礦山地質環境治理中地形圖測繪的應用研究

陳興杰

（甘肅省自然資源行業職業技能鑒定指導中心，甘肅 蘭州 730000）

地形圖測繪廣泛應用于國土測繪、工程設計與施工、地質勘察和探測、環境治理等重大項目中，而且還可以延伸到國防建設、國民經濟建設等更多領域。隨著我國現代化水平的不斷提升，工業、農業、建筑、礦產行業等借助于地形測繪可以獲取到更為精準的動態數據與現實資料，例如國情監測、國土調查、林業調查、農牧業調查、礦產測量和資源調查、礦山、不動產測繪等[1]。將以礦山地質環境治理工作為切入點，探討礦山地質環境治理中如何更高效的運用地形圖測繪技術。

1 地形圖測繪內容概述

地形測繪圖的方法有很多種，無論是將測區內現實性很強的地形地貌要素完整的表示出來還是對一些不斷變化的資源和要素進行動態監測，都會成為環境監測、保護和治理的重要決策依據[2]。譬如：全站儀數字測圖、GPS RTK數字測圖技術、航空攝影測量、全數字攝影測量和遙感技術等。其中無人機測繪技術是目前在礦山地質監測和環境評估工作中使用最廣的地形圖測量方法之一。以上方法測繪的地形圖，都可以為礦山環境監測和保護治理提供科學的參考數據。

隨著國家對生態環境保護和治理力度的增加，很多礦區已經被國家確定為保護和治理的范圍。譬如三江源水資源、祁連山生態保護區的監測和治理已經被提升到國家層面。很多保護區內的礦山、水電站等已經全部關停，開始進行修復和治理[3]。像甘肅省張掖市民樂縣的扁都口等自然景區已經封閉，周邊的人文景觀也在發生著前所未有的變化。如何實現科學管控和評估多年來亂采亂建對周邊地理環境、地質地貌的破壞情況，測繪一張現狀地形圖就可以獲取相關地理信息數據和現實資料。然后將新舊現狀圖進行對比分析，因人工過度開采、人為破壞等對環境造成的損失就會更加清晰。

2 礦山地質環境遭受破壞的現狀分析

近年來，甘肅省金昌市政府下大力氣治理尾礦的戰略實踐活動，充分彰顯了各級政府秉持以“創新、協調、綠色、開放、共享”的新發展理念統領礦山地質環境恢復和綜合治理工作，堅決貫徹節約資源和保護環境的基本國策理念，也是努力實現國土資源惠民利民新成效的重要舉措，充分表明了逐步實現變廢礦坑為旅游景點的決心。礦山資源開發和利用對發展地方經濟和當地民眾生活的重要性固然重要，但是，隨著礦山資源的開采，環境破壞問題逐漸凸顯，人和自然的矛盾關系日趨惡化，如果不加以科學管控，這種有限資源早晚要枯竭甚至消耗殆盡，既不利于環境保護和有效利用資源也不利于社會穩定發展。就當前來看，礦山資源環境被破壞已經是一個不爭的事實，下面從幾個方面予以探討，分析當前礦山環境破壞的現狀。

2.1 對地表及環境造成的破壞

2008年，國家通過科學評估后將甘肅省白銀市定義為資源枯竭型城市，全市礦區評估和治理工作開展已久。截至目前，在中央和地方政府的大力支持下，城市轉型工作已經初見成效。

2009年，由甘肅省省級測繪地理信息部門參與，在對全市礦區開展大面積勘測調查工作時通過繪制1：2000等大比例尺地形圖發現，按照礦山開采方式不同，所引發的地表破壞也各不相同。

下面展開具體分析：第一種，井下開采礦山資源情況[4]。雖然這種操作的位置在地表以下，但是對于地表的間接破壞也避免不了。從地貌外表看，似乎影響力度比較小，但其實對不同層面的地質結構已經造成很大破壞，很多地方容易引發一定范圍的地面裂縫或塌陷。如果這種情況持續時間較長也會對周圍的植物生長環境造成一定破壞，嚴重時還會導致水源污染、河流漫淹和改道等重大自然災害；第二種，露天開采方式造成的破壞情況。近幾年露天開采礦山資源的方式也比較普遍，這種方式難免會將地表大面積植被挖損，對一些巖體也必須進行碎化處理，這種情況之下就容易產生一些固體廢棄物，尾礦的處理成了一大難題。不僅影響地表環境，嚴重時也會導致大面積植被因污染變為裸地，地面陷坑等災害頻頻發生等。廢水、廢渣、廢棄排放導致生物的棲息生活條件遭到破壞，使在西北地區以農田生態系統的整體性和動態性的互作關系失去了依賴條件和平衡[5]。居民生活供水不能達標，治理困難加大，對周邊一定范圍內的群眾生活飲水和牲畜養殖造成更大污染威脅，導致礦區附近的村民患癌癥率上升，村民養殖的牲畜牙齒脫落、不孕不育現象很普遍。

2.2 地質災害產生的危害性

礦山資源開采是一項工程巨大、周期較長、環境治理復雜的過程，因地表生態惡化，地下地質結構松散等，開采過程中容易引發很多地質災害，諸如泥石流、滑坡等。由此產生的一系列災害所造成的經濟損失、財產損害、人員傷亡也是不可控的。

