一种基于卫星图谱的矿山生态识别预警方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于卫星图谱的矿山生态识别预警方法及系统，包括：获取矿山的卫星图谱数据，进行预处理后对不同时间不同角度的卫星图谱数据整合，生成矿山卫星图谱时序序列进行特征提取，将提取的特征与矿山所在地区的气象数据进行特征匹配，获取融合特征，并对当前矿山生态环境进行评价；构建矿山生态环境预警模型，基于当前矿山生态环境的评价结果利用融合特征进行预测，输出矿山生态环境的分析预测结果；将矿山生态环境的分析预测结果与预设阈值进行比较，根据对比结果生成预警提示。本发明专利技术通过卫星图谱数据与其他相关数据结合进行矿山生态监测，能够快速反映矿山生态环境的状况，并提高了矿山生态环境的保护和监管水平。平。平。

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星图谱的矿山生态识别预警方法及系统


[0001]本专利技术涉及生态保护
，更具体的，涉及一种基于卫星图谱的矿山生态识别预警方法及系统，是针对矿山生态环境的保护和监管而设计的一种预测性环保技术。

技术介绍

[0002]矿产资源的开发利用推进了人类社会和经济的发展， 矿山复杂的地质条件和不合理的采挖方式也造成了诸多的地质灾害隐患，也带来了生态环境破坏、毁田、次生地质灾害等问题，加强对矿山生态环境的监督管理迫在眉睫。矿山业是一个重要的支柱产业，但也是一个严重污染和破坏生态环境的产业。随着绿色发展理念不断深入人心，如何实现矿山生态环境的保护和监管已成为当前环保工作的重要任务。
[0003]矿业活动的开发容易引发不同类型的地质灾害、土地资源的破坏和压占、地形地貌景观破坏和环境污染等问题，极大地破坏了当地生态环境效益。传统的矿山生态监测方式主要是依靠人工巡查和实地调查，这种方式存在效率低、耗时长等缺点。随着科学技术的进步，生态环境的调查预警方法也逐渐向信息化、智能化发展，基于遥感技术的矿山监测方式则不仅能够提高监测效率，还能够获取大量的数据，准确地反映矿山生态环境的状况。因此，如何基于遥感数据结合结合其他相关数据对矿山生态环境状况信息进行识别预警是亟不可待需要解决的问题之一。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于卫星图谱的矿山生态识别预警方法及系统。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种基于卫星图谱的矿山生态识别预警方法，包括：利用卫星遥感技术获取矿山的卫星图谱数据，进行预处理后对不同时间不同角度的卫星图谱数据整合，生成矿山卫星图谱时序序列，获取卫星图谱数据集；对所述矿山卫星图谱时序序列进行特征提取，将提取的特征与矿山所在地区的气象数据进行特征匹配，获取融合特征，并对当前矿山生态环境进行评价；构建矿山生态环境预警模型，利用卫星图谱数据集及矿山生态历史变化进行训练，基于当前矿山生态环境的评价结果利用融合特征进行预测，输出矿山生态环境的分析预测结果；将矿山生态环境的分析预测结果与预设阈值进行比较，根据对比结果生成预警提示，并通过预设方式显示。
[0006]本方案中，利用卫星遥感技术获取矿山的卫星图谱数据，进行预处理后对不同时间不同角度的卫星图谱数据整合，生成矿山卫星图谱时序序列，获取卫星图谱数据集，具体为：利用卫星遥感技术获取包含矿山预设范围的多光谱影像，作为矿山的卫星图谱数据，对所述卫星图谱数据进行预处理；
将同一时间内不同角度多景影像进行整合拼接，根据两幅影像的重叠区域判断是否进行拼接镶嵌，当所述重叠区域大于预设区域面积时，根据云层遮挡情况选取拍摄质量好的图像进行重叠区域的覆盖；对整合拼接后的卫星图谱数据进行标注，预设标注类别，根据所述标注类别设置标记窗口，利用所述标记窗口遍历整合拼接后的卫星图谱数据，判断整合拼接后的卫星图谱数据中影像特征与标记窗口对应属性的相似度；当相似度符合预设相似度标准时，则对卫星图谱数据中该标记类别的范围进行标记，当前标记窗口遍历完成后，利用下一类型标记窗口进行遍历；在所有标记窗口遍历完成后，在整合拼接后的卫星图谱数据中生成不同标注类别的标记范围，获取同一时间的卫星图谱数据影像标记；将不同时间的卫星图谱数据影像标记进行数据整合，生成矿山卫星图谱时序序列，构建矿山的卫星图谱数据集。
