采煤塌陷区动态遥感监测技术规程

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中华人民共和国国家标准

GB/TXXXXX—XXXX

采煤塌陷区动态遥感监测技术规程

Technicalregulationsfordynamicmonitoringofcoalminingareas

usingremotesensing

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XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-实施

GB/TXXXXX—XXXX

采煤塌陷区动态遥感监测技术规程

1范围

本文件规定了采煤塌陷区利用遥感技术动态监测的内容、程序、方法、要求、成果整理及质量控制

等。

本文件适用于应用遥感技术进行采煤塌陷区的动态监测。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T14950—2009摄影测量与遥感术语

GB/T15968—2008遥感影像平面图制作规范

GB/T17694—2009地理信息术语

GB/T21010-2017土地利用现状分类

GB/T39613-2020地理国情监测成果质量检查与验收

DZ/T0266-2014矿产资源开发遥感监测技术规范

TD/T1010-2015土地利用动态遥感监测规程

3术语和定义

3.1

遥感remotesensing

在一定距离以外感测目标物的“信息”，通过对信息的分析研究，确定目标物的属性及目标物之间

的相互关系。

3.2

遥感技术remotesensingtechnology

从地面到高空对地球、天体观测的综合性技术系统的总称。由遥感平台、遥感仪器以及信息接收、

处理与分析应用等组成。

3.3

遥感图像remotesensingimage

通过安装在遥感平台上的传感器对地球表面摄影或扫描获得的影像经过处理后获得的图像。

3.4

2

GB/TXXXXX—XXXX

影像分辨率imageresolution

遥感影像上能够区分地物的最小单元尺寸或面积，是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。

3.5

土地利用动态变化landusechange

在一定时间段内，各种土地利用现状发生类型、位置、形状和范围等的改变。

[TD/T1010-2015，术语和定义3.4]

