本发明涉及环境治理技术领域，具体涉及一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法。
背景技术：
矿山资源开采以后，采空区上覆岩层的原始应力平衡状态受到破坏，会依次发生冒落、断裂、弯曲等移动变形，最终涉及地表，形成一个比采空区面积大得多的近似椭圆形的下沉盆地，被称之为矿区塌陷地。矿区塌陷地存在以下危害：国土面貌和生态环境遭到严重破坏，经济社会可持续发展受到很大制约，塌陷区边部形成地裂缝，耕地、交通道路、通讯线路、水利设施和地下水系均遭到破坏；耕地迅速减少，矿区群众的生产、生活受到严重威胁，随着采矿塌陷地面积的不断增加，人多地少的矛盾将更加突出，实现全市耕地总量动态平衡的任务更加艰巨；引发一系列社会问题，增加了不稳定因素。由于大面积的土地塌陷，造成大批农民失去了赖以生存的土地，新村选址、搬迁费用、经济补偿、人员安置引发了不少矛盾，农民与采矿企业的纠纷不断。
目前，对于不积水的轻度塌陷区，采取“划方整平法”，配套水利设施，营造新的耕地；对于季节性积水的中度塌陷区，实施“挖深填浅法”，造鱼塘、整台田，实现上粮下渔；对常年积水的重度塌陷区，根据其地理区位、生态特征和客观条件，分别采取泥浆吹填、预置充填、生态治理等方法，形成鱼鸭混养、禽蛋加工、旅游观光的立体治理模式。在对采矿塌陷地环境修复辅助决策过程中，缺少决策信息，进而缺少采矿塌陷区的环境治理与土地恢复利用提供资金、技术等方面的决策依据，不能根据采矿塌陷地的实际情况进行合理的治理修复决策，无法有效地对采矿塌陷地进行生态恢复、景观恢复以及耕地复垦。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法，通过采集采矿塌陷地的空间动态数据，矿山开采数据等基础数据，建立采矿塌陷地多维度监测、预测数据库，采用单模型统一参数转换算法，实现基于一个数学模型基础上的采矿塌陷地环境治理、土地利用经济学分析，进而为采矿塌陷区的环境治理与土地恢复利用提供资金、技术等方面的决策依据。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一，对采矿塌陷地空间数据进行获取、转换与叠加：通过外业测量和自动化监测设备分别获取人工测绘数据与采矿塌陷地监测数据，并采用若干个网络化控制点，根据其应用关系标注算法对人工测绘数据、机载雷达数据、遥感影像数据、采矿塌陷地监测数据进行处理，通过采矿塌陷地监测管理系统的“一张图”对各种空间数据进行展示；
步骤二，对接矿山储量数据并直接获取拟动用储量形成的采空区数据：将采矿塌陷地监测管理系统关联矿山企业、矿山监管部门的矿山储量数据库，自动获取拟动用储量形成采空区的空间数据、钻孔数据，自动关联矿山企业矿山开采数据、地质构造数据，采用预测模型实时动态预测沉降；
步骤三，沉降积水区超声波水深探测、水周gnss沉降自动化监测数据实时采集与空间网络点自动叠加：先采用几何算法计划自动化监测设备的安装点，安装积水区超声波探深，gnss沉降监测设备实时采集积水区深度数据和沉降监测数据，根据各监测点的空间坐标，将其对应的监测数据在地理信息系统中形成空间沉降网，动态展示地面沉降状况；
步骤四，对采矿塌陷地数据沿时间轴进行多层数据分析：将历史的、现状的、预测的沉降数据进行统一处理，即在“一张图”上进行叠加展示，对比分析其沉降范围的变化，并与其它图层叠置、分析其对地表附着物的影响；
步骤五，基于采矿塌陷地毁损现状及趋势，获取环境修复辅助决策信息：根据采矿塌陷地塌陷现状、塌陷趋势、及其对地表附着物的影响，按照环境治理要求划分治理方向，然后针对每一个治理项目，按照实际情况确认治理方案、分析其经济效益，并建立治理、复垦的资金使用数学模型。
如上所述的一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法，所述步骤一中还包括：获取高程数据和积水区信息数据，统一数据格式，建立空间数据库，对不同类型数据进行单独展示或叠加展示。
如上所述的一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法，所述步骤一中对通过不同手段获取的同种数据进行叠置展示、对比分析其监测结果的差异，基于若干图层进行叠加分析。
如上所述的一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法，步骤二中所述的预测模型采用概率积分法，把整个开采区域分解为无限个微小单元的开采，整个开采对岩层的及地表的影响等于各单元开采对岩层及地表的影响总和。
