矿井涌水量预测流程图（论文推荐徐良骥等）
矿井涌水量预测流程图（论文推荐徐良骥等）研究背景 1徐良骥1 2 刘曙光2 孟雪莹2 韦 任2作者单位 1. 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验；2. 安徽理工大学 测绘学院
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创新点
探寻煤矿区沉陷水域重金属元素含量快速有效的监测方法。沉陷水域高光谱数据采集后，与重金属含量环境方法监测值进行相关性分析，选择显著相关的光谱波段采用单波段回归法、逐步回归法和偏最小二乘法分别建模，进行模型精度评定后确定各重金属含量的最佳预测模型。
作 者
徐良骥1 2 刘曙光2 孟雪莹2 韦 任2
作者单位
1. 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验；2. 安徽理工大学 测绘学院
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研究背景
近年来矿区沉陷水域的研究主要集中在水体的氮、磷含量及分布特征、富营养化、水化学特征及影响、微动物群落结构及影响因子、水质、水环境评价和综合利用分析等;随着对重金属污染的重视 很多学者研究了海洋、湖泊、矿区附近河水、沉陷水域的重金属含量及分布特征、重金属污染评估、有害元素的健康风险评估、重金属对微生物群落及生态环境的影响。但关于沉陷水域中重金属含量反演模型的建立很少。
本工作利用地物光谱仪采集沉陷水域的光谱反射率并对光谱数据进行微分变换 采用单波段回归法、逐步回归法和波段深度与偏最小二乘结合3种方法分别建立各重金属元素含量的预测模型 并对3种回归模型进行精度评定 确定各重金属含量的最佳预测模型。
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摘 要
为研究矿区沉陷水域重金属元素含量快速有效的监测方法 以淮南市潘一矿沉陷水域为研究区域;首先利用ASD FieldSpec 4地物光谱仪采集采样点的光谱数据并采集样本 其次 对取回的水样中Cu Pb Zn As Cd和Cr六种重金属元素含量采用原子吸收光谱仪和原子荧光光度计测定;然后 对光谱数据进行微分变换及倒数对数变换 将变换后的光谱数据与水体重金属含量进行相关性分析 并提取特征光谱;且根据相关性分析结果选择显著相关的波段进行建模。
采用单波段分析、多元逐步回归(SMLR)分析及波段深度与偏最小二乘回归(PLSR)结合3种方法分别建立基于光谱反射率估算水体重金属含量的预测模型 并对预测模型进行精度评定 选取各重金属含量的最佳预测模型。
结果表明 经过微分变换的光谱波段与重金属元素含量的相关系数有显著提高且达到了更高的相关度。微分变换后 Cu Pb Zn As Cd和Cr六种重金属元素的最大相关系数分别为0.874 -0.648 0.824 0.764 0.636和-0.885;Cu Cr元素含量与二阶微分变换光谱建立的单波段回归模型为最佳预测模型 验证R2分别为0.823 0.806。
Pb元素、Zn元素、As元素和Cd元素含量与光谱数据的二阶微分建立的逐步回归模型为最佳预测模型 验证R2分别为0.774 0.724 0.564 0.767。该模型可用于潘一矿沉陷水域重金属含量的快速监测。
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文中图片
采样点分布示意
沉陷水域光谱曲线
光谱指标反射率与重金属元素含量相关性
作者简介
徐良骥，1978年12月08日生，安徽潜山人，教授、博士生导师、德国访问学者。安徽理工大学自然科学处副处长、院士办公室主任。获省部级科技奖励6项，第一作者发表论文35篇、出版专著4部。获“全国煤炭青年科技奖”、“安徽省战略新兴产业领军人才”等称号。
研究方向
矿区开采沉陷与土地复垦
主要成果
致力于矿区开采沉陷与土地复垦理论与技术研究工作。在厚松散层矿区地表采动损伤监测与机理分析、采空区地表残余变形机理及稳定性评价、矿区土地复垦与沉陷水域水资源综合利用等方面，获得多项专利，取得创新性成果，为煤矿安全绿色开采提供了技术支撑。
来源：
徐良骥 刘曙光 孟雪莹 等. 煤矿沉陷水域重金属含量高光谱反演[J]. 煤炭学报 2019 44(11):3539-3546.
XU Liangji LIU Shuguang MENG Xueying et al. Hyperspectral inversion of heavy metal content in subsided waters of coal mines[J]. Journal of China Coal Society 2019 44(11):3539-3546.
责任编辑：韩晋平编辑整理：郭晓炜
审 核：常琛
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