3.6

归一化植被指数normalizeddifferencevegetationindex;NDVI

近红外波段反射率和可见光波段反射率之差与二者之和的比值。

3.7

归一化差异水体指数normalizeddifferencewaterindex;NDWI

短波红外波段反射率和可见光红光波段反射率之差与二者之和的比值。

3.8

塌陷坑collapsepit

地下煤炭采出后，在地表形成的移动和变形区，在平原区，常有常年或季节性积水。

3.9

复垦reclamation

对生产建设活动和自然灾害损毁的土地，采取政治措施，使其达到可供利用状态的活动。

4基本要求

4.1数学基础

采煤塌陷区动态遥感监测技术规程的数学基础包括大地基准、高程基准及地图投影，具体规定如下：

a)大地基准：CGCS2000国家大地坐标系；

b)高程基准：1985国家高程基准；

c)地图投影：高斯克吕格投影。

4.2比例尺与影像空间分辨率要求

根据监测结果成图精度要求，收集的影像、基础地理信息数据等应具有与要求比例尺一致的空间分

辨率和比例尺，见表1。

3

GB/TXXXXX—XXXX

表1监测成果精度要求与影像空间分辨率对应关系单位：m

成果要求比例尺影像空间分辨率基础地理信息数据比例尺

1:5000≥1.0≥1:10000

1:10000≥2.5≥1:15000

1:25000≥5.0≥1:50000

1:50000≥10≥1:100000

>1:50000>10>1:100000

4.3监测流程

采煤塌陷区动态遥感监测应按照数据准备、数据预处理、信息提取、提取精度评价、动态分析与评

价及成果管理流程进行，具体按图1执行。

图1采煤塌陷区动态遥感监测流程图

5数据准备

5.1总体要求

5.1.1塌陷区遥感动态监测数据准备应包括地面调查数据、监测区的遥感影像、监测区土地利用现状

图、高程（DEM）数据、国土空间规划文件、气象、水文及土地修复等数据。

5.1.2地面调查数据、土地利用现状图、DEM数据、空间规划文件、气象、水文及土地修复等数据应

与遥感影像有较好的时相一致性，其中，地面调查数据与遥感影像的时相要求不能超过15天。

4

GB/TXXXXX—XXXX

5.2遥感数据选择

5.2.1影像时相为调查区植被生产旺盛时期、与地面实地调查时间相差不超过15天，且易于区分土地

利用中的未利用地、植被类型、塌陷坑等，且前后两期的影像成像时间不超过1个月。

5.2.2所选光学影像云覆盖量<5%，且重点监测区无云覆盖。

5.2.3影像全景色调均匀，无明显突变、变形、噪声、条带。

5.3基础地理信息数据选择

5.3.1线划图无明显变形、监测区数据无缺失；

5.3.2基础地理信息资料符合GB/T39613-2020规定的“优”等级。

5.3.3参考使用的基础地理信息数据具有较强的时效性，与地面实地调查时间相差不超过5年，土地

利用分类GB/T21010-2017中的至少达到二级分类标准。

5.4数据预处理

5.4.1光学遥感影像应经过融合、镶嵌、增强等预处理，参照GB/T15968-2008第3章、第5章执行。

5.4.2监测区的DOM及DEM数据应严格按照原图件转为矢量文件，检查无拓扑错误后，再转为栅格图

像。

5.4.3多源数据进行几何校正时，误差应控制在0.5个像元之内。

5.5解译标志建立

5.5.1解译标志建立应参考外业调查或优于0.5米的高空间分辨率影像。

5.5.2解译标志内容应包括有指导意义的土地利用类型、塌陷积水坑等因子，及塌陷区整治复垦状况

等，影像特征应包括时序特征、色调、几何特征等。

5.5.3解译标志应具有代表性、实用性和稳定性，且地面集中面积应不少于3*3个光学影像像元面积。

可参考资料性附录A。

6信息提取与分析

6.1主要内容

6.1.1塌陷区多时期土地利用信息提取。

6.1.2塌陷区积水坑的数量与面积、时空分布、塌陷区土地整治状况等。

6.2塌陷区土地利用

土地利用获取应以目视解译方法为主，计算机自动识别解译方法为辅。具体分类体系应按GB/T

21010-2017的规定执行，在不改变分类基本含义的前提下，根据监测区的实际情况，不同地类可有选择

性的进行合并。煤炭塌陷区土地利用类型分类与遥感解译标志可参考附录A。

7结果验证与精度评价

7.1验证内容与精度评价

5

GB/TXXXXX—XXXX

7.1.1野外验证应包括以下主要内容：

——解译标志检验。

——信息提取成果验证。

——与现有资料对比有较大差异的解译成果验证。

7.1.2监测成果的精度评价可参考野外抽样调查或基于优于0.5米分辨率的高精度卫星影像或航空数

据，根据以下方法计算监测成果的Kappa系数k：

OA−p

k=e（1）

1−pe

Tp+Tn

