遙感技術在六安市礦山地質環境調查中的應用方法研究

彭海輝

摘要：礦山地質環境對于生態環境保護來說尤為敏感，是國土空間生態修復的重要部分，如何快速掌握礦山地物信息的變化是修復、保護和監測的關鍵所在，本文總結了遙感技術在礦山環境遙感調查的技術方法，結合大別山區礦山環境的特點，突出分析了采場、固體廢棄物、地質災害、恢復治理等礦山地物遙感特征，為六安大別山區國土空間生態修復、自然保護區監測、主體功能區等用途管制提供技術保障和可靠數據。

關鍵詞：遙感;礦山環境;生態修復;大別山

1.引言

礦山地質環境是影響區域生態環境的重要因素，是國土空間生態修復的重中之重，礦山開采所壓占和破壞土地及地表植被，采礦所產生的廢石堆、尾礦以及排放的廢水、廢棄污染水體和大氣，露天高邊坡采場崩塌、滑坡、泥石流，土壤玻璃引發水土流失等，直接威脅了區域的生態安全。當前，生態文明建設已成為國家的重要戰略，綠水青山就是金山銀山的理念貫穿著區域生態的發展主軸，因此，正確處理局部和全局、近期和長遠利益的關系，達到經濟效益與環保效益相統一具有重要意義。那么，如何快速準確的掌握一個區域最新的礦山地質環境概況是解決問題的關鍵所在，隨著國產高分辨率衛星的成熟應用，采用遙感技術及時、全面、準確、客觀和動態的監測區域礦產資源的開采的現狀，為礦山環境調查與監測提供重要的數據支撐和保障。

2.區域概況

六安市位于安徽西部，大別山北麓，俗稱”皖西”，是大別山區域中心城市，生態區特殊、敏感而重要，具有全局性、戰略性的意義，是淮河和巢湖水系最重要的水源涵養地和水資源調蓄池。現轄霍邱、金寨、霍山、舒城五縣和金安、裕安、葉集三區，地處江淮之間，東與合肥市相連，南與安慶市接壤，西與河南信陽市接壤，北與淮南市、阜陽市相鄰，國土面積約l7976km2。地勢西南向東北呈梯形傾斜，形成大別山區、山前丘陵、江淮平原三級地貌單元（圖1）。境內河流分屬淮河、長江兩大水系，江淮分水嶺由金安區的橫塘、中店、椿樹鎮進入肥西縣境內，西側和北側屬于淮河流域，主要河流為淠河和汲河;東南側屬于長江流域，主要河流為豐樂河和杭埠河的上游支流。

3.數據源及工作方法

3.1數據源

本次采用2018年GF-l、GF-2、geoeye-l等衛星遙感數據，1：5萬地形圖、DEM，采礦權和探礦權為數據源，開展礦山地質環境的信息提取。

3.2幾何糾正

采用1：5萬數字地形圖對工作區的GF-1、GF-2等遙感數據進行幾何糾正，糾正精度均小于1個象元（圖2），符合調查精度要求。疊加區域DEM數據，建立T作區三維遙感影像，輔助開展礦山地質環境要素信息的提取。

3.3數學基礎

坐標系統采用“1980年西安坐標系”;投影方式采用高斯一克呂格投影，分帶方式與基礎底圖一致;高程基準與使用高程數據一致;影像應保持原始影像數據的最優分辨率。

3.4礦山地物信息提取

六安市礦山多位于大別山區，其開采規模較小，以采石場為主，礦山環境信息提取主要包括開發狀況信息提取、礦山開發引起的地質災害信息提取、環境變化信息提取、恢復治理信息提取。

