基于遙感技術(shù)的礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的應(yīng)用研究

郭玉斌

（福建省地質(zhì)測(cè)繪院,福建 福州 350011）

柳林縣礦產(chǎn)資源豐富，為山西省呂梁市重要的礦山開(kāi)采集中區(qū)，礦產(chǎn)資源長(zhǎng)期的開(kāi)采使當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平得到了快速的發(fā)展，同時(shí)也留下了一系列的礦山環(huán)境問(wèn)題，最為突出的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為地下開(kāi)采礦山開(kāi)采引起的礦山地質(zhì)災(zāi)害。本文以柳林縣為研究區(qū)，采用遙感技術(shù)對(duì)柳林縣的礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查研究，總結(jié)形成了一套較為成熟的研究方法，為礦山地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估，監(jiān)測(cè)預(yù)警、災(zāi)害評(píng)估和防災(zāi)減災(zāi)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)概述

柳林縣位于山西省西部，呂梁山西麓，隸屬于山西省呂梁市，是黃河沿岸城市之一，全縣總面積1287.29平方千米，屬暖溫帶大陸性氣候。柳林縣屬河?xùn)|凹陷的中段，地層特點(diǎn)是東部地層較老，向西逐漸較新。柳林構(gòu)造位置為鄂爾多斯地區(qū)的東緣，呂梁山塊隆與鄂爾多斯塊接壤南北向構(gòu)造帶西側(cè)。

2 遙感影像處理與信息提取方法

2.1 遙感數(shù)據(jù)源

本次研究區(qū)采用2018年4月獲取的WorldView-2衛(wèi)得數(shù)據(jù)（融合后分辨率為0.5m）為數(shù)據(jù)源，WorldView-2衛(wèi)星于2009年10月6日發(fā)射升空，運(yùn)行在770km高的太陽(yáng)同步軌道上，能夠提供0.5米全色圖像和1.8米分辨率的多光譜圖像。WorldView-2衛(wèi)星的星載多光譜遙感器不僅將具有4個(gè)業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)波譜段（紅、綠、藍(lán)、近紅外），還包括四個(gè)額外波段，分別為海岸、黃、紅邊和近紅外2，多樣性的譜段提供了精確變化檢測(cè)和制圖的能力。具體衛(wèi)星的波段參數(shù)見(jiàn)表1所示。

表1 WorldView-2各波譜信息一覽表

2.2 遙感影像處理

（1）遙感影像糾正。在開(kāi)展遙感解譯工作之前需要對(duì)獲取的遙感影像進(jìn)行正射處理，在進(jìn)行正射處理時(shí)以選擇優(yōu)于1:10000地形圖和DEM為基準(zhǔn)，對(duì)獲取的遙感影像進(jìn)行正射校正，正射校正時(shí)的控制點(diǎn)應(yīng)選擇田埂交匯處，道路交叉點(diǎn)等，不宜選擇在有高差的地物點(diǎn)，且控制點(diǎn)應(yīng)均勻分布，每景影像所選的控制點(diǎn)個(gè)數(shù)不低于15個(gè)。

（2）遙感影像融合。本研究區(qū)的影像融合采用Pansharpen的融合方法，該方法能較完整的保留多光譜的波段信息，同時(shí)也能較好的體現(xiàn)全色波段的影像特征。

（3）色調(diào)調(diào)整。遙感影像的色調(diào)調(diào)整主要對(duì)整合后的遙感影像，采取波段的反差增強(qiáng)，拉伸、彩色增加等處理，使得遙感影像的地物把關(guān)更明顯，層次更豐富、色調(diào)更均勻的過(guò)程，調(diào)整后的影像在解譯過(guò)程中更能體現(xiàn)地物特征，以提高解譯的正確性。

（4）遙感影像鑲嵌。遙感影像鑲嵌的過(guò)程就是將多影像相鄰的已經(jīng)正射校正和色調(diào)一致的影像進(jìn)行無(wú)縫拼接的過(guò)程，在鑲嵌過(guò)程中為了保證鑲嵌的精度需要在相鄰兩景遙感影像的重疊區(qū)域選擇鑲嵌的同名控制點(diǎn)，且在鑲嵌過(guò)程中需要對(duì)兩影像相鄰的影像進(jìn)行色調(diào)匹配，以降低遙感影像的色調(diào)差異，保證圖像色調(diào)的一致性。

2.3 信息提取方法

信息提取主要依托于ArcGIS軟件平臺(tái)，并根據(jù)野外踏勘建立的遙感解譯標(biāo)志，采用人工目視解譯的方法，結(jié)合遙感影像各地物的物理及光譜特征。

按地物的邊界勾繪礦山地質(zhì)塌陷圖斑，在圖斑的勾繪過(guò)程中誤差不超過(guò)兩個(gè)像素，根據(jù)相關(guān)的信息對(duì)勾繪的圖斑進(jìn)行屬性錄入，并對(duì)有疑似的地質(zhì)災(zāi)害圖斑進(jìn)行標(biāo)注，以開(kāi)展相關(guān)的野外調(diào)查驗(yàn)證工作，以確保信息提取的準(zhǔn)確性。

3 塌陷遙感解譯標(biāo)志

表2 塌陷地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標(biāo)志

遙感解譯標(biāo)志作為礦山地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯的基礎(chǔ)參考資料，在遙感解譯標(biāo)志建立之前需要對(duì)研究區(qū)內(nèi)各類典型的地物的遙感影像特征進(jìn)行野外調(diào)查踏勘，充分的了解其遙感影像特征在實(shí)地調(diào)查表現(xiàn)特征，并建立其關(guān)聯(lián)性，同時(shí)結(jié)合研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)背景、自然地理等特征，建立礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害的遙感解譯標(biāo)志，如表2所示。

4 遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果

在ArcGIS軟件平臺(tái)上，對(duì)山西省呂梁市柳林縣2018年遙感影像進(jìn)行室內(nèi)解譯，并進(jìn)行野外實(shí)地調(diào)查與驗(yàn)證，得到2018年柳林縣礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)結(jié)果。研究區(qū)內(nèi)共有因地下開(kāi)采煤礦引起的地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害共368處，都是因長(zhǎng)期的地下開(kāi)采煤礦而引起的地面山體塌陷，造成了當(dāng)?shù)卮迕穹课莸拈_(kāi)裂、地下水枯竭等。地面塌陷威脅對(duì)象主要對(duì)當(dāng)?shù)氐拇迕穹课莅踩班l(xiāng)村道路開(kāi)裂，造成無(wú)法通行，極大的影響了當(dāng)?shù)卮迕竦男熊嚰叭松戆踩?/p>

5 結(jié)論

（1）本文以WorldView-2高分辨率遙感影像為數(shù)據(jù)源，采用人機(jī)交互相結(jié)合的方法開(kāi)展了研究區(qū)內(nèi)礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害的遙感解譯，并結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查，查明了區(qū)內(nèi)地面塌陷的分布情況，為相關(guān)部分的地災(zāi)治理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）本文所采用的技術(shù)方法能快速的發(fā)現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)的礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害，相比傳統(tǒng)的全野外調(diào)查法節(jié)省了成本、減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也提高了工作效率。