OA=（2）

Tp++TnFp+Fn

i

∑()abii×

p=1（3）

enn×

其中，OA为监测成果中每一目标类的总体监测精度，Tp为将目标物监测为目标物的数量，Tn为

将非目标物监测为非目标物的数量，Fp为将目标物监测为非目标物的数量，Fn为将非目标物监测为

目标物的数量；pe根据所有目标类的真实样本数ai及预测出的对应的样本数bi计算，n为样本总数。

7.2验证成果要求

7.2.1野外验证应根据实际情况，修改补充解译标志，并根据新建立的解译标志进行校核，修改解译

结果。

7.2.2经野外验证不能达到质量控制要求的，应重新解译。

8分析评价与成果管理

8.1分析评价

塌陷土地分析方法主要包括综合评判法和模型法。

8.2面积汇总

监测成果面积量算与汇总应以图幅理论面积作为控制面积，并进行面积计算。

8.3成果管理

在遥感解译、野外验证工作完成后，应进行资料的整理和综合分析，并按对应的工作阶段形成文字

报告。

6

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AA

附录A

（资料性）

煤炭塌陷区土地利用类型分类与遥感解译标志

土地利编

解译标志影像特征备注

用类型码

浅紫色，纹理粗

糙，边界清晰，形城市、村

状呈不规则，没有庄及交

建设用

1明显的季节时相通等统

地

变化特征，但在年归为建

时间尺度上可能设用地

有变化

农田、林

地、绿化

鲜绿色，纹理细

用地等

腻，常被田间道路

有植被有植被

2分割成网状，且有

地覆盖区

明显的季节变化

域均可

特征

归为有

植被地

深蓝色至蓝色，纹河流、湖

理均匀，没有明显泊、养殖

水域3的季节时相变化，塘等均

且边缘相对比较可归为

固定。水域

粉色或浅紫色，纹

荒地4理细腻，但季节和

年份变化不固定

形状不规则，在年

尺度上表现明显，

原始地物为有植

塌陷地5被地、建设用地或

荒地，但后来因塌

陷成洼地，常以积

水坑的形态显示。

7

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形状不规则，在年

尺度上表现明显，

原始地物为塌陷

复垦地6形成的积水坑或

洼地，后人为修复

成有植被地或建

设用地等

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BB

附录B

（资料性）

采煤塌陷区动态遥感监测主要流程示例

1监测区概况

以山东新巨龙煤矿为主要监测示例区域。新巨龙煤矿位于山东省菏泽市巨野县龙固镇，井田面积约

180平方公里。矿井于2004年6月开工建设，2009年投产运营，2011年完成煤炭产量598万吨。

图1山东省新巨龙煤矿地理位置

2数据准备

根据监测区概况和获取的遥感数据情况，以Landsat数据为主要监测数据源。根据4.2设定的数据

要求，监测所使用的遥感数据基本情况如表1。

表1新巨龙煤矿塌陷区遥感监测数据源

时期传感器条带号影像获取时间影像质量

2000Landsat-5TM1230352000/9/13云量=0%，纹理清晰，色彩均匀，无条带

2009Landsat-5TM1230352009/9/22云量=0%，纹理清晰，色彩均匀，无条带

2015Landsat-8OLI1230352015/9/7云量=0%，纹理清晰，色彩均匀，无条带

2019Landsat-8OLI1230352019/8/17云量=0%，纹理清晰，色彩均匀，无条带

3数据预处理

原始Landsat数据的波段合成和增强按照GB/T15968-2008第3章、第5章执行；

因缺失监测区的地面定位数据和DOM数据，利用涵盖监测区的高分辨率的天地图影像对使用的四

期Landsat数据进行几何精校正，误差控制在0.5个像元之内。

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4解译标志建立

因监测区位于平原地带，地形相对平坦，地面植被以农田植被为主，间或有田间绿化树及村庄树木，

且监测区没有大的建城区，以村庄或建制镇为主，因此，参照GB/T21010-2017《土地利用现状分类》

和监测区概况，将监测区土地利用类型分为建设用地、有植被地、荒地和水域四类，解译标志参见资料

性附录A。

5监测区土地利用类型提取结果与分析

图2监测区土地利用解译结果：（a）2000年；（b）2009年；（c）2015年；（d）2019年

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以矿区建设前的2000年土地利用状况为基准，对2009年、2015年和2019年的土地利用变化进行

