遥感技术在六安市矿山地质环境调查中的应用方法研究

彭海辉

摘要：矿山地质环境对于生态环境保护来说尤为敏感，是国土空间生态修复的重要部分，如何快速掌握矿山地物信息的变化是修复、保护和监测的关键所在，本文总结了遥感技术在矿山环境遥感调查的技术方法，结合大别山区矿山环境的特点，突出分析了采场、固体废弃物、地质灾害、恢复治理等矿山地物遥感特征，为六安大别山区国土空间生态修复、自然保护区监测、主体功能区等用途管制提供技术保障和可靠数据。

关键词：遥感;矿山环境;生态修复;大别山

1.引言

矿山地质环境是影响区域生态环境的重要因素，是国土空间生态修复的重中之重，矿山开采所压占和破坏土地及地表植被，采矿所产生的废石堆、尾矿以及排放的废水、废弃污染水体和大气，露天高边坡采场崩塌、滑坡、泥石流，土壤玻璃引发水土流失等，直接威胁了区域的生态安全。当前，生态文明建设已成为国家的重要战略，绿水青山就是金山银山的理念贯穿着区域生态的发展主轴，因此，正确处理局部和全局、近期和长远利益的关系，达到经济效益与环保效益相统一具有重要意义。那么，如何快速准确的掌握一个区域最新的矿山地质环境概况是解决问题的关键所在，随着国产高分辨率卫星的成熟应用，采用遥感技术及时、全面、准确、客观和动态的监测区域矿产资源的开采的现状，为矿山环境调查与监测提供重要的数据支撑和保障。

2.区域概况

六安市位于安徽西部，大别山北麓，俗称”皖西”，是大别山区域中心城市，生态区特殊、敏感而重要，具有全局性、战略性的意义，是淮河和巢湖水系最重要的水源涵养地和水资源调蓄池。现辖霍邱、金寨、霍山、舒城五县和金安、裕安、叶集三区，地处江淮之间，东与合肥市相连，南与安庆市接壤，西与河南信阳市接壤，北与淮南市、阜阳市相邻，国土面积约l7976km2。地势西南向东北呈梯形倾斜，形成大别山区、山前丘陵、江淮平原三级地貌单元（图1）。境内河流分属淮河、长江两大水系，江淮分水岭由金安区的横塘、中店、椿树镇进入肥西县境内，西侧和北侧属于淮河流域，主要河流为淠河和汲河;东南侧属于长江流域，主要河流为丰乐河和杭埠河的上游支流。

3.数据源及工作方法

3.1数据源

本次采用2018年GF-l、GF-2、geoeye-l等卫星遥感数据，1：5万地形图、DEM，采矿权和探矿权为数据源，开展矿山地质环境的信息提取。

3.2几何纠正

采用1：5万数字地形图对工作区的GF-1、GF-2等遥感数据进行几何纠正，纠正精度均小于1个象元（图2），符合调查精度要求。叠加区域DEM数据，建立T作区三维遥感影像，辅助开展矿山地质环境要素信息的提取。

3.3数学基础

坐标系统采用“1980年西安坐标系”;投影方式采用高斯一克吕格投影，分带方式与基础底图一致;高程基准与使用高程数据一致;影像应保持原始影像数据的最优分辨率。

3.4矿山地物信息提取

六安市矿山多位于大别山区，其开采规模较小，以采石场为主，矿山环境信息提取主要包括开发状况信息提取、矿山开发引起的地质灾害信息提取、环境变化信息提取、恢复治理信息提取。

