基于空天地监测数据的地下非法开采识别问题研究

Unauthorized mining is a serious problem in many mine areas. Combining big data analysis and simulation, through interdisciplinary comprehensive, this project will make such intensive studies as surface mining subsidence information obtaining, associating surface mining subsidence information with underground mining region, distinguishing the authorized or unauthorized exploitation, and then providing theories and methods on anti-interference and automatic identification of unauthorized mining based on the space-air-ground integrated monitoring data, underground data and social report data, etc. Solving these problem in obtaining the deformation information through InSAR for identifying the unauthorized mining, providing integrated technologies and fusion methods on acquiring the surface mining subsidence information, establishing the spatio-temporal relationship model between surface mining subsidence information with the mining region, presenting the method on identifying the underground mining area and its applicability and error estimation based on the surface mining subsidence information. Establishing he recognition model for authorized or unauthorized mining, proposing the methods on identifying the undocumented exploitation, cross-border exploitation, cross-steam exploitation. The research will provide significant support for maintaining exploitation order, guaranteeing safety, protecting ecological environment, and also present important inspiration for the underground object detecting, above all, the project has great theoretical and practical value.

非法开采是许多矿区存在的顽疾。本项目拟通过大数据分析与模拟仿真结合、学科交叉综合，在对非法开采识别需解决的科学问题“地表采动信息获取、地表采动信息与地下开采区域的关联、合法开采与非法开采的甄别”进行深入研究基础上，提出在人不能进入井下条件下，基于空天地监测数据，地面与井下、社会举报等数据，实现地下非法开采“抗干扰”、自动识別的理论及方法；解决面向地下非法开采识别的InSAR获取形变中的问题，提出地表采动信息获取多技术集成及融合处理方法；建立以形变（沉陷）以主的地表采动信息与开采区域的时空关系模型，提出根据地表采动信息推演、发现地下开采区域的方法、适用条件、误差估计及控制方法；建立合法开采与非法开采的甄别模型，提出无证开釆、越界开采、越层开采判据挖掘增强、验证确认方法。该研究可为维护矿山开采秩序、保障安全、保护生态环境提供重要支持，对其它地下目标探测研究亦有借鉴作用，具有较大理论与实用价值。

非法开采是许多矿区存在的顽疾。由于一些非法开采识别困难，且采取了防范措施，导致屡禁不止，危害极大。本项目选择河北邯郸(峰峰)、沧州、任丘，江苏徐州，山西阳泉、大同，新疆乌鲁木齐等矿(地)区作为确定重点剖析、研究对象，围绕解决“地表采动信息获取、地表采动信息与地下开采区域的关联、合法开采与非法开采的甄别”三个科学问题，运用对地观测与空间信息科学、开采沉陷等方面理论知识、技术成果、方法手段，通过理论实践结合、实测数据分析与模拟仿真结合、学科交叉综合，对基于空天地监测数据的地下非法开采识别问题进行了系统研究,在面向地下非法开采确定的地表采动信息快速精准获取、地表采动信息与地下开采区域的时空关系模型构建、基于空天地数据集成融合的地下非法开采识别等方面取得了创新成果；提出了根据地表形变等采动信息反演地下开采三维空间方法，建立了非法开采甄别模型，研究了通过多源SAR数据融合、空天地一体化协同监测等途径提高形变提取精度进而提升非法开采甄别效果的途径，提出了集成基于空天地监测及GIS技术的快速、高效、精准识别地下非法采矿方法，并用实例表明了结果可靠、方法可行。项目发表标注论文27篇(国际SCI刊物论文16篇，全国刊物论文9篇，国际会议论文2篇；其中第一标注论文12篇，国际SCI刊物论文6篇，中文刊物论文6篇); 获国家授权发明专明2项，软件著作权1项；相关成果获省部级科技进步一等奖2次；项目负责人培养相关博士研究生3名（毕业），硕士研究生4名（毕业），被评为江苏省优秀硕士论文1篇。. 项目研究对在不能进入地下或地下实测空间的条件下，实现地下非法开采的“抗干扰”、高效、快速、自动识別，遏制非法开采，维护矿山开采秩序、保障矿山安全、保护矿山生态环境具有重要的理论及实用价值，对相关的采动监测、地下空间反演等都具有重要的科学意义，相关成果在多个矿(地)区等地得到应用，产生了重要的社会经济价值。