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（江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院，江苏 徐州 221116）
【摘要】：煤矿作业过程中的各种灾害事故频繁发生，诸如矿井顶板或底板突水、瓦斯爆炸、地面塌陷和矿井坍塌等灾难数不胜数，给国家和人民带来了巨大的人员和经济损失。本文研究了GIS、遥感技术在煤矿地质灾害预测中的应用，分别介绍了地理信息系统（GIS）和遥感技术的特点，及其预测煤矿地质灾害的方法和原理，对煤矿地质灾害的预测具有一定的指导意义。
【关键词】：GIS；遥感技术；煤矿地质灾害预测
引言
随着社会能源消耗的加剧，煤炭资源的需求量也越来越大，煤矿的开采规模也逐渐扩大，向下挖掘的深度也越来越深，对煤矿周边的生态环境的破坏也更为加深，进而煤矿地质灾害的发生概率也随之增大。在这个大背景之下，研究如何预防煤矿开采过程中的意外事故发生，是广大学者关注的研究热点之一。随着遥感技术的不断发展，GIS和遥感预测方法在煤矿地质灾害的预测中能够起到非常大的作用，根据煤矿周边的地质形貌变化，来预测煤矿地质灾害发生的可能性，这是一项高效、先进的灾害预测手段。
1 .GIS和遥感技术特点
地理信息系统（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）是一種具有空间三维信息的信息系统，通过传感器、计算机、软件程序等软硬件设施，对地理表面空间的地理分布数据进行采集，然后计算机进行运算和分析处理，最后得到详细的地理状况描述。遥感技术是通过卫星或者飞机发射和接收电磁波，从而探测地表的地理形貌特征，能够非常方便地得到地球环境资源信息[1]。在煤矿环境勘探中，遥感技术可以实时、高效快速地获取地面的地理信息，对煤矿工地周边的地质地貌特征进行识别。卫星遥感技术的发展很快，如今的卫星遥感技术不仅探测范围广，而且还可以获得很高分辨率的卫星图像，有些先进的遥感卫星甚至可以形成立体的地貌影像，这给研究人员在辨别煤矿周边区域的不良地质现象提供了很大的帮助。通过处理遥感图片上的光谱特征和纹理特征，可以很快的分辨出图片区域的影响因素，如山体异常现象、地面塌陷、地表水体变化等不良因素，这就有利于研究人员预测煤矿地质灾害的发生，提前给煤矿工作人员预警[2]。
2.应用GIS、遥感技术预测煤矿地质灾害的方法
煤矿地质灾害按其产生原因分为自然因素和人为因素，各种因素的影响可能造成山体崩塌、山体滑坡、泥石流、地面坍塌、地表裂缝等多种地质灾害，所以煤炭开采地区的灾害预警需要做到位，这对煤矿地区的人员生命安全和煤矿的正常运营生产都是极其重要的。
煤矿地质灾害的预测包括两个方面的内容，一个是判断出煤矿开采区域出现地质灾害的危险等级，也就是对煤矿地质灾害的出现概率进行估计，这也是煤矿开采规划的重点之一，二是预测煤矿地质灾害的发生，就是根据煤矿内部和周边环境的变化，做出短期的灾害预报和预警。
煤矿地质灾害的GIS、遥感预测方法，就是对以上两方面的内容进行的。遥感技术可以在宏观的角度对煤矿区域的地质、地理和开采情况进行勘探，通过对这些信息的分析处理，从而展开对矿区地质灾害的预警研究。遥感图像可以获得矿区周边的水文地质信息、地貌特征、地表水体分布、地表湿度以及地面塌陷等多个方面的地质信息，这些对于煤矿区域的地质灾害预测研究都是非常有用的。GIS技术的不断发展，同样也给煤矿地质灾害的研究提供了巨大的帮助。利用GIS技术可以科学高效地组织和管理空间数据及其相关属性资料。GIS技术可以综合分析多种不同来源的数据信息，构建煤矿地质灾害预测模型，这对于影响因素复杂的煤矿地质灾害分析来说是十分方便的。
GIS、遥感技术预测煤矿地质灾害的流程可以分为以下几步：第一步就是遥感图像的预处理、解译和现场验证，从而获得煤矿区域的地质地貌信息。第二步就是对煤矿灾害的成因机理分析，这需要通过一系列的勘探资料、实验数据和灾害统计资料进行分析处理，在此基础上明确矿区地质灾害形成机理和主控因素。第三步就是根据灾害因素的数据，进行GIS建模分析，得到矿区初始模型，然后与地质灾害模型进行对比，若矿区模型与地质灾害模型十分拟合，则可以发出地质灾害预报，反之则没有异常现象发生[3]。