[0007]本方案中，对所述矿山卫星图谱时序序列进行特征提取，将提取的特征与矿山所在地区的气象数据进行特征匹配，获取融合特征，具体为：根据矿山生态及卫星图谱数据关键词构建检索标签，利用大数据手段基于所述检索标签通过相似度计算进行检索，获取相似度符合预设相似度阈值的数据；通过检索所得的数据筛选得到相关性符合预设标准的矿山生态评估关键指标，选取预设数量的矿山生态评估关键指标构建评估关键指标集合；利用所述评估关键指标集合对矿山的卫星图谱数据集中的矿山卫星图谱时序序列进行特征提取，获取表征矿山生态状况的特征集；通过矿山的卫星图谱数据集读取时间跨度，根据所述时间跨度获取预设时间段内矿山所在地区的气象数据，根据监测时间戳与矿山卫星图谱时序序列进行匹配；将表征矿山生态状况的特征集与气象特征进行特征融合，获取融合特征。
[0008]本方案中，对当前矿山生态环境进行评价，具体为：获取表征矿山生态状况的特征集，对特征集中的不同时间的特征进行主成分分析，获取不同时间中各特征的得分及特征值，生成不同时间中各特征的主成分排序；根据预设贡献度筛选不同时间的两个特征主成分，通过对不同时间的特征主成分进行统计分析确定最终特征主成分，根据所述最终特征主成分对应的矿山生态评估关键指标获取矿山在不同时间的生态指数；并通过当前矿山的卫星图谱数据进行预处理及归一化操作后利用最终特征主成分对应的矿山生态评估关键指标对当前矿山生态环境进行评价；根据矿山在不同时间的生态指数获取在预设时间间隔上的生态指数变化值，通过所述生态指数变化值生成矿山的生态变化特征。
[0009]本方案中，构建矿山生态环境预警模型，利用卫星图谱数据集及矿山生态历史变化进行训练，基于当前矿山生态环境的评价结果利用融合特征进行预测，输出矿山生态环境的分析预测结果，具体为：基于深度学习方法构建矿山生态环境预警模型，所述矿山生态环境预警模型包括矿山卫星图谱分类模块及生态环境预测模块；利用ResNet网络为矿山卫星图谱分类模块的基础网络，引入空洞卷积提取当前卫
星图谱数据中的多尺度特征，生成不同尺度的特征图；通过通道注意力机制根据通道之间的相关性提取各个通道对应特征的重要性，将不同尺度的特征图中的元素与对应通道中的元素结合，生成增强后的特征图进行特征融合；在矿山卫星图谱分类模块进行残差连接，将特征融合后的特征图输入全连接层中，根据预设标注类别进行判断分类，通过卫星图谱数据集对矿山卫星图谱分类模块进行训练；通过BP神经网络设置生态环境预测模块，通过矿山生态历史变化获取生态变化特征，根据所述生态变化特征训练生态环境预测模块；当所述矿山卫星图谱分类模块及生态环境预测模块训练结束后，判断模型精确度，当所述精确度符合预设阈值时，将矿山生态环境预警模型进行输出；将当前矿山生态环境的评价结果及表征矿山生态状况的气象融合特征输入训练后的矿山生态环境预警模型，获取矿山生态环境的分析预测结果。
[0010]本方案中，将矿山生态环境的分析预测结果与预设阈值进行比较，根据对比结果生成预警提示，具体为：根据当前矿山卫星图谱数据与历史矿山卫星图谱数据的监测间隔，获取监测间隔中的气象数据，根据气象数据变化提取气象特征；基于矿山在历史不同时间的融合特征及对应的生态指数构建矿山生态数据库，根据所述气象特征在矿山生态数据库中进行相似度计算，获取相似度符合预设标准的融合特征，并提取对应的历史生态指数；基于历史生态指数及监测间隔判断历史生态指数变化值，根据所述历史生态指数变化值结合环境变化系数确定当前矿山生态阈值；获取矿山生态环境预警模型的输出的当前矿山生态环境的分析预测结果，若当前矿山生态环境的分析预测结果大于所述当前矿山生态阈值，则生成预警提示信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星图谱的矿山生态识别预警方法，其特征在于，包括以下步骤：利用卫星遥感技术获取矿山的卫星图谱数据，进行预处理后对不同时间不同角度的卫星图谱数据整合，生成矿山卫星图谱时序序列，获取卫星图谱数据集；对所述矿山卫星图谱时序序列进行特征提取，将提取的特征与矿山所在地区的气象数据进行特征匹配，获取融合特征，并对当前矿山生态环境进行评价；构建矿山生态环境预警模型，利用卫星图谱数据集及矿山生态历史变化进行训练，基于当前矿山生态环境的评价结果利用融合特征进行预测，输出矿山生态环境的分析预测结果；将矿山生态环境的分析预测结果与预设阈值进行比较，根据对比结果生成预警提示，并通过预设方式显示。2.