在礦山地質環境調查中遙感技術的價值

齊林梅

內蒙古自治區西部資源雜志社 呼和浩特 010020

開展系統、全面的礦山環境綜合調查，摸清礦山環境危險源的分布，對引發礦山地質環境問題的“源頭”進行及時科學地監測、評價和管理，是推進礦山地質災害防治和加強礦山地質環境保護的關鍵所在。隨著遙感數據源日益豐富與遙感技術的飛速發展，遙感技術在眾多領域得到應用。利用這種技術減少了調查人員野外工作的時間，降低了人工作業的誤差，同時該技術能夠利用災害體與周圍物質細微的差別，辨別出分布狀態以及規模，甚至是災害體具體的構成成分，提高了調查監測的準確度。

1.我國礦山地質環境的現狀

1.1 礦山開采造成山體破壞并占用大量土地

礦業在國家經濟發展中占有重要地位，據有關資料顯示，我國90%的一次能源以及85%的二次能源需要礦產資源作為能源。大中型礦山在我國已有9，000多座，在開采過程中，山體和植被都會遭到一定程度的破壞，這種破壞在一定時期內是很難恢復的，同時，采礦活動中會占用大量的土地（工業廣場、廠房等），并且會產生大量的固體廢棄物，到目前為止，我國采礦工業占用的破壞的土地已高達2，500～3，000萬畝之多。

1.2 礦山廢水污染

（1）礦山建設和生產過程中的礦坑排水；

（2）尾礦、露天礦等受到的雨水沖刷、滲透溶解礦物中可溶成分的廢水；

（3）在洗礦過程中所用的藥劑產生的廢水；

（4）其他生產、生活廢水等。這些廢水，大部分沒有經過處理，這就造成了地表水、地下水的污染，給周圍的土地、農田帶來嚴重威脅，這些廢水經過蒸發，有害物質混淆在空氣中，造成了空氣污染。

1.3 地質災害頻繁發生

在露天礦的開采過程中，由于發生邊坡失穩，會發生山體滑坡和地面塌陷、泥石流、水土流失等地質災害。如遼寧大孤山鐵礦、撫順西露天、湖北鹽池河磷礦等，都發生過一些地質災害，給當地的生產或生活帶來嚴重問題，造成建筑物坍塌，道路中毒，影響人民生命安全。

礦山開采中所產生的大量廢棄物，除了會占用大量土地，造成大氣污染，還發生泥石流、塌方等危害，尤其在個人采礦場中，亂采亂挖、亂推亂放現象嚴重，把各種礦石放在河口、河床或者公路邊，一旦發生暴雨，產生水土流失，就會產生泥石流。在山西省，煤炭面積占全省面積的36%，遍及范圍較廣。每年所產生的各種災害問題也尤為突出，給環境和人民生活帶來了嚴重影響。

2.在礦山地質環境調查中遙感技術的應用現狀

我困利用遙感技術開展地質災害調查起步較晚，但進展較快。我國的地質災害遙感調查技術是在為山區大型工程建設服務中逐漸發展起來的。上世紀20年里，我國完成的區域地質災害遙感調查面積大約覆蓋了10萬km2的國土。2002～2006年，為查清我國礦山地質災害的分布、特點，全國礦山地質環境調查與評估工作引進了遙感技術，第一次初步摸清了我國礦山環境地質問題類型、分布及危害。短短幾年時間，我國學者對應用于礦山地質環境調查的遙感技術進行了很多探索研究，取得了不少可喜的成果，積累了大量研究經驗和技術方法。先前已有同行以QulckBird多光譜遙感數據為主要信息源，采用遙感調查與地面核杏的方法，基本查明了江西德興銅礦礦醫尾礦、固(液)體廢料類型、分布現狀和排放渠道，形成了礦山地物遙感識別，尾礦庫水下尾礦堆積醫遙感識別，礦山地物面積計算、體積測算等遙感調查技術。還有采用大比例尺SPOT5衛星遙感影像，準確圈定出面積性的礦山環境地質問題，通過歷史上多期影像對比，揭示出礦山地質環境的時空演化。