分析。对比2009年与2000年，采煤区土地利用变化不明显，除建设用地面积不断扩大外，仅在矿区

中西部荒地面积有所扩大，南部出现小面积的水域，表明截止到2009年，煤炭经济对矿区环境的影响

并不明显，但到2015年，在矿区中部的欧楼、翟楼、郭坊等村庄出现大面积的水域及荒地，且在矿区

北部的纪庄村周边及东北部的蒋庄出现了小面积的积水坑，积水坑呈零星分布；截止2019年，矿区积

水坑面积及数量进一步增加，且分布范围也较之前有扩大，部分荒地复垦为有植被地。

6采煤塌陷区及复垦区提取结果与分析

根据2000-2019年四个时期的采煤区土地利用状况分析，对2009年、2015年和2019年的塌陷区

进行提取，并对2015-2019年期间的复垦区域进行监测，如图3和表2-3所示。

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图3采煤区塌陷坑提取结果

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表22000-2019年矿区塌陷坑情况统计表

时间段数量/个最大面积/亩总面积/亩

2000-200927117.4441760.012

2000-2015611866.9574403.48

2000-2019541864.2576802.31

表32015-2019年矿区复垦区情况统计表

时间段数量/个最大面积/亩总面积/亩

2015-2019833507.1256454.027

根据图3和表2，2009年以前，采煤区塌陷不明显，塌陷坑主要呈零星状分布，最大塌陷坑面积仅

117.44亩，总面积仅为760亩左右，随着煤炭不断开采，矿区地面塌陷情况逐渐加剧，至2015年，可

监测到的塌陷区高达61个，且总面积也增加到4403.48亩，最大塌陷坑面积达1866.96亩，塌陷区域

主要集中在矿区的中西部地区，涉及的村庄为欧楼村、翟楼村和郭坊，矿区北部区域开始出现塌陷，到

2019年，中西部塌陷坑进一步扩大，且涉及村庄范围更广，闫庄、刘海及于庄村均出现大面积的塌陷

坑，且矿区北部的塌陷范围继续扩大，主要集中在南康庄村，根据统计，2019年矿区塌陷坑数量为54

个，面积增加到6802.31亩，最大塌陷坑面积为1864.257亩。

根据研究时间段，相关部门对矿区的塌陷区也进行了不同程度的复垦，根据遥感监测统计，

2015-2019年间，矿区复垦面积高达6454亩，且最大复垦区域集中在矿区中西部的欧楼和郭坊村周边，

塌陷坑被复垦为有植被地，复垦区域最大面积为3507.125亩。

七结果验证

以矿区中部欧楼村及周边区域为例，基于覆盖监测区的高分辨率天地图遥感数据和报道资料，对解

译结果进行验证。通过截取2000-2019年欧楼村及周边区域的高分辨率遥感数据分析，发现2008年之

前，欧楼及周边区域以农田为主，2012年出现大面积的塌陷坑，2013年开展进行部分复垦，但塌陷坑

仍不断扩大，至2017年在塌陷坑进行生态修复，且周边区域被复垦为农田，但东部及北部的塌陷坑仍

继续扩大。

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_________________________________

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前言

本文件按照GB/T1.1－2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起

草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国煤炭工业协会提出并归口。

本文件起草单位：。

本文件主要起草人：。

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采煤塌陷区动态遥感监测技术规程

1范围

本文件规定了采煤塌陷区利用遥感技术动态监测的内容、程序、方法、要求、成果整理及质量控制

等。

本文件适用于应用遥感技术进行采煤塌陷区的动态监测。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T14950—2009摄影测量与遥感术语

GB/T15968—2008遥感影像平面图制作规范

GB/T17694—2009地理信息术语

GB/T21010-2017土地利用现状分类

GB/T39613-2020地理国情监测成果质量检查与验收

DZ/T0266-2014矿产资源开发遥感监测技术规范

TD/T1010-2015土地利用动态遥感监测规程

3术语和定义

3.1

遥感remotesensing

在一定距离以外感测目标物的“信息”，通过对信息的分析研究，确定目标物的属性及目标物之间

的相互关系。

3.2

遥感技术remotesensingtechnology

从地面到高空对地球、天体观测的综合性技术系统的总称。由遥感平台、遥感仪器以及信息接收、

处理与分析应用等组成。

3.3

遥感图像remotesensingimage

通过安装在遥感平台上的传感器对地球表面摄影或扫描获得的影像经过处理后获得的图像。

3.4

2

GB/TXXXXX—XXXX

影像分辨率imageresolution

遥感影像上能够区分地物的最小单元尺寸或面积，是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。

3.5

土地利用动态变化landusechange

在一定时间段内，各种土地利用现状发生类型、位置、形状和范围等的改变。

[TD/T1010-2015，术语和定义3.4]