根据权利要求1所述的一种基于卫星图谱的矿山生态识别预警方法，其特征在于，利用卫星遥感技术获取矿山的卫星图谱数据，进行预处理后对不同时间不同角度的卫星图谱数据整合，生成矿山卫星图谱时序序列，获取卫星图谱数据集，具体为：利用卫星遥感技术获取包含矿山预设范围的多光谱影像，作为矿山的卫星图谱数据，对所述卫星图谱数据进行预处理；将同一时间内不同角度多景影像进行整合拼接，根据两幅影像的重叠区域判断是否进行拼接镶嵌，当所述重叠区域大于预设区域面积时，根据云层遮挡情况选取拍摄质量好的图像进行重叠区域的覆盖；对整合拼接后的卫星图谱数据进行标注，预设标注类别，根据所述标注类别设置标记窗口，利用所述标记窗口遍历整合拼接后的卫星图谱数据，判断整合拼接后的卫星图谱数据中影像特征与标记窗口对应属性的相似度；当相似度符合预设相似度标准时，则对卫星图谱数据中该标记类别的范围进行标记，当前标记窗口遍历完成后，利用下一类型标记窗口进行遍历；在所有标记窗口遍历完成后，在整合拼接后的卫星图谱数据中生成不同标注类别的标记范围，获取同一时间的卫星图谱数据影像标记；将不同时间的卫星图谱数据影像标记进行数据整合，生成矿山卫星图谱时序序列，构建矿山的卫星图谱数据集。3.根据权利要求1所述的一种基于卫星图谱的矿山生态识别预警方法，其特征在于，对所述矿山卫星图谱时序序列进行特征提取，将提取的特征与矿山所在地区的气象数据进行特征匹配，获取融合特征，具体为：根据矿山生态及卫星图谱数据关键词构建检索标签，利用大数据手段基于所述检索标签通过相似度计算进行检索，获取相似度符合预设相似度阈值的数据；通过检索所得的数据筛选得到相关性符合预设标准的矿山生态评估关键指标，选取预设数量的矿山生态评估关键指标构建评估关键指标集合；利用所述评估关键指标集合对矿山的卫星图谱数据集中的矿山卫星图谱时序序列进行特征提取，获取表征矿山生态状况的特征集；通过矿山的卫星图谱数据集读取时间跨度，根据所述时间跨度获取预设时间段内矿山所在地区的气象数据，根据监测时间戳与矿山卫星图谱时序序列进行匹配；将表征矿山生态状况的特征集与气象特征进行特征融合，获取融合特征。
4.根据权利要求1所述的一种基于卫星图谱的矿山生态识别预警方法，其特征在于，对当前矿山生态环境进行评价，具体为：获取表征矿山生态状况的特征集，对特征集中的不同时间的特征进行主成分分析，获取不同时间中各特征的得分及特征值，生成不同时间中各特征的主成分排序；根据预设贡献度筛选不同时间的两个特征主成分，通过对不同时间的特征主成分进行统计分析确定最终特征主成分，根据所述最终特征主成分对应的矿山生态评估关键指标获取矿山在不同时间的生态指数；并通过当前矿山的卫星图谱数据进行预处理及归一化操作后利用最终特征主成分对应的矿山生态评估关键指标对当前矿山生态环境进行评价；根据矿山在不同时间的生态指数获取在预设时间间隔上的生态指数变化值，通过所述生态指数变化值生成矿山的生态变化特征。5.根据权利要求1所述的一种基于卫星图谱的矿山生态识别预警方法，其特征在于，构建矿山生态环境预警模型，利用卫星图谱数据集及矿山生态历史变化进行训练，基于当前矿山生态环境的评价结果利用融合特征进行预测，输出矿山生态环境的分析预测结果，具体为：基于深度学习方法构建矿山生态环境预警模型，所述矿山生态环境预警模型包括矿山卫星图谱分类模块及生态环境预测模块；利用ResNet网络为矿山卫星图谱分类模块的基础网络，引入空洞卷积提取当前卫星图谱数据中的多尺度特征，生成不同尺度的特征图；通过通道注意力机制根据通道之间的相关性提取各个通道对应特征的重要性，将不同尺度的特征图中的元素与对应通道中的元素结合，生成增强后的特征图进行特征融合；在矿山卫星图谱分类模块进行残差连接，将特征融合后的特征图输入全连接层中，根据预设标注类别进行判断分类，通过卫星图谱数据集对矿山卫星图谱分类模块进行训练；通过BP神经网络设置生态环境预测模块，通过矿山生态历史变化获取生态变化特征，根据所述生态变化特征训练生态环境预测模块；当所述矿山卫星图谱分类模块及生态环境预测模块训练结束后，判断模型精确度，当所述精确度符合预设阈值时，将矿山生态环境预警模型进行输出；将当前矿山生态环境的评价结果及表征矿山生态状况的气象融合特征输入训练后的矿山生态环境预警模型，获取矿山生态环境的分析预测结果。6.根据权利要求1所述的一种基于卫星图谱的矿山生态识别预警方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，王蓓丽，李书鹏，张家铭，熊静，郭丽莉，瞿婷，薛晋美，
申请(专利权)人：北京建工环境修复股份有限公司，
类型：发明
国别省市：