9月5日，第十一屆中國農藥高層論壇在河南新鄉召開。會議圍繞農藥新政、綠色植保、農產品質量安全、鄉村振興等政策進行深入解讀和交流。大會通過探討農藥產業管理動態、綠色植保發展戰略，為農藥產業發展質量變革、綠色變革、動力變革提供根本路徑。本次會議由中國農藥發展與應用協會主辦。原農業部副部長劉堅，中國農藥發展與應用協會會長劉永泉，河南省農業廳黨組成員、副廳長鄒慶鵬出席了本次會議。

3.遙感技術在礦山地質環境調查中的作用

3.1 遙感技術的涵義

“遙感”，顧名思義，就是遙遠地感知。傳說中的“千里眼”“順風耳”就具有這樣的能力。人類通過大量的實踐，發現地球上每一個物體都在不停地吸收、發射和反射信息和能量，其中有一種人類已經認識到的形式——電磁波，并且發現不同物體的電磁波特性是不同的。遙感就是根據這個原理來探測地表物體對電磁波的反射和其發射的電磁波，從而提取這些物體的信息，完成遠距離識別物體。同時遙感技術具有宏觀性和直觀性，獲取資料的速度快、周期短而且能反映動態變化，并且獲得的信息量巨大等特點。遙感應用受地面條件限制少，使用的電磁波各波段之間，性質差異很大，用途也很不相同。而且還具有經濟效益好，成本低，收益高等一系列特征。由此可見，遙感技術在自然災害的調查、監測和預測中具有顯著優勢。

3.2 資源損毀遙感監測

利用遙感技術對資源損毀進行監測，首先應該選擇出監測因子，監測因子的選擇比較寬泛，大體上可以分為兩種，一種是選擇礦石，另一種就是自然景觀。利用遙感技術不僅能夠擴大監測范圍，還能提高監測的準確度，比如遙感技術具有高空間分辨率的功能，這種功能能夠十分清晰的辨別出損毀的資源具體的空間分布，但是可以監測到塌陷坑；遙感技術還具有多光譜數據的功能，這個功能的主要作用就是辨別出沒有得到妥善安置的固體廢棄物的主要構成成分，并且準確的識別出其空間分布，最重要的是遙感技術能夠實現高精度的DEM功能，其主要作用就是能夠準確地分析出整個礦區的地形地勢及其特征，這對我國的礦山地質環境調查幫助非常大，尤其是這個功能還能將分析出來的數據繪制成相關的數據圖形，大大減少了調查人員的工作量，也減少了人工誤差。

煤（矸石）自燃區以及非自燃區的輻射熱量存在著一定的差別。若不辨別其輻射熱度，在礦山開發的過程中就可能會造成一定的資源浪費，甚至會出現傷亡事故。而遙感技術正好能夠捕捉到這種差別，清楚的分別出礦藏的區域類型，這樣調查人員就可以根據遙感技術分析出來的圖像有選擇進行調查，減少資源損失，也降低了對環境的損害程度。但是需要注意的是，目前，遙感數據源比較豐富，高、中、低分辨率和多光譜、高光譜數在資源環境調查中的優勢不盡相同，在使用時可將二者優勢有機結合起來。另外，還可以根據煤田的分布情況、當地礦山的地質條件，再加上適度的實地勘查，可以對檢測結果進行恰當的修正，這樣監測的準確度會更高。

3.3 遙感監測地質災害

3.3.1 滑坡類地質災害監測

遙感技術在這類災害監測中，應用時間很長，因此與其他災害監測相比積累了很多經驗，針對這些災害的監測其主要監測內容有兩個：一個是災害體本身，另一個是災害體的具體信息。其涉及的技術主要有影像光譜信息、地形地貌覆蓋等，其主要方式就是設備與人相互配合，然后其自動系統會識別出災害體及其分布情況等信息。因為斜坡類地質災害與周圍普通物體在形態以及紋理等這些細微方面存在著很大的不同，這種差別利用遙感技術能夠清楚的顯示出來，專業遙感技術使用人員，能夠通過遙感圖像明確的辨別出礦山中存在的災害體以及規模等具體的信息。對斜坡類地質進行檢測，對遙感技術中的影像空間分辨率并沒有過高的要求，通常情況下，在2.5米以上即可。