3.4.1開发状况信息提取

主要提取矿产开采点位置、井口位置、开采或关闭、开采矿种、开采方式、占地与损毁土地类型、固体废弃物范围等。

3.4.2矿山开发引发的地质灾害信息

主要包括崩塌位置、滑坡位置、泥石流位置、地面塌陷、山体陷裂（垮塌）范围.河道淤塞长度（位置）、煤田（煤矸石）白燃范围等。

3.4.3环境变化信息

压占土地范围、土地类型、受损植被、粉尘污染、水体污染等。

3.4.4恢复治理信息提取

土地复垦范围、矿山环境治理工程分布等。

3.5野外验证

野外验证采用点、线、面验证，以线为主，路线穿越与追踪法相结合的方法。穿越路线宜垂直地形地貌分区及矿山环境地质问题区。采用追踪法圈定土地破坏、泥石流、地裂缝、水体污染延伸等矿山地质环境问题的边界线。对于危害程度大或典型的地质灾害、露天采场、固体废弃物堆放场等问题，应进行大比例尺剖面调查，对于规模不大且危害程度小的矿山地质环境问题进行一般的填表调查。

4.典型矿山地物遥感影像特征

4.1采场

采场遥感影像上纹理、色调与周边地区差异显著，采场区别于一般的裸露土地，由于不断开挖，从地形的形态上来看，一般低于周围地形，在高分辨率影像中开采面形成的采坑解译标志明显，开采坑边坡显示阶梯弧形、环形纹理（图3），活动的开采面颜色比较新鲜，附近道路也相对清晰，高分辨率影像上可见机械，而关停的采面则泛灰、黑色，附近道路不明显，有的周围泛绿长草。

4.2矿山建筑

矿山建筑一般位于开采点附近、采场或中转场地内，凸出于地面，形状规则，边界清晰，一般呈矩形，色调较亮，易识别（图4）。

4.3固体废弃物

固体废弃物主要包括废石堆、排土场、煤矸石堆和尾矿库等，一般在矿山附近就近堆放。比如，尾矿库形状一般不规则，建有拦截大坝和选矿厂，有道路与外界相通，尾矿库水体色彩比自然水体亮，分带特征明显（图5）;正在开采矿山的排土场，由于多次的排放，显示出比较明显的扇形纹理特征，通过高分辨率影像可直接识别;煤矸石堆在影像上呈锥形，黑、黑灰色;废石堆在影像上大多就地堆放，色彩比矸石浅（图5）。

4.4地质灾害

与矿山开采有关的地质灾害主要包括地面塌陷、地面沉降、地裂缝、崩塌、滑坡、泥石流等。地面沉降、地面塌陷通常表现出比周围地形低的负地形，在影像上通常能见到椭网形的塌陷坑;地裂缝一般长几米到几百米，呈不规则条带状、环形分布;崩塌灾害通常发生在开采面周围，附近经常有废石堆或矿石堆（图6）;滑坡在影像上一般呈舌形、通常具有陡峭的滑坡壁;泥石流通常发生在沟谷中，由矿山开采排放的废石堆或尾矿堆积形成地势陡峭的沟谷，一般影像上呈现河道杂乱，有废石堆放。

4.5矿山环境污染

矿山开采如不采取合适的措施，一般会造成一定的环境污染，矿山环境污染主要有粉尘污染、水体污染、煤及煤矸石白燃。工作区内主要表现为水体污染，是由选矿时的废水，不经过处理，就直接排放到河流中，会形成水体污染，在影像图上比较明显，水体颜色发暗黑（图7），周围植被颜色也会发生改变。

4.6恢复治理

矿山环境恢复治理，主要是针对矿山开采引起的地表毁坏的一些治理活动，治理包括：采坑回填、排土场绿化、采场绿化、地质灾害工程治理和土地复垦等，其中，排土场和采场恢复治理在影像上主要显示为排土场或采坑有排列规则的植被覆盖或者是规范的固坡工程，与周围景观明显不同（图8）。

5.结论与展望

（1）随着国产高分卫星的成熟应用，可以及时的获取特定区域内的矿山环境状况，为区域生态环境治理、保护和监测提供重要支撑。

（2）矿山环境地物类型多样，后续可以结合高光谱数据开展矿区污染分布定量反演。

（3）生态的修复是一个系统的过程，其恢复过程是一个连续的状态，可以采用多源遥感数据，开展区域生态环境长时序动态监测。

（4）开展矿山环境的客观调查，可以支撑自然保护区、主体功能区划的用途管制工作。

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