Page 182 - 遥感技术在生态环境监测中的应用研究

第五章 遥感技术在煤矿矿山地质环境监测中的应用研究

第七节 采煤塌陷积水区水环境遥感动态监测

煤炭的开采对地质生态环境影响的源头在于开采引起的地表沉陷。地面塌陷不仅使土
地类型发生变化，可利用土地面积减少，而且在雨量丰富、地下水含量充足、埋藏水位浅
的地区形成大面积的塌陷积水区，改变了当地的地貌结构和生态环境，使原来单一的陆生

生态系统转变为水一陆复合型生态系统，这给煤炭开采区当地水环境造成巨大的影响。由
于积水区大多由农田、村庄塌陷而成，四周较为封闭，水体难以得到流通，加上周围工矿
企业和居民生活污水的排放，以及农田进行污水灌溉、农药化肥的使用，对当地水环境造

成严重污染。据环保部门监测，矿区水环境普遍富营养化，有的甚至高度富营养化。因此，
加强对塌陷积水区水环境的监测，对于塌陷积水区水环境治理，以及矿区煤炭工业的可持

续发展和居民生活水平的提高都具有十分重要的意义。
本小节以某平原采煤塌陷积水区为研究对象，主要针对塌陷积水区水体开展遥感动态
监测，并采用综合营养指数法综合评价塌陷积水区富营养化状况，实现水体富营养化程度

的动态监测，为采煤塌陷区水环境综合治理提供依据。

一、采煤塌陷积水区水深反演研究

利用可见光遥感探测水深是建立在太阳光对水体穿透的基础之上，在较浅水域，太阳
辐射能够到达水底反射后被传感器吸收，它的测深原理主要基于光线对水体的透射。可见
光在水体中的衰减系数越小，则对水体的穿透性越好。遥感可探测水深 ZR 和衰减系数 α

之间的关系可表示为：
ZR=

从这个关系可以看出，可见光衰减系数决定了光在水体遥感中的可测深度。
目前利用多光谱反演水深的范围都在 30m 以内，对于水深大于 30m 的区域，根据水
体的反射和吸收特性，通过遥感影像很难获取准确使用的水深数据。本次研究的采煤塌陷

积水区水体水深相对较小，基本都在 5m 以下，适合用于可见光遥感探测其水深状况。
（一）水深遥感方法

依据遥感探测水深的原理，传感器接收到的辐射亮度中包含深度信息，通过采取适当
的方法可以从中提取出水深信息。目前水深遥感研究所采用的模型可以分为三类：理论解
析法、波浪法和统计法。

1. 理论解析法
理论解析法主要根据光在水体辐射传输过程中的物理光学特性而建立的光辐射方程，
它的出发点是光的辐射传输。但是由于各种客观和主观条件的限制，这些水体光学参数与

175