论遥感影像在矿山地质环境监测治理方面的应用

王凤娟

（河南省航空物探遥感中心，河南 郑州 450053）

矿山开采有很多种占地类型，矿山建筑、开采废弃物等会占据大量的矿山土地，一些矿山废弃物还会污染土地，破坏矿山的地质环境。并且随着经年累月的资源开采，矿山的地质环境也变得极其脆弱，具体表现为矿山附近的地表塌陷，矿渣、废弃矿物会造成生态的污染。保护矿山的地质生态已成为了社会发展的共识，矿山环境的监测和治理方案就成为了保护矿山生态环境的重中之重。遥感技术的发展为合理利用与规划资源环境、研究地球生态环境演化等诸多领域提供了强有力的科学技术手段，遥感能够全面、准确、快速地获取地球表面的实时信息，这是传统监测方法无法实现的，也为矿山环境监测提供了新的思路。现在遥感技术已经成为矿山环境监测研究中数据获取重要手段，大大提高了矿山环境监测的效率和精度。

此外，遥感技术还有受人为因素影响较小、降低调查与监测费用等优势。遥感影像能够将矿山内部的环境转化成具体的影像为保护人员进行日常的监测和治理工作提供资料，是十分受欢迎的一种保护技术，给矿山地质环境的保护工带来了极大地方便。

1 矿山地质环境问题与遥感影像的联系

矿山地质环境问题主要来源于矿物的过度开采而造成地质组成成分的破坏，地质环境破又可以细分为地貌景观的破坏、地质灾害和地质资源的破坏。其中以地质资源的破坏最为严重，保护和监测也最为棘手。

（1）地貌景观的破坏，顾名思义就是指矿山过度开采而导致周边地貌与未开采前发生了明显的变化，并且这种变化趋势是不好的，常见的地貌景观破坏有以下几种情况：首先是土地的占用，开采矿山往往需要矿山建筑，比如开采场地的建设、矿产废弃物的堆放建筑。其次是山体的破损，长期开采的矿山会出现明显的缺损现象，更严重时会造成地质灾害。最后就是矿山植被以及岩石的破坏。开采的矿石和废弃物会不断的堆积在矿山的对方建筑里，矿渣会当地的植物造成了严重的生存压力，长期开采的矿山，其周围是很难保持植物生长的。遥感影像可以将通过卫星遥感建立高分辨率的遥感影像，通过航拍和卫星监测来收集矿山地貌的影像资料，并通过和以往资料的对比，分析矿山环境破坏的严重程度，再对矿山开采进行一定的约束。

（2）地质灾害，我们可以广义的理解为矿山开采所造成的一系列自然灾害的频发。矿山不合理开采引起的滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害以及由于降雨引起的二次灾害，这些地质灾害均属于突发性灾害，会伴随着当地环境以及矿山的开采程度频繁发生，对矿山附近的居民以及工作人员造成了严重的生命威胁。由于矿山开发活动引起的水体污染和粉尘污染，对植被生长及居民的生活造成了很大影响；废石堆的不合理堆放及部分尾矿坝存在一定的安全隐患等。相关部门对矿山环境问题也非常重视，在矿山环境破坏严重区域实施矿山环境治理工程。遥感影像预防地质灾害的作用还是很大的，遥感技术能够分析地质层的地质变化，并将地质变化走向的影像传送给工作人员，可以起到及时的预防作用。

（3）地质资源的破坏包含两个方面，第一是土地资源的破坏。土壤资源的破坏是矿山地质环境监测和治理的主要问题。因为土壤资源是很难修复的，即使通过一些现代手段对矿山土壤资源进行强行修复也很难在恢复到原状，并且还会耗损大量的金钱和精力。土壤资源的破坏主要包括土壤功能性丧失、土壤肥力下降，地貌景观的改变和地质灾害的频发也会给土壤资源带来巨大的变化，当然这个变化也是不好的。遥感影像在土地资源方面的监测主要表现在对土壤结构进行遥感影像的监测和分析，可以发现一些变化不明显但是影响严重的土壤资源破坏，譬如土壤污染。第二是含水层的破坏。矿山含水层的主要破坏因素来源于地下开采，地下开采对土壤结构的破坏是致命的也是不可避免的，地下开采工作会导致矿山周围的地下水崩坏，影响到周围居民的正常生活。同时地下开采也更容易造成地下水体的污染，尤其是在重金属的开采矿区，一旦出现水体污染就会造成区域性的重金属中毒事件，影响极其恶劣。针对地下含水层系统的问题，遥感影像目前还没有特别好的应用，仅仅处在分析阶段，能够分析出当时地下水水位以及含水层结构的变化，具体的污染情况需要工作人员进行实地考察得知。其实在整个矿区的开采过程中，遥感影像技术的主要应用就是帮助工作人员进行矿山信息变化的收集和分析，让地质环境保护做到心中有数。

2 遥感监测的具体应用分析

遥感影像给矿山地质环境保护的监测和治理带来极大地方便，也确保了矿山地质信息变化数据的及时更新，对于环境保护工作来说十分重要。遥感影像的精度需要达到地质解译的程度，所以在进行矿山地质环境监测过程中，需要建立完整的遥感影像信息提取流程和优化流程，如下图所示。首先是遥感数据源的收集，通常采用卫星云图和无人机航拍的收集方法来进行矿区地貌和地质环境的拍摄与分析。之后是遥感数据源的处理，主要是用过计算机对收集到的矿区数据源进行二次加工，加强图像的质量，以便后续的图片信息提取工作。之后是对遥感影像的光纤融合，突出影像的光谱特征，加强影像的实用性。接下来是遥感监测的重要步骤，信息的提取。通过遥感影像，工作人员需要提取出开采面、中转场地、矿山建筑、固体废弃物等地表类型的简要特征并进行相关描述。通过影像中的纹理变化、几何形态等来对矿区的地貌景观和地质环境进行充分的了解。之后保护人员需要派出野外调查小组进行实地验证、纠正和完善影像的错漏信息。遥感监测是矿区保护的监测工作更有力度也更有保障。

3 遥感影像在矿区地质环境的治理应用

遥感影像在矿区地质环境的治理过程中充当着数据指导的角色，在治理前，工作人员需要结合矿区环境的现状和以往存档的遥感影像对矿区环境恶化的走向进行分析并得出结论，之后环境保护人员需要根据结论制定治理方案。治理时间至少需要一年才能再次的使用到遥感影像，在这里遥感影像的应用就是进行影像一年前后的资料对比，来分析治理带给矿区地质环境的变化，分析变化的程度和治理成果。除此之外，遥感影像还可以简要明了的表达出治理的特点，是用作治理汇报的绝佳材料。

图1 遥感影像调查工作流程图

4 结语

遥感影像技术在矿山地质环境监测和治理中充分发挥出了自己作为高科技手段的高效性以及准确性，极大地提高了矿山地质环境的分析、观察、信息收集的效率，节约了野外调查的成本，同时遥感影像技术也可以作为研究资料对矿山地质环境的治理情况进行分析，可以及时的发现问题。但是遥感影像技术在治理方面的应用周期比较长，至少一年以上的时间才能够用来分析治理情况。