3.4.1開發狀況信息提取

主要提取礦產開采點位置、井口位置、開采或關閉、開采礦種、開采方式、占地與損毀土地類型、固體廢棄物范圍等。

3.4.2礦山開發引發的地質災害信息

主要包括崩塌位置、滑坡位置、泥石流位置、地面塌陷、山體陷裂（垮塌）范圍.河道淤塞長度（位置）、煤田（煤矸石）白燃范圍等。

3.4.3環境變化信息

壓占土地范圍、土地類型、受損植被、粉塵污染、水體污染等。

3.4.4恢復治理信息提取

土地復墾范圍、礦山環境治理工程分布等。

3.5野外驗證

野外驗證采用點、線、面驗證，以線為主，路線穿越與追蹤法相結合的方法。穿越路線宜垂直地形地貌分區及礦山環境地質問題區。采用追蹤法圈定土地破壞、泥石流、地裂縫、水體污染延伸等礦山地質環境問題的邊界線。對于危害程度大或典型的地質災害、露天采場、固體廢棄物堆放場等問題，應進行大比例尺剖面調查，對于規模不大且危害程度小的礦山地質環境問題進行一般的填表調查。

4.典型礦山地物遙感影像特征

4.1采場

采場遙感影像上紋理、色調與周邊地區差異顯著，采場區別于一般的裸露土地，由于不斷開挖，從地形的形態上來看，一般低于周圍地形，在高分辨率影像中開采面形成的采坑解譯標志明顯，開采坑邊坡顯示階梯弧形、環形紋理（圖3），活動的開采面顏色比較新鮮，附近道路也相對清晰，高分辨率影像上可見機械，而關停的采面則泛灰、黑色，附近道路不明顯，有的周圍泛綠長草。

4.2礦山建筑

礦山建筑一般位于開采點附近、采場或中轉場地內，凸出于地面，形狀規則，邊界清晰，一般呈矩形，色調較亮，易識別（圖4）。

4.3固體廢棄物

固體廢棄物主要包括廢石堆、排土場、煤矸石堆和尾礦庫等，一般在礦山附近就近堆放。比如，尾礦庫形狀一般不規則，建有攔截大壩和選礦廠，有道路與外界相通，尾礦庫水體色彩比自然水體亮，分帶特征明顯（圖5）;正在開采礦山的排土場，由于多次的排放，顯示出比較明顯的扇形紋理特征，通過高分辨率影像可直接識別;煤矸石堆在影像上呈錐形，黑、黑灰色;廢石堆在影像上大多就地堆放，色彩比矸石淺（圖5）。

4.4地質災害

與礦山開采有關的地質災害主要包括地面塌陷、地面沉降、地裂縫、崩塌、滑坡、泥石流等。地面沉降、地面塌陷通常表現出比周圍地形低的負地形，在影像上通常能見到橢網形的塌陷坑;地裂縫一般長幾米到幾百米，呈不規則條帶狀、環形分布;崩塌災害通常發生在開采面周圍，附近經常有廢石堆或礦石堆（圖6）;滑坡在影像上一般呈舌形、通常具有陡峭的滑坡壁;泥石流通常發生在溝谷中，由礦山開采排放的廢石堆或尾礦堆積形成地勢陡峭的溝谷，一般影像上呈現河道雜亂，有廢石堆放。

4.5礦山環境污染

礦山開采如不采取合適的措施，一般會造成一定的環境污染，礦山環境污染主要有粉塵污染、水體污染、煤及煤矸石白燃。工作區內主要表現為水體污染，是由選礦時的廢水，不經過處理，就直接排放到河流中，會形成水體污染，在影像圖上比較明顯，水體顏色發暗黑（圖7），周圍植被顏色也會發生改變。

4.6恢復治理

礦山環境恢復治理，主要是針對礦山開采引起的地表毀壞的一些治理活動，治理包括：采坑回填、排土場綠化、采場綠化、地質災害工程治理和土地復墾等，其中，排土場和采場恢復治理在影像上主要顯示為排土場或采坑有排列規則的植被覆蓋或者是規范的固坡工程，與周圍景觀明顯不同（圖8）。

5.結論與展望

（1）隨著國產高分衛星的成熟應用，可以及時的獲取特定區域內的礦山環境狀況，為區域生態環境治理、保護和監測提供重要支撐。

（2）礦山環境地物類型多樣，后續可以結合高光譜數據開展礦區污染分布定量反演。

（3）生態的修復是一個系統的過程，其恢復過程是一個連續的狀態，可以采用多源遙感數據，開展區域生態環境長時序動態監測。

（4）開展礦山環境的客觀調查，可以支撐自然保護區、主體功能區劃的用途管制工作。

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