一种采煤沉陷区飞播生物修复方法技术

本发明专利技术公开了一种采煤沉陷区飞播生物修复方法。所述飞播生物修复方法包括如下步骤：获取采煤沉陷区的地形图；对地形图进行坡度分级；根据坡度分级的结果和采煤沉陷区的地面覆盖率，确定飞播作业播撒系数；确定无人机飞播过程中的高度调整参数；根据地面坡度分级的结果、飞播作业播撒系数和高度调整参数，采用无人机进行飞播作业。本发明专利技术方法确定的坡度分级飞播技术标准可以适应采煤沉陷区的复杂地形，保障无人机安全；根据地面覆盖率进行分级设置播撒量，可以实现高效、准确的播撒；确定的高度调整参数可以保证无人机在单元操作范围内时刻与地面保持大致相等的竖向距离；无人机飞播遥控式作业，避免了人员进入采煤沉陷区对环境的影响，可以节约人力成本。

【技术实现步骤摘要】
一种采煤沉陷区飞播生物修复方法
本专利技术涉及一种采煤沉陷区飞播生物修复方法，属于生态修复领域。
技术介绍
我国西部地处干旱、半干旱地区，生态环境脆弱，地下采煤引起了岩层和地表运动，扰动了地表土壤，干扰了地表植物生长。煤矿区生态环境具有一定的自修复能力，但是自然修复速度较为缓慢，如何快速、高效地修复煤矿区生态是解决该地区环境问题的关键。同时井工矿存在采煤后地表破碎程度大，甚至存在人难以到达的地方，这限制了传统的人工近距离修复方法的实施。无人机飞播技术早在20世纪就起步了，生态修复工作者通过无人机飞播草籽来增加地表植物覆盖；在2020年左右，无人机飞播技术迅猛发展，飞播作业较多应用于水稻飞播、油菜籽飞播、草原种子飞播。这些作业环境是农田或草原，地面环境较好，农田地面平坦，草原地面起伏较小，对无人机作业安全影响较小，适用无人机大面积飞播。但是在采煤沉陷区地面破碎，起伏较大，这种环境限制了无人机飞播技术在煤矿区植被恢复中的应用和推广，而且不考虑坡度和地面覆盖率的播撒作业也会浪费种子。因此，煤矿区生态修复急需要提供一种高效、更为合理的适用于采煤沉陷区飞播生物修复方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采煤沉陷区飞播生物修复方法，为煤矿复垦区生态修复提供技术支持。本专利技术所提供的采煤沉陷区飞播生物修复方法，包括如下步骤：S1、获取采煤沉陷区的地形图；S2、对所述地形图进行坡度分级；S3、根据所述坡度分级的结果和所述采煤沉陷区的地面覆盖率，确定飞播作业播撒系数；S4、确定无人机飞播过程中的高度调整参数；S5、根据所述地面坡度分级的结果、所述飞播作业播撒系数和所述高度调整参数，采用无人机进行飞播作业。上述的飞播生物修复方法中，步骤S1中，通过数字测图方法或无人机测绘获取所述采煤沉陷区的地形图。上述的飞播生物修复方法中，步骤S2中，将所述采煤沉陷区的地形图划分为50～100m的网格化矿区地形图，进行坡度分级；通过坡度分级，不仅方便数据处理，同时也方便无人机飞播航线规划和实际飞播作业；优选将坡面分为下述等级：1)坡度<15°的坡面为一级坡面；2)坡度为15°～25°的坡面为二级坡面；3)坡度为25°～35°的坡面为三级坡面：4)坡度为35°～60°的坡面为四级坡面；5)坡度为60°～90°的坡面为五级坡面。上述的飞播生物修复方法中，步骤S3中，根据所述坡度分级的结果得到坡度播撒系数；所述坡度播撒系数与地面覆盖率播撒系数的乘积即为所述飞播作业播撒系数；所述地面覆盖率播撒系数根据所述地面覆盖率的等级进行赋值。具体地，按照下述a)-d)确定所述地面覆盖率播撒系数：a)地面覆盖率为80％～100％时为一级覆盖率，不需要播撒草籽；b)地面覆盖率为50％～80％时为二级覆盖率，所述地面覆盖率播撒系数为0.5；c)地面覆盖率为20％～50％时为三级覆盖率，所述地面覆盖率播撒系数为0.8；d)地面覆盖率为0％～20％时为四级覆盖率，所述地面覆盖率播撒系数为1.0，即以地面覆盖率为0的情况为单位1。本专利技术所述地面覆盖率可以实地调查或无人机航拍进行统计，没有统计乔木。具体地，所述坡度播撒系数以平地为单位1，由式(1)得到：式(1)中，a表示所述坡度播撒系数，b表示所述坡度分级内的最大坡度。本专利技术飞播生物修复方法中，因为地面坡度的存在，无人机飞播过程中需要垂直与坡度方向上建立航线从坡度最高处或者坡度最低处开始进行作业，因为等高线的存在稀疏程度不同的情况，只能保证航线方向与主坡度方向垂直(主坡度方向为飞播单元坡度大致走向)，因为坡度的存在，在飞播的过程中全自主模式下相邻航线间距离地面的距离不同，需要人工辅助调控无人机高度，确定所述高度调整参数的方法如下：以d作为无人机飞播幅宽，以e作为无人机高度调整参数，示意图如图2所示，图2(a)为无人机飞播俯视图，图2(b)为无人机飞播侧视图，图2(c)为无人机高度调整计算示意图，高度调整参数计算公式如式(2)所示，b表示坡度分级内的最大坡度：e＝d×tan(b)(2)(1)从坡度最高处进行作业，需要在无人机自己调转方向的时候人工辅助调控将无人机飞行高度降低e；(2)从坡度最低处进行作业，需要在无人机自己调转方向的时候人工辅助调控将无人机飞行高度升高e。最终保证无人机在飞播过程中与无人机正下方距离大致相等。本专利技术确定的地面坡度分级、飞播作业播撒系数和高度调整参数可指导实际飞行作业，地面坡度对无人机安全操作有重要影响，因此飞行需按照坡度分级为首要分级标准进行作业，在每个坡度分级内根据地面覆盖率分级进行作业，每个坡度分级单元内地面覆盖率以该分级单元内最低覆盖率统计。本专利技术修复方法基于采煤沉陷区地面沉陷的实际情况进行设计，具有如下优点：(1)本专利技术方法确定的坡度分级飞播技术标准可以适应采煤沉陷区的复杂地形，保障无人机安全；(2)根据地面覆盖率进行分级设置播撒量，可以实现高效、准确的播撒；(3)确定的高度调整参数可以保证无人机在单元操作范围内时刻与地面保持大致相等的竖向距离；(4)无人机飞播遥控式作业，避免了人员进入采煤沉陷区对环境的影响，可以节约人力成本。附图说明图1为本专利技术采煤沉陷区飞播生物修复方法的流程图。图2为无人机飞播高度调整示意图。图3为柠条塔飞播设计地面坡度分级图。图4为张家峁飞播设计地面坡度分级图。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。本专利技术提供的采煤沉陷区飞播生物修复方法，流程图如图1所示，包括如下步骤：S1、获取采煤沉陷区的地形图；S2、对所述地形图进行坡度分级；S3、根据所述坡度分级的结果和所述采煤沉陷区的地面覆盖率，确定飞播作业播撒系数；S4、确定无人机飞播过程中的高度调整参数；S5、根据所述地面坡度分级的结果、所述飞播作业播撒系数和所述高度调整参数，采用无人机进行飞播作业。本专利技术根据地面覆盖率进行分级设置播撒量，可以实现高效、准确的播撒；本专利技术提出的高度调整参数可以保证无人机在单元操作范围内时刻与地面保持大致相等的竖向距离。实施例1、柠条塔煤矿采煤沉陷区飞播试验设计1、试验区概况试验地位于陕西省榆林市神木市柠条塔煤矿区，属于黄土高原地区，地下采煤引起地表塌陷。2、材料与设备(1)设计供试种子：紫花苜蓿。(2)试验用无人机为天途M8APRO，最大载重量为20kg。3、处理流程(1)获取地形图采用数字测图方法测得地形图，设计面积为2100亩(1400007平方米)，地面坡度在1.94°～59.04°之间。(2)地面坡度分级运用Auto本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采煤沉陷区飞播生物修复方法，包括如下步骤：/nS1、获取采煤沉陷区的地形图；/nS2、对所述地形图进行坡度分级；/nS3、根据所述坡度分级的结果和所述采煤沉陷区的地面覆盖率，确定飞播作业播撒系数；/nS4、确定无人机飞播过程中的高度调整参数；/nS5、根据所述地面坡度分级的结果、所述飞播作业播撒系数和所述高度调整参数，采用无人机进行飞播作业。/n

