論遙感影像在礦山地質環境監測治理方面的應用

王鳳娟

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450053）

礦山開采有很多種占地類型，礦山建筑、開采廢棄物等會占據大量的礦山土地，一些礦山廢棄物還會污染土地，破壞礦山的地質環境。并且隨著經年累月的資源開采，礦山的地質環境也變得極其脆弱，具體表現為礦山附近的地表塌陷，礦渣、廢棄礦物會造成生態的污染。保護礦山的地質生態已成為了社會發展的共識，礦山環境的監測和治理方案就成為了保護礦山生態環境的重中之重。遙感技術的發展為合理利用與規劃資源環境、研究地球生態環境演化等諸多領域提供了強有力的科學技術手段，遙感能夠全面、準確、快速地獲取地球表面的實時信息，這是傳統監測方法無法實現的，也為礦山環境監測提供了新的思路。現在遙感技術已經成為礦山環境監測研究中數據獲取重要手段，大大提高了礦山環境監測的效率和精度。

此外，遙感技術還有受人為因素影響較小、降低調查與監測費用等優勢。遙感影像能夠將礦山內部的環境轉化成具體的影像為保護人員進行日常的監測和治理工作提供資料，是十分受歡迎的一種保護技術，給礦山地質環境的保護工帶來了極大地方便。

1 礦山地質環境問題與遙感影像的聯系

礦山地質環境問題主要來源于礦物的過度開采而造成地質組成成分的破壞，地質環境破又可以細分為地貌景觀的破壞、地質災害和地質資源的破壞。其中以地質資源的破壞最為嚴重，保護和監測也最為棘手。

（1）地貌景觀的破壞，顧名思義就是指礦山過度開采而導致周邊地貌與未開采前發生了明顯的變化，并且這種變化趨勢是不好的，常見的地貌景觀破壞有以下幾種情況：首先是土地的占用，開采礦山往往需要礦山建筑，比如開采場地的建設、礦產廢棄物的堆放建筑。其次是山體的破損，長期開采的礦山會出現明顯的缺損現象，更嚴重時會造成地質災害。最后就是礦山植被以及巖石的破壞。開采的礦石和廢棄物會不斷的堆積在礦山的對方建筑里，礦渣會當地的植物造成了嚴重的生存壓力，長期開采的礦山，其周圍是很難保持植物生長的。遙感影像可以將通過衛星遙感建立高分辨率的遙感影像，通過航拍和衛星監測來收集礦山地貌的影像資料，并通過和以往資料的對比，分析礦山環境破壞的嚴重程度，再對礦山開采進行一定的約束。

（2）地質災害，我們可以廣義的理解為礦山開采所造成的一系列自然災害的頻發。礦山不合理開采引起的滑坡、泥石流、地面塌陷等地質災害以及由于降雨引起的二次災害，這些地質災害均屬于突發性災害，會伴隨著當地環境以及礦山的開采程度頻繁發生，對礦山附近的居民以及工作人員造成了嚴重的生命威脅。由于礦山開發活動引起的水體污染和粉塵污染，對植被生長及居民的生活造成了很大影響；廢石堆的不合理堆放及部分尾礦壩存在一定的安全隱患等。相關部門對礦山環境問題也非常重視，在礦山環境破壞嚴重區域實施礦山環境治理工程。遙感影像預防地質災害的作用還是很大的，遙感技術能夠分析地質層的地質變化，并將地質變化走向的影像傳送給工作人員，可以起到及時的預防作用。

（3）地質資源的破壞包含兩個方面，第一是土地資源的破壞。土壤資源的破壞是礦山地質環境監測和治理的主要問題。因為土壤資源是很難修復的，即使通過一些現代手段對礦山土壤資源進行強行修復也很難在恢復到原狀，并且還會耗損大量的金錢和精力。土壤資源的破壞主要包括土壤功能性喪失、土壤肥力下降，地貌景觀的改變和地質災害的頻發也會給土壤資源帶來巨大的變化，當然這個變化也是不好的。遙感影像在土地資源方面的監測主要表現在對土壤結構進行遙感影像的監測和分析，可以發現一些變化不明顯但是影響嚴重的土壤資源破壞，譬如土壤污染。第二是含水層的破壞。礦山含水層的主要破壞因素來源于地下開采，地下開采對土壤結構的破壞是致命的也是不可避免的，地下開采工作會導致礦山周圍的地下水崩壞，影響到周圍居民的正常生活。同時地下開采也更容易造成地下水體的污染，尤其是在重金屬的開采礦區，一旦出現水體污染就會造成區域性的重金屬中毒事件，影響極其惡劣。針對地下含水層系統的問題，遙感影像目前還沒有特別好的應用，僅僅處在分析階段，能夠分析出當時地下水水位以及含水層結構的變化，具體的污染情況需要工作人員進行實地考察得知。其實在整個礦區的開采過程中，遙感影像技術的主要應用就是幫助工作人員進行礦山信息變化的收集和分析，讓地質環境保護做到心中有數。

2 遙感監測的具體應用分析

遙感影像給礦山地質環境保護的監測和治理帶來極大地方便，也確保了礦山地質信息變化數據的及時更新，對于環境保護工作來說十分重要。遙感影像的精度需要達到地質解譯的程度，所以在進行礦山地質環境監測過程中，需要建立完整的遙感影像信息提取流程和優化流程，如下圖所示。首先是遙感數據源的收集，通常采用衛星云圖和無人機航拍的收集方法來進行礦區地貌和地質環境的拍攝與分析。之后是遙感數據源的處理，主要是用過計算機對收集到的礦區數據源進行二次加工，加強圖像的質量，以便后續的圖片信息提取工作。之后是對遙感影像的光纖融合，突出影像的光譜特征，加強影像的實用性。接下來是遙感監測的重要步驟，信息的提取。通過遙感影像，工作人員需要提取出開采面、中轉場地、礦山建筑、固體廢棄物等地表類型的簡要特征并進行相關描述。通過影像中的紋理變化、幾何形態等來對礦區的地貌景觀和地質環境進行充分的了解。之后保護人員需要派出野外調查小組進行實地驗證、糾正和完善影像的錯漏信息。遙感監測是礦區保護的監測工作更有力度也更有保障。

3 遙感影像在礦區地質環境的治理應用

遙感影像在礦區地質環境的治理過程中充當著數據指導的角色，在治理前，工作人員需要結合礦區環境的現狀和以往存檔的遙感影像對礦區環境惡化的走向進行分析并得出結論，之后環境保護人員需要根據結論制定治理方案。治理時間至少需要一年才能再次的使用到遙感影像，在這里遙感影像的應用就是進行影像一年前后的資料對比，來分析治理帶給礦區地質環境的變化，分析變化的程度和治理成果。除此之外，遙感影像還可以簡要明了的表達出治理的特點，是用作治理匯報的絕佳材料。

圖1 遙感影像調查工作流程圖

4 結語

遙感影像技術在礦山地質環境監測和治理中充分發揮出了自己作為高科技手段的高效性以及準確性，極大地提高了礦山地質環境的分析、觀察、信息收集的效率，節約了野外調查的成本，同時遙感影像技術也可以作為研究資料對礦山地質環境的治理情況進行分析，可以及時的發現問題。但是遙感影像技術在治理方面的應用周期比較長，至少一年以上的時間才能夠用來分析治理情況。