3. GIS技术预测煤矿地质灾害原理
煤矿地质灾害的形成原因具有多级、多因和多时等特点，通过GIS技术可以建立主题信息层，对矿区各种地质灾害相关的影响因素进行关联并存储，按照实际煤矿灾害需求进行复合分析，构建煤矿地质灾害预测模型。如图1所示，GIS技术预测煤矿地质灾害原理分析采用如下结构方式，底板突水预测通过构建底板突水模型进行预测，其影响因素有含水层水压、底板厚度、岩溶发育和断裂构造等。顶板突水预测通过构建顶板突水模型进行预测，其影响因素有含岩溶发育、断裂构造和顶板厚度。瓦斯突出预测通过构建瓦斯突出模型进行预测，其影响因素有断裂构造、煤层厚度和地应力。地面坍塌预测通过构建地面坍塌模型进行预测，其影响因素有含岩溶发育、断裂构造、顶板厚度、第四纪厚皮和地貌单元。
GIS技术对煤矿地质灾害的形成机理进行了分析，通过相关因素的指标进行量化处理，然后运用这些指标进行预测，形成各种层次的预测分析，通过某一层的配准、空间分析以及初始技术问题等，将煤矿地质灾害的预测模型确定，进一步的作为灾害预测指导。
4.结语
煤矿作业过程中，各种灾害事故频繁发生，诸如矿井顶板或底板突水、瓦斯爆炸、地面塌陷和矿井坍塌等灾难数不胜数，给国家和人民带来了巨大的人员和经济损失，因此煤矿地质灾害的预测研究具有很重要的现实意义。煤矿矿井的地质情况十分复杂，开采过程具有很多的不确定性，在煤矿地质灾害的预测中需要做到系统性的研究、尽快地处理获取的数据资料、综合全面地分析多方面的信息，才能保证较高的预测准确性。相关研究人员需要对煤矿地质灾害的形成机理有充分的认识，才能对煤矿地质灾害的预测有更高的保障。
参考文献：
[1]曾康生，胡乃联.煤矿系统安全预测模型与组合预测[J].煤炭学报，2008，33（10）：11-14.
[2]江东.GIS 支持下煤矿底板突水预测模型的建模研究[D].江苏：中国矿业大学， 1997.
[3]张大顺，郑世书，等.地理信息系统技术及其在煤矿水害预测中的应用[M].中国矿业大学出版社， 1994.
作者简介：岳呈祥（1994.08.14—），男，单位：江苏师范大学地理测绘与城鄉规划学院，研究方向 ：地信/遥感。
【摘要】：煤矿作业过程中的各种灾害事故频繁发生，诸如矿井顶板或底板突水、瓦斯爆炸、地面塌陷和矿井坍塌等灾难数不胜数，给国家和人民带来了巨大的人员和经济损失。本文研究了GIS、遥感技术在煤矿地质灾害预测中的应用，分别介绍了地理信息系统（GIS）和遥感技术的特点，及其预测煤矿地质灾害的方法和原理，对煤矿地质灾害的预测具有一定的指导意义。
【关键词】：GIS；遥感技术；煤矿地质灾害预测
引言
随着社会能源消耗的加剧，煤炭资源的需求量也越来越大，煤矿的开采规模也逐渐扩大，向下挖掘的深度也越来越深，对煤矿周边的生态环境的破坏也更为加深，进而煤矿地质灾害的发生概率也随之增大。在这个大背景之下，研究如何预防煤矿开采过程中的意外事故发生，是广大学者关注的研究热点之一。随着遥感技术的不断发展，GIS和遥感预测方法在煤矿地质灾害的预测中能够起到非常大的作用，根据煤矿周边的地质形貌变化，来预测煤矿地质灾害发生的可能性，这是一项高效、先进的灾害预测手段。
1 .GIS和遥感技术特点
地理信息系统（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）是一種具有空间三维信息的信息系统，通过传感器、计算机、软件程序等软硬件设施，对地理表面空间的地理分布数据进行采集，然后计算机进行运算和分析处理，最后得到详细的地理状况描述。遥感技术是通过卫星或者飞机发射和接收电磁波，从而探测地表的地理形貌特征，能够非常方便地得到地球环境资源信息[1]。在煤矿环境勘探中，遥感技术可以实时、高效快速地获取地面的地理信息，对煤矿工地周边的地质地貌特征进行识别。卫星遥感技术的发展很快，如今的卫星遥感技术不仅探测范围广，而且还可以获得很高分辨率的卫星图像，有些先进的遥感卫星甚至可以形成立体的地貌影像，这给研究人员在辨别煤矿周边区域的不良地质现象提供了很大的帮助。通过处理遥感图片上的光谱特征和纹理特征，可以很快的分辨出图片区域的影响因素，如山体异常现象、地面塌陷、地表水体变化等不良因素，这就有利于研究人员预测煤矿地质灾害的发生，提前给煤矿工作人员预警[2]。
