基于礦山開采的遙感地質找礦技術研究

馬 驍

（河北地質大學 資源與環境工程研究所，河北 石家莊 050031）

遙感技術是20世紀60年代發展起來的一門新興學科[1]。隨著人們對礦山資源的需求和利用程度的提高，礦山開采技術越來越受到人們的重視。目前，遙感技術已成為地質勘探的重要技術手段之一[2]。各地政府對礦山開采控制是采用逐級上報的模式，由于信息傳遞慢、周期長，因此對礦產的資源和保護也不容忽視。通過對礦山進行有效的監測，以適應不同的突發情況形成綜合評估報告，并且在進行勘察和開采的過程中地表會有很多影響因素，在遙感圖像上會反饋出地形層次的標注。遙感信息的圖像技術就是直接反饋在人的感官系統中的，圖像認知過程是感知刺激信息的編碼過程，是將圖像感知信息的形式信息轉化為基于理論的知識信息。遙感圖像是呈現出目標礦山上的圖形、結構、巖石層等結構信息，會由圖像顯示由人的視覺、感覺等感官接受作用在人的大腦中的一種技術手段。遙感技術的進一步分析和理解，可以更有效地應用現代遙感技術在地質勘探工作中，從而提高勘探的效率和精度，從而有效促進我國礦業產業的良性發展，最后還可以直接促進我國工業的快速發展，進一步提高我國整體經濟[3]。

1 礦山開采的遙感地質找礦技術研究

1.1 礦山開采前對遙感數據的預處理

遙感找礦技術通過對地下物質的客觀反射，分析電磁波的物理特征。根據電磁波攜帶的信息，對人類無法有效到達的地下結構進行科學分析[4]。遙感技術具有多點、多時段、多時相、多高度獲取的特征，它是礦山動態監測的一種有效技術手段。在礦山發現初期，以TM和SPOT為代表。隨著科學技術的不斷發展，QuickBird、IKONOS等高分辨率圖像可以探測到更加細微的地貌特征的動態變化，發現礦山確定礦山是否可以被開采，結合其動態特性指數給出合理化的建議，被用于尋找礦山的途徑之一，現如今計算機性能的進步使其遙感圖像的信息處理與多方位數據源融合都能再計算機上得以體現，于是遙感監測進入了蓬勃發展的階段。研究中不斷吸取前人經驗并加以改善，結合遙感影像、地質礦產衛星影像、礦業權等信息，采用人機交互視覺解譯方法，實現礦區動態監測。挖掘檢測和搜索技術是由綜合信息決定的。在統一相關數據的坐標系，連接相關屬性后，進行遙感數據預處理和動態遙感監測，如圖1所示。

圖1 遙感預處理及動態監測

1.2 動態遙感對礦山的監測

動態遙感影像就是在礦山開采中得到的各個時間段的影像，經過數據分析圖像中人們采礦過程中的活動和一些特征。他包括了礦山內部結構的分布狀態、礦種類型以及運動形態。主要對信息進行解碼編譯、就地調查驗證、形成檢測圖像、空間疊加分析和統計信息等內容。解碼編譯包含了對數信息的解碼和編譯標志和對整個礦山的初步解譯工作。根據野外勘查情況，糾正解釋過程中的錯誤和不確定點，補充和完善解釋圖內容，完成遙感影像解釋圖。例如，在完整的解釋過程中，單個斑點的存在并不能定義它，可以把其保留到就地調查驗證中。對實地調查修改后補充遙感監測圖，最后在GPS平臺的幫助下對不同時間段的遙感監測圖與實地勘察資料進行分析、結合并且統計，真正意義上的實現動態監測。例如我們對鋁土礦進行檢測，對遙感影像解譯結果進行計算、分析，得出鋁土礦采礦場面積及開采狀態信息如表1所示。

表1 鋁土礦監測結果

根據表1，發現鋁土礦的數量急劇下降，停采的礦產高達301個，這就表明在遙感技術在找礦方面的技術比較成熟，現狀年與基準年相比，工作場所減少7個，面積減少56%;采場數量增加188個，面積增加130%。從今年到基準年，采場數量增加了133%，面積增加了88%，說明這一時期鋁土礦開采急劇增加。遙感技術對礦山的動態監測有一定的掌控力。

1.3 遙感技術成像找礦

遙感影像線性構造泛指航空照片和衛星照片上呈現出與地質構造要素有關的線性影像[5]。遙感技術中所有反饋綜合的信息都反映在圖像中，所以圖像的分辨率變的尤為重要。因為要對礦山進行遙感監測，影像配準的精度變成了一個極其重要的因素，由于礦山主要分布在平原、丘陵、野地等不同的地貌形態中，配準精度要求平原、丘陵地形控制點的剩余誤差小于1像素，野地誤差小于2像素。在erdas中完成圖像配準，其中大部分建模為幾何模型，階數大于2，第二次采樣需要雙線性插值方法。為了提高圖像的像素分辨率，使其更容易識別和識別地雷的性質和變化，還需要進行圖像融合。主要的融合操作包括Lab變換、IHS變換、比值變換、主成分變換(PCA變換，又稱k-l變換)等。通過比較各種融合操作的結果，選取對目標礦山合理的清晰度來表明礦山的開采情況和自然真彩的IHS融合算法，使其處理后的影像無重影、不清晰等現象。

1.4 礦山環境動態遙感監測

尋找礦山時造成的破壞和損失是目前純在的重要問題之一。采礦場周圍的化工廢料、胡亂占地、采伐過度造成的塌陷和生活廢水的排放對周圍生活的居民日常生活造成影響和不必要的麻煩。它還擾亂了該礦的日常生產和開發。礦山地質環境的動態遙感監測的遙感圖像解釋在基準年和現在一年,礦山地質環境調查占領和破壞土壤面積和土地類型由于采礦、監測結果可以提供有效的參考和依據礦山環境恢復和控制。

2 結語

通遙感技術尋找礦源能夠高效率、高精準的對目標礦山進行全方位的監測，監測結果可為礦產日后的環境治理、礦區的發展規劃和有關部門對礦區的報告提供依據，它還可以為國土資源管理部門提供技術支持，加強對礦產資源的管理，打擊非法采礦活動，這是其他技術手段無法比擬的。挖掘遙感技術本文中使用可以發給其他礦區動態監測,并可將該技術應用于第三次全國土地調查，補充和完善優化和遙感影像地圖也可以根據這個調查的結果建立相應的動態數據庫，為未來的礦山和執法管理建立強有力的支持，為合理開發利用礦產資源,促進礦區生態環境的恢復，為可持續發展提供科學依據。