新疆礦山地質環境遙感調查與監測方法研究

黎厚江

【摘要】新疆礦山分布于崇山峻嶺之中，交通不便，各礦山零星分布。隨著遙感技術的快速發展，遙感信息已廣泛應用于氣象、海洋、地質、水利、災害預報、環境監測等領域。目前，土地利用已經實現遙感動態監測，礦山地質環境監測尤其是礦山地質災害受自然地質營力和礦業活動的擾動性影響，因此運用遙感技術進行礦山開發狀況監測是完全可行的。

【關鍵詞】礦山；地質環境；調查監測

一、國內礦山地質環境遙感調查與監測研究現狀

遙感技術主要是在為我國山區大型工程建設服務中逐漸發展起來的。我國遙感監測工作起步較晚，從“六五”才開始采用航空遙感與衛星相結合的方法進行資源調查應用。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，積累了大量研究經驗和技術方法。目前我國即將開展的礦山環境遙感監測：①利用熱紅外遙感信息，監測煤炭自燃分布和滅火效果。如煤田航測遙感局與歐共體合作，開展“中國北方煤田自燃環境監測”（盧中正等，2000），共發現煤田自燃火區56處，為國家制定滅火治理規劃提供了依據；同時還利用遙感技術監測新疆大黃山、小龍口等礦區煤層自燃滅火效果并指導滅火工程實施，均取得較好的效果，為保護煤炭資源做出一定貢獻；②一些礦山的植被恢復、土地復墾情況的監測。目前國家已限令礦山開采后必須進行回填、土地平整、覆土和土地復墾。由于遙感對這些地表信息監測效果很好，可積極利用遙感進行監測，為礦產開發管理提供服務（潘寶玉，1999）；③監測礦山尾礦、廢水、廢氣排放及污染狀況，為治理和管理提供依據；④邊坡失穩等地面變形問題。我國學者根據礦山露天采礦的特點，提出了露天高邊坡理論（常允新等，1994）；⑤監測因亂采、亂挖、亂堆所造成的植被破壞和水土流失，監測由亂堆廢棄物而造成的阻礙河道行洪的狀況以及可能因此引起的滑坡、泥石流、地面坍塌等地質災害的情況，為保護土地、植被資源和生態環境提供服務。

二、礦山地質環境調查與監測方法概述

1.礦山地質環境調查方法

中國地質調查局于2002年啟動了以省為單位的全國礦山地質環境調查與評估項目，這是我國首次系統、全面對礦山環境地質問題摸底調查。工作方法以發表調查、實地調查與核查為主，遙感輔助調查的方式。

（1）發表調查：主要是經縣級國土資源行政主管部門將礦山地質環境調查表直接發放到各個礦山企業，由企業按照調查表的內容要求逐一據實填寫，各項數據經檢查校核后錄入數據庫。

（2）實地調查與核查：選擇具有代表性的典型礦山進行實地調查與核查。方法包括現場調查、走訪、座談、電話詢問等方式。實地調查與核查重點部署在礦產資源集中地開采區、國有大型老礦區、20世紀80年代中后期群采問題嚴重的地區等。實地調查與核查的礦山比例為：大型礦山100%，中型礦山企業80%，小型礦山及群采點3%—5%。

（3）遙感輔助調查：采用較新的遙感資料，對重點礦區、重點區段的地面塌陷、尾礦庫、矸石堆、采砂場、礦坑積水等進行遙感解譯，根據最終編制遙感解譯等級表，制作重點區礦山環境地質問題遙感解譯圖。

2.礦山地質環境監測方法

我國礦山地質環境監測技術比較落后，手段相對單一。主要采用大地測量法、GPS測量法、近景攝影測量法監測崩塌、滑坡、泥石流；利用設立短水準監測線，變形場監測線、蠕變儀監測線及簡易監測臺站，進行常年定期監測地面沉降、地裂縫。目前啟動了由水環地調中心牽頭承擔的“典型礦山地質環境監測預警關鍵技術研究”項目，該項目用三年時間，針對礦山地下水污染、礦山邊坡穩定性及地面塌陷等問題，選擇典型示范區，開展礦山地質環境監測預警預警關鍵技術研究，為礦山環境保護和恢復治理以及就地重建提供技術支撐。