2.应用GIS、遥感技术预测煤矿地质灾害的方法
煤矿地质灾害按其产生原因分为自然因素和人为因素，各种因素的影响可能造成山体崩塌、山体滑坡、泥石流、地面坍塌、地表裂缝等多种地质灾害，所以煤炭开采地区的灾害预警需要做到位，这对煤矿地区的人员生命安全和煤矿的正常运营生产都是极其重要的。
煤矿地质灾害的预测包括两个方面的内容，一个是判断出煤矿开采区域出现地质灾害的危险等级，也就是对煤矿地质灾害的出现概率进行估计，这也是煤矿开采规划的重点之一，二是预测煤矿地质灾害的发生，就是根据煤矿内部和周边环境的变化，做出短期的灾害预报和预警。
煤矿地质灾害的GIS、遥感预测方法，就是对以上两方面的内容进行的。遥感技术可以在宏观的角度对煤矿区域的地质、地理和开采情况进行勘探，通过对这些信息的分析处理，从而展开对矿区地质灾害的预警研究。遥感图像可以获得矿区周边的水文地质信息、地貌特征、地表水体分布、地表湿度以及地面塌陷等多个方面的地质信息，这些对于煤矿区域的地质灾害预测研究都是非常有用的。GIS技术的不断发展，同样也给煤矿地质灾害的研究提供了巨大的帮助。利用GIS技术可以科学高效地组织和管理空间数据及其相关属性资料。GIS技术可以综合分析多种不同来源的数据信息，构建煤矿地质灾害预测模型，这对于影响因素复杂的煤矿地质灾害分析来说是十分方便的。
GIS、遥感技术预测煤矿地质灾害的流程可以分为以下几步：第一步就是遥感图像的预处理、解译和现场验证，从而获得煤矿区域的地质地貌信息。第二步就是对煤矿灾害的成因机理分析，这需要通过一系列的勘探资料、实验数据和灾害统计资料进行分析处理，在此基础上明确矿区地质灾害形成机理和主控因素。第三步就是根据灾害因素的数据，进行GIS建模分析，得到矿区初始模型，然后与地质灾害模型进行对比，若矿区模型与地质灾害模型十分拟合，则可以发出地质灾害预报，反之则没有异常现象发生[3]。
3. GIS技术预测煤矿地质灾害原理
煤矿地质灾害的形成原因具有多级、多因和多时等特点，通过GIS技术可以建立主题信息层，对矿区各种地质灾害相关的影响因素进行关联并存储，按照实际煤矿灾害需求进行复合分析，构建煤矿地质灾害预测模型。如图1所示，GIS技术预测煤矿地质灾害原理分析采用如下结构方式，底板突水预测通过构建底板突水模型进行预测，其影响因素有含水层水压、底板厚度、岩溶发育和断裂构造等。顶板突水预测通过构建顶板突水模型进行预测，其影响因素有含岩溶发育、断裂构造和顶板厚度。瓦斯突出预测通过构建瓦斯突出模型进行预测，其影响因素有断裂构造、煤层厚度和地应力。地面坍塌预测通过构建地面坍塌模型进行预测，其影响因素有含岩溶发育、断裂构造、顶板厚度、第四纪厚皮和地貌单元。
GIS技术对煤矿地质灾害的形成机理进行了分析，通过相关因素的指标进行量化处理，然后运用这些指标进行预测，形成各种层次的预测分析，通过某一层的配准、空间分析以及初始技术问题等，将煤矿地质灾害的预测模型确定，进一步的作为灾害预测指导。
4.结语
煤矿作业过程中，各种灾害事故频繁发生，诸如矿井顶板或底板突水、瓦斯爆炸、地面塌陷和矿井坍塌等灾难数不胜数，给国家和人民带来了巨大的人员和经济损失，因此煤矿地质灾害的预测研究具有很重要的现实意义。煤矿矿井的地质情况十分复杂，开采过程具有很多的不确定性，在煤矿地质灾害的预测中需要做到系统性的研究、尽快地处理获取的数据资料、综合全面地分析多方面的信息，才能保证较高的预测准确性。相关研究人员需要对煤矿地质灾害的形成机理有充分的认识，才能对煤矿地质灾害的预测有更高的保障。
参考文献：
[1]曾康生，胡乃联.煤矿系统安全预测模型与组合预测[J].煤炭学报，2008，33（10）：11-14.
[2]江东.GIS 支持下煤矿底板突水预测模型的建模研究[D].江苏：中国矿业大学， 1997.
[3]张大顺，郑世书，等.地理信息系统技术及其在煤矿水害预测中的应用[M].中国矿业大学出版社， 1994.
作者简介：岳呈祥（1994.08.14—），男，单位：江苏师范大学地理测绘与城鄉规划学院，研究方向 ：地信/遥感。