遥感影像在矿山地质环境监测治理方面的应用

杨光好

【摘要】国的矿产资源虽然丰富但人均占有量小，且由于过度的开发和矿山环境保护工作开展的过晚，导致了地质灾害的发生。生态系统被严重破坏的矿区易发生滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和猛烈的沙风暴等自然灾害，严重威胁着人类的财产与安全问题，所以针对矿山环境改造技术的研究工作迫在眉睫。文章对遥感影像在矿山地质环境监测治理方面的应用进行了讨论。

【关键词】遥感影像  矿山地质  环境监测治理

矿山地质环境需要整体保护、综合治理和系统修复。卫星遥感在该领域的应用，体现出了全覆盖精准性、速度快人力少、经费低成本小的优势。随着从感知到认知的创新，信息解译、数据挖掘、大数据应用分析能力的不断提升，遥感技术将直接服务于监测与监管主体，实现从数量向质量和生态并重的转变，在矿山地质环境动态、常态化监测应用方面提供有力保障。

一、矿山地质环境问题及遥感监测内容

（一）地形地貌景观破坏

地形地貌景观破坏指矿产资源开采活动改变了原有的地形地貌特征，造成山体破损、岩石裸露、植被破坏等现象。包括露天采场、固体废弃物（含排土场、排矸场、尾矿库）堆放场等造成的矿区地形地貌改变与破坏。

（二）土地资源破坏

土地资源破坏指矿产资源开发活动导致土地原有功能丧失、土壤质量下降的现象，主要表现为矿山采空塌陷（地裂缝）破坏土地，使土壤肥力下降;露天开采剥离挖损，使林地损毁、耕地占用;固体废弃物不仅压占土地，而且这些固体废弃物中含有大量的Pb、Hg、As等重金属元素，污染了周边的土壤和地下水。

（三）引发地质灾害

矿山开挖引发的崩塌、滑坡、采空塌陷等突发性地质灾害，对周边人民生命财产安全构成极大威胁。

二、遥感影像空间分辨率对矿山地面变监信息提取的影响分析

（一）遥感影像空间分辨率对信息提取中数据建模方面的影响分析

在沒有遥感技术的时候，对矿山地面采用传统的二维绘图模式来提取数据，即把各种地理要素投影到平面上去。这种传统的处理方法会导致第三维方向上的几何空间位置信息和部分语意信息的局部丢失，不能完全的反应出所测地带的全部地理特征。而遥感技术就可以通过遥感DOM影像作为纹理映射来合理的改变其影像空间分辨率，从而实现对矿山地面建立可靠的三维效果模型，其步骤如下：首先采用1：5000的地形图绘制矿山地面的平面图;其次应用MapGIS软件对平面图进行扫描和矢量化处理;然后将处理结果导入ESRI软件中，应用DOM影像对比平面图中的虚拟矿区地形进行纹理映贴图处理，即把平面图中影响纹理空间的点之间的对应关系确定出来;从而得到具有全部矿山地理特征的三维图像，为进一步属性数据的运算提供了图像数据基础。

（二）遥感影像空间分辨率对信息提取中属性数据赋值方面的影响分析

对矿山三维图像数据的属性赋值工作首要问题就是如何将图像数据数量化，数字数据更加直观，便于理解。这其中遥感影像空间分辨率变化的具体像素数值，是图像向数字化转变的唯一定量参考值。根据此项参考数据，并结合绘制出的三维效果图先通过大气定量方法来获取图像数据中的接受的单个振幅的具体长度，再利用正射定量方法来融合各光谱图像的特征值并绘制成特征向量并计算出总振幅误差值，从而应用于矿山的治理工作。

三、遥感监测技术路线

目前国内已有省份，以国产高分辨率遥感影像为主体，初步建立了卫星遥感影像信息快速提取流程化解决方案。该方案集解译样本、采集和管理、专家知识库构建、影像分割、特征计算、信息提取、变化检测、统计分析等功能为一体。在矿山地质环境卫星遥感监测业务平台管理下，通过数据处理及统筹管理-人机交互解译系统-野外验证-成果数据管理-成果展示等功能运用，实现了遥感影像地表覆盖和变化监测信息流程化和自动化快速提取，可以开展矿山地质环境动态遥感监测工作。其遵循的技术路线为：①数据提取。获取采矿权坐标信息、政策性关闭矿山信息与矢量化，获取开展动态监测所需最新高分辨率遥感影像数据。②建立解译标志。提前发现疑似问题矿山，进行遥感监测识别，制作预警图斑。③实地核查验证。根据疑似图斑反馈情况与实地核查情况完善影像解译标志。④疑似图斑属性挂接。制作解译图与解译表，审核确认。⑤核查上报。警示、提醒管理部门，配合执法工作。在卫星遥感动态监测的基础上，配合视频和GPS实时监控、无人机航拍重点监控、手机APP灵活监控等技术方法，运用大数据分析，进行天空地一体化监测监管。

四、遥感监测识别结果

基于多种高分辨率遥感影像的数据特征，针对矿山遥感监测的地物目标任务，建立了一套比较系统、完善的矿山遥感监测解译标志，主要有矿产资源开发状况解译标志、矿山开发占地解译标志、矿山地质灾害解译标志和矿山环境恢复治理解译标志。这些解译标志的运用，可大大提高矿山遥感监测的解译精度和工作效率，对矿山遥感监测工作具有重要的技术支撑。结合绿色矿山建设及“矿产资源开发利用、地质环境保护与土地复垦”三合一方案的审核，可以监测矿山布局是否无序、固体废弃物是否堆放有序合法、是否对周边环境造成扬尘污染、煤矸石堆是否存在自燃现象、矿区内是否存在地质灾害（滑坡、采空塌陷）、疑似损毁土地面积是否实施治理工程、矿山地质环境治理恢复及土地复垦是否及时实施等。

五、结束语

多源遥感影像的采用，弥补了单一影像上某些区域由于浓云遮盖、偶然误差等所造成的影像不可用的情况;同时也能满足不同区域对影像最高分辨率的不同要求。拼接影像的分辨率不同而时相相同时，主要影响矿山占地类型的划分;拼接影像的分辨率及时相均不相同时，就不能准确反映矿山在相同时间的开发状况，特别是对判定是否越界开采的违法行为造成较大的误差。由于这种客观因素的存在，不免会存在误判的情况，这就需要结合实际调查来进行补充;对于某些实际调查时无法到达的矿山，只能通过影像及矿山所有者提供的资料进行综合判定。

参考文献：

[1]姜立芳。遥感测绘技术用于矿山地质环境的动态监测[J].中国资源综合利用，2018，36（1）：126-128.

[2]薛卫宁。遥感技术在泰山区域矿山环境治理修复工程的监测应用[J].山东国土资源，2019，35（10）：59-63.