤礦火災等問題也進行了一系列的研究。煤炭火災信息遙感提取。

2 熱紅外傳感技術的應用價值

機制研究中，通過試驗與多尺度歸一化，多時相遙感數據，結合地面觀測數據和數字高程模型（DEM）實地調查干擾因素可以減少地形表面的太陽輻射溫度圖像，類似煤提取熱異常的熱異常的多時相衛星熱紅外遙感傳感的井下煤炭自燃引起的。從工程研究和多尺度熱紅外遙感信息提取技術的實際應用可提高滅火效率，煤炭消防工程，提高動態監測及滅火煤田的能力評價，為煤炭工程規劃有直接的指導意義；資源和環境保護，有直接現實意義：有利于民生；在一個典型的新疆煤田為研究區，也有在其他國家和地區的地下煤火研究具有一定的參考價值。

3 煤田火區信息提取現狀

3.1 數據來源

煤炭火災信息的數據應用階段種類繁多，主要包括衛星熱紅外遙感數據、機載熱紅外衛星數據和高空間分辨率多光譜數據。衛星熱紅外遙感的低分辨率的數據，但采集簡單方便，具有動態監測的研究具有廣泛的應用前景；航空熱紅外遙感數據分辨率更高，但是很難得到，成本更昂貴，但校準是困難的；星載高分辨率數據清晰，獲取相對容易，由于煤礦井下煤炭自燃火災監測中取得較好的效果，表面特征，利用可見光波段的變化。另外，也有學者從煤的火災信息中提取雷達數據和電磁波，但在這一階段的研究成果較少。

3.2 表面溫度反演與驗證

基于Landsat、TM和ETM數據的遙感反演算法主要有單窗算法、一般單通道算法和文本格算法。相比之下，地表溫度反演算法已經比較成熟，但在對煤表面溫度反演的各種方法進行對比分析的基礎上，實測數據驗證了算法的最佳選擇。準確的反演結果對煤火損失估算和煤火工程造價預算有較大影響。優化算法的選擇受多種因素的影響，存在一定的區域。因此，算法的擴展還需要進一步的實驗和驗證。

3.3 煤火災閾值提取

煤炭火災信息提取過程中的一個重點是提取科學的和合理的閾值之間的煤火和非火區。現階段有試算法、淘汰法和統計法。越來越多的國內外學者的這一年，都有優點和缺點，盡量使用排除煤炭數據的方法，最終提取結果應該更準確，但推廣力度不夠；不需要測量方法和統計數據，但結果有一些誤差，但有很強的推廣作用。因此，煤著火閾值的提取將是今后研究的難點和重點。

3.4 礦區火災監測

遙感圖像動態監測在許多領域得到了廣泛的應用，取得了良好的效果。但多時相遙感圖像火災動態監測中的應用受到諸多因素的影響，多時相圖像比較原則，缺乏標準，所以多時相遙感圖像等客觀因素對監測結果的消除是非常重要的火災動態監測精度，但它是很難在這個階段不圖像預處理的一種好方法。它只能用于多時態遙感圖像數據的歸一化處理。

4 地下煤火熱異常信息提取及其動態監測研究

現階段在新疆礦區的基礎上，將各種方法和技術在研究區的適用性進行驗證，最終將一套技術規范合理地推廣到了中國西北部和新疆煤田火區。不同的時區的圖像與多時相遙感圖像分割方法使用簡單化一定的相似性，對整個新疆地區的最佳密度分為背景區，嚴重的煤礦區和煤炭嚴重區三類。而分類結果具有高分辨率和高精度的世界觀II DEM疊加產生的三維可視化效果，圖像的發生和發展趨勢可以更直觀地獲取煤田。在過去的21年里1990-2011新疆礦區煤田火災在時間和空間上的動態變化的動態監測研究、新疆礦區地下煤火增長在這21年中迅速找到，已經呈現出惡化的趨勢，特別是10次惡化率后，煤炭嚴重膨脹速度區煤和嚴重的地區約3-4年前的10倍。通過本技術方案的遠程傳感檢測和新疆煤田火區地表熱異常信息提取，可以防火燒煤表面的熱異常信息更準確的方位和面積的分布，具有一定的現實意義的早期預警和工程實施煤田滅火。

5 結論與展望

在熱紅外遙感數據源的當前階段是相對稀缺的，容易得到的也有一定的局限性，時間和空間分辨率，是熱紅外遙感數據使用航空熱紅外遙感數據獲取的成本更昂貴，因此今后如何找到一個有效的熱紅外遙感數據在火在煤田地表溫度反演的重要意義。對于現有的熱紅外遙感數據，地表溫度反演算法已經比較成熟，不同的算法針對不同的區域、不同的條件，反演結果的差異還有待進一步探討。由于表面溫度測量數據的局限性，其結果在一定程度上不具有代表性。在地表溫度反演過程的同時，估計誤差，表面大氣參數、地表覆蓋分類錯誤的熱慣性和表面發射率的估計誤差和其他因素的不同巖石類型的使用各種算法的地下煤火區地表溫度反演的多，還需要進一步的研究和探討。在煤火表面熱異常監測方面，由于氣象條件的不一致，遙感圖像采集、圖像采集時的表面溫度和圖像采集的背景時間，圖像序列可以導致較長的時間小于。所以，如果你想消除這些因素對地表熱異常信息提取的影響，我們需要研究歸一化熱紅外遙感數據，進一步地表熱力異常，準確和長時間序列的熱紅外遙感數據提取的動態監測，發生發展的客觀準確的煤炭火監督和煤田滅火工程實施科學指導的認識。

參考文獻：

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