采礦塌陷區遙感提取方法研究

張 允

（寧夏遙感測繪勘查院，寧夏 銀川 750021）

采礦塌陷，又稱采空塌陷、礦區塌陷。采礦使地下大面積被采空后，頂部巖層失去支撐，在自重作用下發生彎曲、張裂、冒落，并在地表形成塌陷坑或塌陷洼地而造成的災害。采礦塌陷的基本特點是分布廣、規模大、危害重。塌陷坑或塌陷洼地多呈橢圓形，塌陷中心與采空區基本對應，邊緣常有密集的張裂隙。采礦塌陷嚴重破壞各種建筑設施和土地資源，是影響礦產開采和礦區環境的重要災害。基于生態文明建設的需求，現代開采方式逐漸由露天向地下開采轉變，地下開采的不規范就是塌陷產生的前提。所以預防和監測尤為重要。

遙感技術是現代科技手段的一種，以空間信息技術為支撐，結合測繪類工具取得了很好的應用。遙感技術，其結合地理信息系統為采礦塌陷區提取提供了良好的數據基礎。當前在許多礦區的數字化建設中采用全球定位系統、遙感技術與地理信息系統，為采礦塌陷區的環境監測及治理提供了有效數據支撐。

1 遙感提取方法的應用

遙感技術作用于采礦塌陷區，利用遙感衛星影像的宏觀、直觀性，結合塌陷區的解譯標志特點，圈定疑似塌陷區，結合SAR數據，利用兩期或者多期數據的對比，確定塌陷程度。利用地理信息系統進行范圍區勾繪，確定塌陷范圍區面積，相比之傳統的測算方法，其在提取上具有速度更快、準確度更高的優勢。

（1）數據的選取與處理。遙感數據的多樣性，為塌陷區信息提取提供了多種信息來源，但就信息提取的精度而言，分辨率越高，精度相對就越高。遙感數據需經過預處理、幾何校正、圖像增強、圖像裁剪、鑲嵌和勻色以后方可使用，結合塌陷區的影像解譯標志，就可以進行塌陷區的范圍劃定。

（2）采礦塌陷區影像特征提取。從采礦塌陷區的空間結構上來看，塌陷區有一定的影像特征：采礦塌陷區普遍呈現坑狀結構；因地形因素引起的移動盆地與塌陷坑呈現出一種凹坑狀結構。此外，由于地表的塌陷是一種連續的狀態，在宏觀層面上呈現出離散狀態，而內部微觀結構又表現為高低不平的起伏姿勢，因此利用DEM能更加直觀的表現地表形態。采礦塌陷區由于地下潛水位較高，當塌陷到一定深度時容易造成積水，以遙感技術進行積水坑資料的提取更容易發現塌陷位置，也更容易對可能產生塌陷的位置進行定位處理。

（3）輔助驗證。對于圈定的塌陷疑似范圍，結合SAR數據，利用兩期或者多期數據的對比，確定塌陷程度，這也是對圈定范圍的一個驗證過程。

2 采礦塌陷區遙感提取方法應用的不足

由于遙感技術的優點，其被應用于礦山建設的各個方面，結合全球定位技術與地理信息系統的集成，其在空間信息技術上也獲得了較高的成效。但從采礦塌陷區遙感提取方法應用的層面上看，還存在不足之處，主要可以從以下幾個方面進行討論。

（1）人員專業綜合性知識缺乏。當前在采礦塌陷區的遙感提取技術中，遙感專業人員只是遙感方面的專家，而對于礦產地質方面知之甚少，另外，由于遙感存在“同譜異物”的現象，對于地下開采方式的“隱蔽性”，地表遙感信息并不能完全反應塌陷的真實情況；地理信息系統對塌陷范圍區的圈定也需要專業知識的支撐，因此，綜合性專業人才是保證遙感數據提取的前提。

（2）礦權范圍區資料的缺乏。由于礦權范圍屬于涉密范疇，一般核查單位很難獲取，加之地下開采方式的“隱蔽性”，疑似塌陷區的核實工作量就相對擴大，相比于在漫漫的影像世界里尋找圈定，有精確的礦權信息范圍就顯得更有目標，準確性也會提高很多； 結合礦權信息中的開采方式屬性，只針對地下開采和聯合開采方式的礦區范圍進行塌陷區范圍的提取，工作量會有大幅度的減少，所以礦權范圍區的資料對于塌陷區的判定顯得尤為重要。

（3）差異性認知缺乏。首先，在提取影像時，南北方應該有差別，北方應該選在秋季落葉期，南方最適宜時應選在冬季植被蓋度稀疏期，這樣更能清晰地反映塌陷區影像特征，而不是千篇一律；另外，相較于用積水坑提取判定塌陷區也有一定的誤判，露天開采的采坑也會有積水坑（尤其以南方雨水較多地區較為常見），因此應充分重視南北差異，制定不同的判定策略。

3 采礦塌陷區遙感提取方法的優化對策

在采礦塌陷區進行的遙感提取技術需要有相應的規范與技術限制，才能夠真正保證提取的結果真實有效，通過對遙感提取方法在應用中存在的不足之處，提出以下具體的優化對策，以此來提高采礦塌陷區的信息提取準確性。

（1）加強人員的專業交叉培訓與綜合素質。采礦塌陷區的遙感技術應用需要以專業化的技術手段進行操作，在這個操作過程中，需要相關操作人員具備良好的專業素質與專業能力，同時，也需要相關人員具備專業遙感地質、礦山監測、塌陷區、地理信息方面的相關知識。以專業人員開展專業知識與專業技能培訓為首要原則，在采礦塌陷區的遙感技術應用中，需要有具備其他專業知識的人員進行相關工作學科交叉的培訓與考核，以此提高遙感技術操作員的專業知識與專業素養水平，多學科、多技術實現交叉融合，取其優勢、統籌協調。

（2）收集健全歷年礦權資料。更多更好的收集歷年礦權資料，建議以省為單位，有的放矢，高效準確的找出采礦塌陷區，為礦山隱患的排查以及治理提供有效數據支持。另外，對于國家規范礦山開采以前的非法開采，現已關閉的地下開采礦山區也應作為重點，逐一排查出塌陷的安全隱患，保障人民的生產生活安全。

（3）制定科學的判定策略。南北方有差異，但具體到各省是否也有差異呢，這就需要區別核實，首先，影像時相的選取把握一個原則，就是要能以清晰反應本省塌陷區特征的時節為準；其次，對于通過積水坑找塌陷區只能是結合相關知識，逐一的進行分類核實，在北方，有些積水坑或許是淺層水聚集所成，但也有可能是雨水；南方雨水居多，對于積水坑的判別就需要更多的專業知識來進行甄別，學科知識的綜合運用，結合科學的判定策略，對于塌陷區的判定無疑是嚴謹的。

4 結語

遙感技術應用于采礦塌陷區，能夠方便快捷地提取信息，并且有效結合全球定位系統與地理信息系統的集成，在空間信息技術中發揮了較好的作用。針對采礦塌陷區遙感提取方法中存在的不足，從技術和專業管理兩方面做出了優化處理，可以為遙感技術在礦山治理及環境監測應用方面提供更科學的基礎信息服務，同時，也能夠提高采礦塌陷區的技術應用水平與技術手段的提升水平。