【技术特征摘要】
1.一种采煤沉陷区飞播生物修复方法，包括如下步骤：
S1、获取采煤沉陷区的地形图；
S2、对所述地形图进行坡度分级；
S3、根据所述坡度分级的结果和所述采煤沉陷区的地面覆盖率，确定飞播作业播撒系数；
S4、确定无人机飞播过程中的高度调整参数；
S5、根据所述地面坡度分级的结果、所述飞播作业播撒系数和所述高度调整参数，采用无人机进行飞播作业。


2.根据权利要求1所述的飞播生物修复方法，其特征在于：步骤S1中，通过数字测图方法或无人机测绘获取所述采煤沉陷区的地形图。


3.根据权利要求1或2所述的飞播生物修复方法，其特征在于：步骤S2中，将所述采煤沉陷区的地形图划分为50～100m的网格化矿区地形图，进行坡度分级。


4.根据权利要求3所述的飞播生物修复方法，其特征在于：步骤S2中，所述坡度分级的标准如下：
1)坡度<15°的坡面为一级坡面；2)坡度为15°～25°的坡面为二级坡面；3)坡度为25°～35°的坡面为三级坡面：4)坡度为35°～60°的坡面为四级坡面；5)坡度为60°～90°的坡面为五级坡面。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的飞播生物修复方法，其特征在于：步骤S3中，根据所述坡度分级的结果得到坡度播撒系数；
所述坡度播撒系数与地面覆盖率播撒系数的乘积即为所述飞播作业播撒系数；
所述地面覆盖率播撒系数根据所述地面覆盖率的等级进行赋值。...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕银丽，马少鹏，高雅坤，张龙杰，周会丽，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，西安科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11