3.3.2 地表變形破壞程度監測

傳統監測這種地質災害的方法有很多，只是這些方法都有一個劣勢，那就是必須到野外工作，但是有些礦山的地質條件非常差，工作人員難以到達，所以也就降低了這些方法的操作性，也正因為如此，利用這些技術取得的效果并不顯著。為了解決這個問題，近些年，發展了干涉了雷達技術，該技術的應用，大大提高了監測的準確度。該技術是在空間相干性估計等技術基礎之上發展起來的。其主要應用原理就是雷達波相位差，因為研究區域中的物質不同，其SAR影像也不同，這種方式避免了大氣效應的影響，對那些比較細微的地表變形遙感技術也能監測得非常清楚，目前這種技術已經發展成為高精度的普通使用的技術。

3.3.3 地裂縫識別與監測

礦山開發產生的地裂縫改變了地表幾何形態、地貌特征和光譜特征，如坡度、坡向變化等，這種變化造成了地物反射光譜的差異，產生的微弱變化信息在遙感圖像上能夠被反映。

3.4 礦山地質災害危險性評估與預警

遙感技術可以貫穿礦山地質災害孕育、發生及發展趨勢監測的全過程，因此遙感監測可包括礦山地質災害的易發區、危險區及危險程度和預警3個層次。就危險性評估與預警的災種而言，主要包括斜坡類地質災害、地表變形及地裂縫。隨著科學發展觀戰略的實施，礦區人與環境的和諧發展成為礦業城市發展的主旋律，開展礦山地質災害危險性評估與預警，將成為礦山地質災害遙感監測研究的重點。

3.4.1 地質災害危險性評估

地質災害危險性評估是在查明各種致災地質作用的性質、規模和承受災害的對象社會經濟屬性的基礎上，從致災體穩定性和致災體與承受災害的對象遭遇的概率上分析入手，對其潛在的危險性進行客觀評估。以滑坡為例，進行危險性評估的遙感監測工作是通過分析，找出影響礦山滑坡危險性的主要因子。該主要因子除了與滑坡密切相關的地質地貌指標、地理指標及生態指標外，還與礦產資源開發等人類活動的強度有關，為此選擇如下監測因子進行遙感監測研究。

3.4.2 礦山地質環境預警

這是遙感技術在礦山地質環境調查中的重要應用，因為礦山地質環境的主要特點就是區域性，而且地質災害頻發，正是因為這兩個特點，才使得相關部門無法對礦山進行全面的治理，再加之，經費有限，沒有足夠的經濟支持，很難實現礦山的全面治理。但是遙感技術的應用，卻解決了這個問題。因為遙感技術可以對礦山地質環境進行預警，一旦發生突發狀況，工作人員能夠馬上從遙感圖像中發現，及時地對其進行治理。遙感技術的這項應用現已成為我國國土規劃以及災害預防的重要管理手段，為國家決策提供精確的數據。

多期遙感影像監測能夠獲取礦山地質環境的變化信息，而利用遙感技術開展礦山地質環境預警工作，是對多期影像的監測結果進行綜合分析和研究的過程，通過結合先驗知識等輔助數據，可以獲取一定的致災因子，從而為礦山地質環境預警提供科學依據。

4.礦山地質環境遙感調查存在的問題

遙感技術之所以目前尚未得到廣泛的應用，主要受限于以下兩方面的問題：

一是在礦山地質環境調查隊伍中，技術人員對遙感技術比較陌生，使得遙感技術難以發揮應有的作用。

二是礦山地質環境遙感調查工作需要多時相的實時或準實時的遙感信息源，但價格昂貴，目前只局限于重點地區與重點工程的地質環境調查。

雖然存在以上問題，但我相信隨著遙感技術的發展和廣大地質工作者的不懈努力，以及政府部門日益加大的支持，廣泛利用遙感技術進行礦山地質環境調查研究是必然趨勢。

5.結語

綜上所述，可知對礦山地質環境調查來說，遙感技術的應用十分重要，通過遙感技術對礦山地質的監測，不僅降低了資源損毀的程度，也減小了地質災害發生的頻率，更重要的是提高了礦山地質環境調查的精度，為我國礦山的順利開采提供了強有力的技術支持。但是要想該技術真正的發揮其價值，首先應該培養遙感技術人才，只有人與技術有效地結合起來，其作用才能發揮到最大。

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