如上所述的一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法，步骤二中在进行采矿塌陷地预测时，选取开采工作面的角点坐标、矿层走向、矿层开采厚度、采深、矿层倾角和开采时间及开采面积作为参数预测采矿塌陷地的面积。
如上所述的一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法，所述步骤三中还包括三维仿真多层次沉降分析，采用三维仿真技术，实现对地面沉陷过程的数值仿真，分析地面沉降的变化过程。
如上所述的一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法，所述步骤四中还包括将历史的、现状的和预测数据按照时间序列的方式进行展示，形成地表形变数据链，进行塌陷地沉降分析，计算沉降速率，并进一步分析沉降变化趋势，为后期辅助决策提供支持。
如上所述的一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法，步骤五中按照环境治理要求划分为生态恢复、景观恢复、耕地复垦治理方向，然后针对每一个治理项目，按照实际情况确认治理方案、分析其经济效益，并建立治理、复垦的资金使用数学模型。
本发明方法具有如下优点：通过采集采矿塌陷地的空间动态数据，矿山开采数据等基础数据，建立采矿塌陷地多维度监测、预测数据库，采用单模型统一参数转换算法，实现基于一个数学模型基础上的采矿塌陷地环境治理、土地利用经济学分析，进而为采矿塌陷区的环境治理与土地恢复利用提供资金、技术等方面的决策依据。
附图说明
图1为采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法，所述方法包括以下步骤：
s1：对采矿塌陷地空间数据进行获取、转换与叠加。通过外业测量和自动化监测设备分别获取人工测绘数据与采矿塌陷地监测数据，并采用若干个网络化控制点，根据其应用关系标注算法对人工测绘数据、机载雷达数据、遥感影像数据、采矿塌陷地监测数据进行处理，通过采矿塌陷地监测管理系统的“一张图”对各种空间数据进行展示；
s2：对接矿山储量数据并直接获取拟动用储量形成的采空区数据。将采矿塌陷地监测管理系统关联矿山企业、矿山监管部门的矿山储量数据库，自动获取拟动用储量形成采空区的空间数据、钻孔数据，自动关联矿山企业矿山开采数据、地质构造数据，采用预测模型实时动态预测沉降；
s3：沉降积水区超声波水深探测、水周gnss沉降自动化监测数据实时采集与空间网络点自动叠加。先采用几何算法计划自动化监测设备的安装点，安装积水区超声波探深，gnss沉降监测设备实时采集积水区深度数据和沉降监测数据，根据各监测点的空间坐标，将其对应的监测数据在地理信息系统中形成空间沉降网，动态展示地面沉降状况；
s4：对采矿塌陷地数据沿时间轴进行多层数据分析。将历史的、现状的、预测的沉降数据进行统一处理，在“一张图”上进行叠加展示，对比分析其沉降范围的变化，并与其它图层叠置、分析其对地表附着物的影响；
s5：基于采矿塌陷地毁损现状及趋势，获取环境修复辅助决策信息。根据采矿塌陷地塌陷现状、塌陷趋势、及其对地表附着物的影响，按照环境治理要求划分治理方向，然后针对每一个治理项目，按照实际情况确认治理方案、分析其经济效益，并建立治理、复垦的资金使用数学模型。
采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法的一个实施例中，所述s1中还包括：获取高程数据和积水区信息数据，统一数据格式，建立空间数据库，对不同类型数据进行单独展示或叠加展示。
采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法的一个实施例中，所述s1中对通过不同手段获取的同种数据进行叠置展示、对比分析其监测结果的差异，基于若干图层进行叠加分析。本方法可为用户提供直观的采矿塌陷地现状展示，同时，可根据不同数据特征生成的图线叠加进行专业化展示。
采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法的一个实施例中，s2中所述的预测模型采用概率积分法，把整个开采区域分解为无限个微小单元的开采，整个开采对岩层的及地表的影响等于各单元开采对岩层及地表的影响总和。概率积分法的理论基础是基于非连续的随机介质理论，所以又叫随机介质理论法。在开采沉陷的理论研究中，常用两种完全不同的介质模型模拟岩体，即连续介质模型和非连续介质模型。由于岩体中存在大量原生的和在开采过程引起的裂隙面和其他非连续面，同时在充分采动或超充分采动情况下，岩层移动规律宏观上近似于颗粒体模型中颗粒的移动，所以用非连续随机介质模型研究开采沉陷问题是比较恰当的。概率积分法是非连续随机介质的代表，属于现有技术。