三、礦山地質環境遙感調查與監測信息提取

1.遙感解譯方法

遙感解譯方法可根據遙感影像的種類和特點，采用人工目視解譯、人機結合解譯和計算機自動等。本次采用人機交互解譯的方法在遙感影像上進行信息提取，勾畫圖斑輪廓，構建拓撲關系，并按實際規模大小在1：5萬或1：1萬地形圖上進行標注，填寫遙感解譯登記表。

人機交互式解譯與一般的目視解譯、計算機遙感圖像自動處理相比，具有以下特點：（1）精確的定位功能。對圖形、圖像進行局部和整體的放大、縮小和移動，實現解譯時的精確定位。既勾勒其準確的界限又可縱觀全局，又避免了人工目視解譯時用放大鏡觀察帶來的麻煩。此外，消除了人工目視解譯時蒙上一層透明紙后的“朦朧”感，提高了清晰度；（2）易于編輯和修改。人機交互解譯時，可方便地進行增加、刪除和變形，增強了靈活性和減少了重復勞動；（3）影像、圖形和屬性數據的統一。在信息識別過程中和驗證解譯結果時，可以按解譯人員和驗證人員的要求進行各種影像和圖形的疊加，在解譯完成時各種解譯類型的統計數據隨之而出來，達到了影像、圖形和屬性數據的統一。從而將過去目視解譯中解譯人員和驗證人員的主觀差異降低到最低程度。

2.遙感解譯內容

本次解譯礦山地質環境基本內容包括礦山主要地物類型及地質災害兩方面。另外還對還對礦山土地利用、居民點、水系、道路等地理信息輔助解譯。

2.1 礦山主要地物類型

包括礦山建筑物、礦山道路、尾礦庫等，主要是煤堆、煤矸石和廢渣石，礦井位置，另外，對于一些采砂場，土石開采場、露天開采面和露天開采面也進行了解譯。（1）礦山建筑物。包括選礦廠、礦部尾礦庫和職工宿舍等。（2）礦山道路。如運礦用的小鐵軌、簡易公路、人行道等。（3）尾礦庫。為金屬礦山的標志性地物，一般地處山谷，離礦區不遠，狀如水庫，庫內為灰色礦灰。（4）固體廢棄物。可區分新舊固體廢棄物堆。（5）開采硐口。（6）煤堆。

3.地質災害

3.1 滑坡

Ikonos影像上基本可判譯出滑坡各要素（a）滑坡周界：軟質巖或松散堆積層滑坡周界多呈不同曲率較圓滑的弧形、馬蹄形、梨形、匙形或鏟形影像；硬質巖滑坡周界多呈小曲率不規則的弧形、三角形、折線形影像。周界內緣常見完整或不完整的弧形拉張谷地，形成左右“雙溝同源”現象。（b）滑坡壁：基巖類滑坡的滑坡壁一般比松散堆積層滑坡的滑坡壁高；特殊的“削頂滑坡”無后壁、側壁。有時在滑坡后壁的后方可見后緣拉張地裂縫。（c）滑坡體：滑程較短的滑坡體的后部處于低凹負地形圈椅狀谷地內，前部通常呈較地面略高的舌狀體；滑程較長的滑坡體遠離滑床，堆積在坡腳低地。

3.2 崩塌

在硬質巖分布區，表現為色調深灰或灰白的崩塌陡崖。崖壁參差不齊，壁頂常見一組或幾組節理，平面上呈鋸齒狀。陡崖下有大小不等雜亂無章的、影像結構粗糙的堆積體。而在軟質巖構成的斜坡，其坡度在大于55°時，尤其是上陡下緩的斜坡上，更易見堆積物呈撒落狀的崩塌。

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