热红外传感技术在煤田火区勘查中的应用研究

郭跃成

摘 要：本文通过梳理相关热红外线传感技术文献，探讨其才煤田火区勘查中的应用实践价值，利用多尺度、多时相的热红外遥感技术分析煤田火区地表热异常信息提取，实验验证和应用；燃煤热异常的动态监测、分析，结合地理信息系统的空间叠加GPS野外测量等现代手段，有效地利用热红外遥感技术在煤田勘探。

关键词：煤田火区；动态监测；热红外传感；勘查

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

1 引言

根据相关文献，经过近三百年研究煤矿火灾，从煤炭本身开始研究领域扩展到多领域的综合研究，技术和研究方法也逐渐趋向多元化，访问数据和硬件条件也逐步从定性描述上升到定量研究、粗糙度和表面热研究方法引入到各种各样的方法从一个单一的研究，结合煤田异常的研究和验证，对能源安全、生态环境安全和煤矿火灾等问题也进行了一系列的研究。煤炭火灾信息遥感提取。

2 热红外传感技术的应用价值

机制研究中，通过试验与多尺度归一化，多时相遥感数据，结合地面观测数据和数字高程模型（DEM）实地调查干扰因素可以减少地形表面的太阳辐射温度图像，类似煤提取热异常的热异常的多时相卫星热红外遥感传感的井下煤炭自燃引起的。从工程研究和多尺度热红外遥感信息提取技术的实际应用可提高灭火效率，煤炭消防工程，提高动态监测及灭火煤田的能力評价，为煤炭工程规划有直接的指导意义；资源和环境保护，有直接现实意义：有利于民生；在一个典型的新疆煤田为研究区，也有在其他国家和地区的地下煤火研究具有一定的参考价值。

3 煤田火区信息提取现状

3.1 数据来源

煤炭火灾信息的数据应用阶段种类繁多，主要包括卫星热红外遥感数据、机载热红外卫星数据和高空间分辨率多光谱数据。卫星热红外遥感的低分辨率的数据，但采集简单方便，具有动态监测的研究具有广泛的应用前景；航空热红外遥感数据分辨率更高，但是很难得到，成本更昂贵，但校准是困难的；星载高分辨率数据清晰，获取相对容易，由于煤矿井下煤炭自燃火灾监测中取得较好的效果，表面特征，利用可见光波段的变化。另外，也有学者从煤的火灾信息中提取雷达数据和电磁波，但在这一阶段的研究成果较少。

3.2 表面温度反演与验证

基于Landsat、TM和ETM数据的遥感反演算法主要有单窗算法、一般单通道算法和文本格算法。相比之下，地表温度反演算法已经比较成熟，但在对煤表面温度反演的各种方法进行对比分析的基础上，实测数据验证了算法的最佳选择。准确的反演结果对煤火损失估算和煤火工程造价预算有较大影响。优化算法的选择受多种因素的影响，存在一定的区域。因此，算法的扩展还需要进一步的实验和验证。

3.3 煤火灾阈值提取

煤炭火灾信息提取过程中的一个重点是提取科学的和合理的阈值之间的煤火和非火区。现阶段有试算法、淘汰法和统计法。越来越多的国内外学者的这一年，都有优点和缺点，尽量使用排除煤炭数据的方法，最终提取结果应该更准确，但推广力度不够；不需要测量方法和统计数据，但结果有一些误差，但有很强的推广作用。因此，煤着火阈值的提取将是今后研究的难点和重点。

3.4 矿区火灾监测

遥感图像动态监测在许多领域得到了广泛的应用，取得了良好的效果。但多时相遥感图像火灾动态监测中的应用受到诸多因素的影响，多时相图像比较原则，缺乏标准，所以多时相遥感图像等客观因素对监测结果的消除是非常重要的火灾动态监测精度，但它是很难在这个阶段不图像预处理的一种好方法。它只能用于多时态遥感图像数据的归一化处理。

4 地下煤火热异常信息提取及其动态监测研究

现阶段在新疆矿区的基础上，将各种方法和技术在研究区的适用性进行验证，最终将一套技术规范合理地推广到了中国西北部和新疆煤田火区。不同的时区的图像与多时相遥感图像分割方法使用简单化一定的相似性，对整个新疆地区的最佳密度分为背景区，严重的煤矿区和煤炭严重区三类。而分类结果具有高分辨率和高精度的世界观II DEM叠加产生的三维可视化效果，图像的发生和发展趋势可以更直观地获取煤田。在过去的21年里1990-2011新疆矿区煤田火灾在时间和空间上的动态变化的动态监测研究、新疆矿区地下煤火增长在这21年中迅速找到，已经呈现出恶化的趋势，特别是10次恶化率后，煤炭严重膨胀速度区煤和严重的地区约3-4年前的10倍。通过本技术方案的远程传感检测和新疆煤田火区地表热异常信息提取，可以防火烧煤表面的热异常信息更准确的方位和面积的分布，具有一定的现实意义的早期预警和工程实施煤田灭火。

5 结论与展望

在热红外遥感数据源的当前阶段是相对稀缺的，容易得到的也有一定的局限性，时间和空间分辨率，是热红外遥感数据使用航空热红外遥感数据获取的成本更昂贵，因此今后如何找到一个有效的热红外遥感数据在火在煤田地表温度反演的重要意义。对于现有的热红外遥感数据，地表温度反演算法已经比较成熟，不同的算法针对不同的区域、不同的条件，反演结果的差异还有待进一步探讨。由于表面温度测量数据的局限性，其结果在一定程度上不具有代表性。在地表温度反演过程的同时，估计误差，表面大气参数、地表覆盖分类错误的热惯性和表面发射率的估计误差和其他因素的不同岩石类型的使用各种算法的地下煤火区地表温度反演的多，还需要进一步的研究和探讨。在煤火表面热异常监测方面，由于气象条件的不一致，遥感图像采集、图像采集时的表面温度和图像采集的背景时间，图像序列可以导致较长的时间小于。所以，如果你想消除这些因素对地表热异常信息提取的影响，我们需要研究归一化热红外遥感数据，进一步地表热力异常，准确和长时间序列的热红外遥感数据提取的动态监测，发生发展的客观准确的煤炭火监督和煤田灭火工程实施科学指导的认识。

参考文献：

[1]公茂旭，陈加更，吕国庆.承压含水层自身性质对地表沉陷的影响规律[J].煤矿安全，2013（02）.

[2]许凯.固体充填综采地表沉陷规律研究[J].煤矿安全，2013（04）.endprint