采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法的一个实施例中，s2中在进行采矿塌陷地预测时，选取开采工作面的角点坐标、矿层走向、矿层开采厚度、采深、矿层倾角和开采时间及开采面积作为参数预测采矿塌陷地的面积。
采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法的一个实施例中，所述s3中还包括三维仿真多层次沉降分析，采用三维仿真技术，实现对地面沉陷过程的数值仿真，分析地面沉降的变化过程。三维仿真技术是指利用计算机技术生成的一个逼真的，具有视、听、触、味等多种感知的虚拟环境，用户可以通过其自然技能使用各种传感设备同虚拟环境中的实体相互作用的一种技术。三维仿真技术属于现有技术。
采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法的一个实施例中，所述s4中还包括将历史的、现状的和预测数据按照时间序列的方式进行展示，形成地表形变数据链，进行塌陷地沉降分析，计算沉降速率，并进一步分析沉降变化趋势，为后期辅助决策提供支持。
采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法的一个实施例中，s5中按照环境治理要求划分为生态恢复、景观恢复、耕地复垦治理方向，然后针对每一个治理项目，按照实际情况确认治理方案、分析其经济效益，并建立治理、复垦的资金使用数学模型。
本发明采用多种空间数据的获取与统一转换、叠加的技术方法。该技术方法通过外业测量和自动化监测设备获取人工测绘数据、采矿塌陷地监测数据，并采用多个网络化控制点，根据其应用关系标注算法对人工测绘数据、机载雷达数据、遥感影像数据、采矿塌陷地监测数据进行处理，获取高程数据和积水区信息等数据，统一数据格式，建立空间数据库；通过采矿塌陷地监测管理系统的“一张图”对多种空间数据进行展示，可以对不同类型数据进行单独展示或叠加展示，也可以对不同手段获取的同种数据(高程数据)进行叠置展示、对比分析其监测结果的差异，并可基于多个图层进行叠加分析等；该种方法可为用户提供直观的采矿塌陷地现状展示，同时，可根据不同数据特征生成的图线叠加进行专业化展示。
采用与矿山储量数据对接，并直接获取拟动用储量形成的采空区数据进行自动动态预测的方法。将采矿塌陷地监测管理系统关联矿山企业、矿山监管部门的矿山储量数据库，自动获取拟动用储量形成采空区的空间数据、钻孔数据，自动关联矿山企业矿山开采数据、地质构造数据，采用预测模型实时动态预测沉降。预测模型采用概率积分法，把整个开采区域分解为无限个微小单元的开采，整个开采对岩层的及地表的影响等于各单元开采对岩层及地表的影响之和。在进行采矿塌陷地预测时，选取开采工作面的角点坐标、矿层走向、矿层开采厚度、采深、矿层倾角和开采时间及开采面积作为参数预测采矿塌陷地的面积。
采用沉降积水区超声波水深探测、水周gnss沉降自动化监测数据实时采集与空间网络点自动叠加及三维仿真多层次沉降分析技术方法。先采用几何算法计划自动化监测设备的安装点，安装积水区超声波探深，gnss沉降监测设备，实时采集积水区深度数据和沉降监测数据；根据各监测点的空间坐标，将其对应的监测数据在地理信息系统中形成空间沉降网，动态展示地面沉降状况，并采用三维仿真技术，实现对地面沉过程的数值仿真，进一步分析地面沉降的变化过程。
采用采矿塌陷地数据沿时间轴的多层数据分析方法。将历史的、现状的、预测的沉降数据进行统一处理，在“一张图”上进行叠加展示，对比分析其沉降范围的变化，并与其它图层叠置、分析其对地表附着物的影响；将历史、现状和预测数据按照时间序列的方式进行展示，形成地表形变数据链，进行塌陷地沉降分析，计算沉降速率，并进一步分析沉降变化趋势，为后期辅助决策提供支持。
采用基于采矿塌陷地毁损现状及趋势的治理应对及经济分析及辅助决策方法。根据采矿塌陷地塌陷现状、塌陷趋势、及其对地表附着物的影响，按照环境治理要求划分为生态恢复、景观恢复、耕地复垦等多个治理方向，然后针对每一个治理项目，按照实际情况确认治理方案、分析其经济效益，并建立治理、复垦的资金使用数学模型。实现基于一个数学模型基础上的采矿塌陷地环境治理、土地利用经济学分析，进而为采矿塌陷区的环境治理与土地恢复利用提供资金、技术等方面的决策依据。
需要进一步说明的是，“一张图”指国土资源“一张图”工程，是遥感、土地利用现状、基本农田、遥感监测、土地变更调查以及基础地理等多源信息的集合，与国土资源的计划、审批、供应、补充、开发、执法等行政监管系统叠加，共同构建统一的综合监管平台，实现资源开发利用的“天上看、网上管、地上查”，从而实现资源动态监管的目标。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。