3.6

归一化植被指数normalizeddifferencevegetationindex;NDVI

近红外波段反射率和可见光波段反射率之差与二者之和的比值。

3.7

归一化差异水体指数normalizeddifferencewaterindex;NDWI

短波红外波段反射率和可见光红光波段反射率之差与二者之和的比值。

3.8

塌陷坑collapsepit

地下煤炭采出后，在地表形成的移动和变形区，在平原区，常有常年或季节性积水。

3.9

复垦reclamation

对生产建设活动和自然灾害损毁的土地，采取政治措施，使其达到可供利用状态的活动。

4基本要求

4.1数学基础

采煤塌陷区动态遥感监测技术规程的数学基础包括大地基准、高程基准及地图投影，具体规定如下：

a)大地基准：CGCS2000国家大地坐标系；

b)高程基准：1985国家高程基准；

c)地图投影：高斯克吕格投影。

4.2比例尺与影像空间分辨率要求

根据监测结果成图精度要求，收集的影像、基础地理信息数据等应具有与要求比例尺一致的空间分

辨率和比例尺，见表1。

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表1监测成果精度要求与影像空间分辨率对应关系单位：m

成果要求比例尺影像空间分辨率基础地理信息数据比例尺

1:5000≥1.0≥1:10000

1:10000≥2.5≥1:15000

1:25000≥5.0≥1:50000

1:50000≥10≥1:100000

>1:50000>10>1:100000

4.3监测流程

采煤塌陷区动态遥感监测应按照数据准备、数据预处理、信息提取、提取精度评价、动态分析与评

价及成果管理流程进行，具体按图1执行。

图1采煤塌陷区动态遥感监测流程图

5数据准备

5.1总体要求

5.1.1塌陷区遥感动态监测数据准备应包括地面调查数据、监测区的遥感影像、监测区土地利用现状

图、高程（DEM）数据、国土空间规划文件、气象、水文及土地修复等数据。

5.1.2地面调查数据、土地利用现状图、DEM数据、空间规划文件、气象、水文及土地修复等数据应

与遥感影像有较好的时相一致性，其中，地面调查数据与遥感影像的时相要求不能超过15天。

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5.2遥感数据选择

5.2.1影像时相为调查区植被生产旺盛时期、与地面实地调查时间相差不超过15天，且易于区分土地

利用中的未利用地、植被类型、塌陷坑等，且前后两期的影像成像时间不超过1个月。

5.2.2所选光学影像云覆盖量<5%，且重点监测区无云覆盖。

5.2.3影像全景色调均匀，无明显突变、变形、噪声、条带。

5.3基础地理信息数据选择

5.3.1线划图无明显变形、监测区数据无缺失；

5.3.2基础地理信息资料符合GB/T39613-2020规定的“优”等级。

5.3.3参考使用的基础地理信息数据具有较强的时效性，与地面实地调查时间相差不超过5年，土地

利用分类GB/T21010-2017中的至少达到二级分类标准。

5.4数据预处理

5.4.1光学遥感影像应经过融合、镶嵌、增强等预处理，参照GB/T15968-2008第3章、第5章执行。

5.4.2监测区的DOM及DEM数据应严格按照原图件转为矢量文件，检查无拓扑错误后，再转为栅格图

像。

5.4.3多源数据进行几何校正时，误差应控制在0.5个像元之内。

5.5解译标志建立

5.5.1解译标志建立应参考外业调查或优于0.5米的高空间分辨率影像。

5.5.2解译标志内容应包括有指导意义的土地利用类型、塌陷积水坑等因子，及塌陷区整治复垦状况

等，影像特征应包括时序特征、色调、几何特征等。

5.5.3解译标志应具有代表性、实用性和稳定性，且地面集中面积应不少于3*3个光学影像像元面积。

可参考资料性附录A。

6信息提取与分析

6.1主要内容

6.1.1塌陷区多时期土地利用信息提取。

6.1.2塌陷区积水坑的数量与面积、时空分布、塌陷区土地整治状况等。

6.2塌陷区土地利用

土地利用获取应以目视解译方法为主，计算机自动识别解译方法为辅。具体分类体系应按GB/T

21010-2017的规定执行，在不改变分类基本含义的前提下，根据监测区的实际情况，不同地类可有选择

性的进行合并。煤炭塌陷区土地利用类型分类与遥感解译标志可参考附录A。

7结果验证与精度评价

7.1验证内容与精度评价

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7.1.1野外验证应包括以下主要内容：

——解译标志检验。

——信息提取成果验证。

——与现有资料对比有较大差异的解译成果验证。

7.1.2监测成果的精度评价可参考野外抽样调查或基于优于0.5米分辨率的高精度卫星影像或航空数

据，根据以下方法计算监测成果的Kappa系数k：

OA−p

k=e（1）

1−pe

Tp+Tn

OA=（2）

Tp++TnFp+Fn

i

∑()abii×

p=1（3）

enn×

其中，OA为监测成果中每一目标类的总体监测精度，Tp为将目标物监测为目标物的数量，Tn为

将非目标物监测为非目标物的数量，Fp为将目标物监测为非目标物的数量，Fn为将非目标物监测为

目标物的数量；pe根据所有目标类的真实样本数ai及预测出的对应的样本数bi计算，n为样本总数。

7.2验证成果要求

7.2.1野外验证应根据实际情况，修改补充解译标志，并根据新建立的解译标志进行校核，修改解译

结果。

7.2.2经野外验证不能达到质量控制要求的，应重新解译。

8分析评价与成果管理

8.1分析评价

塌陷土地分析方法主要包括综合评判法和模型法。

8.2面积汇总

监测成果面积量算与汇总应以图幅理论面积作为控制面积，并进行面积计算。

8.3成果管理

在遥感解译、野外验证工作完成后，应进行资料的整理和综合分析，并按对应的工作阶段形成文字

报告。

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AA

附录A

（资料性）

煤炭塌陷区土地利用类型分类与遥感解译标志

土地利编

解译标志影像特征备注

用类型码

浅紫色，纹理粗

糙，边界清晰，形城市、村

状呈不规则，没有庄及交

建设用

1明显的季节时相通等统

地

变化特征，但在年归为建

时间尺度上可能设用地

有变化

农田、林

地、绿化

鲜绿色，纹理细

用地等

腻，常被田间道路

有植被有植被

2分割成网状，且有

地覆盖区

明显的季节变化

域均可