近年來地質災害發生率不斷攀升，對人民生活乃至生命帶來很多新的威脅。據統計，我國每年因為礦山開采引發地質災害導致的經濟損失就在幾十億以上，而且隨著開采量的加大，這種地質災害還會繼續惡化，因而如何對礦區環境進行有效的監測和防治就顯得至關重要。

3 礦山地質環境治理中引入地形圖測繪的重要性

在人類生存發展過程中，礦產資源固然是一種必需品，但是由于這種資源獲取需要對地面進行一定的開挖工作，而且礦山資源還是一種不可再生資源，因此要科學評估開采的方式方法以及因開采對于周圍環境的影響甚至破壞程度，盡最大可能的讓這種資源的使用周期變得更長一些，讓有限資源利用率更好點[6]。

就當前來看，隨著礦山資源開采量逐年增大，由此引發的地質環境污染也引起了政府和社會的廣泛關注，因為如果這種地質環境危害不能夠盡快得到防治就會對資源的開采和使用率產生極大的影響。首先要了解地質變化狀況，獲取相關的地理信息數據信息，從而才能夠制定更為科學、有效的治理方案[7]。其中，地形圖測繪是以地形為依托形成的按照比例來考察地質變化的測繪方式，通過這樣的測繪可以科學反映礦山周圍地質地貌甚至環境的變化情況。目前，我國礦山開采過程中地形圖測繪應用十分廣泛，為地形勘察和資源調查工作起到了積極的輔助作用——運用圖解等形式將觀察和測量所得的地理數據予以記錄，并在平面地圖中與特定符號內容結合，運用圖形表示和反映地理數值。由于現代測繪獲取信息的手段先進，形式靈活多樣，適合困難環境等明顯優勢，礦山地質環境治理中引入地形圖測繪技術就顯得尤為重要。

4 礦山地質環境治理中地形圖測繪的應用

在礦山開采過程中周邊地質環境免不了會遭受一定程度的侵害，從而不利于資源的科學開發與有效利用，這就需要及時對開采計劃和科學防治方案進行評估，最大可能降低對環境的破壞程度，從而輔助礦山資源開發產生更為積極的作用。礦業廢棄地多以重金屬污染和礦山酸性排水污染為主，治理內容以生態修復和污染治理為主[8]。

礦山污染修復受地貌特征、氣候特征、水文條件、表土條件、潛在污染等因素的制約，因此，修復技術和實施方案的選擇需要考慮各因素的影響。而通過紅外遙感測繪及地形圖測繪就可以獲取以上各因素基本數據資料。下面則從幾個方面展開分析。

4.1 采集相關數據，助力環境治理

由于地形圖測繪是針對測區地形、地貌和地物要素，并結合一定比例來展開數字描述的一種勘測方式，最終以地形圖測繪來解釋在礦山開采過程中對周圍環境造成了哪些影響，影響程度有多大，通過地形圖測繪還可以將這種危害程度進行量化。例如，由于礦山資源開采導致了某個區域塌陷，但是治理方案需要知道塌陷的地理位置、深度和廣度，以及遭受破壞面積大小等現實性資料，此時就可以利用地形圖測繪技術來對特定區域進行測量，獲取最為精準的地理信息數據，從而為評估和治理方案的確定提供相關依據。對于礦山地質環境治理來說最大的困難就是對污染程度的一個量化了解，用紅外線遙感測量加測繪地形圖的方法就可以精確提供所需數據材料，并最大程度的節約在礦區復雜環境中開展調查的人力和物力損耗。為礦山邊坡生態修復、實施礦山復綠技術、礦山生態修復、裸露巖石邊坡修復等提供基礎數據資料。

4.2 更新地形圖成圖模式，增強科學防治能力

礦區地形圖繪制是為了了解礦區復雜地形地貌變化而采用的一種測繪方式。

通過對每一個區域都繪制一定比例的地形圖，才可以科學謀劃礦山開采以及開展礦區周圍的環境評估和治理。但是礦山資源開采過程中可能會涉及到眾多區域，隨著開采規模及方式的變化，這些區域的地質地貌也會隨時變化，因而需要對礦山結構變化情況及礦區地形地貌定期進行動態測繪，通過更新地形圖進行新舊對比，才能發現問題并獲取更為有價值的測繪地理信息數據?？傊辛爽F實性較強的地形圖，就可以對礦山資源開發過程中涉及到的地質、地貌變化情況進行科學分析和統計。采用遙感衛星技術、數字航測技術等現代化測繪手段就會為礦山開采、環境評估提供精準的地理信息數據，讓科學治理地質環境更有方向和依據，進而達到治理預期。

4.3 縮短數據獲取時間，提升動態監測能力

地形圖測繪過程中需要使用多種不同的先進儀器和設備，現代信息技術和數字技術在研究中不斷應用發展，地形圖測繪技術不斷趨向于成熟化和現代化發展。常用的數字正射影像技術和衛星遙感技術等數據獲取和分辨率不斷提高，因而這些測繪技術可以在較小空間或范圍內開展地形測繪工作。例如在地形圖測繪中需要觀察地表上存在的一些地物的變化細節，通過監測源的數據反饋情況，縮短地物信息和地形信息的更新周期。一般是通過無人機航攝等手段建立測區立體模型，讀取控制點糾正影像變化，科學表示地形地貌和地物變化，最后完成修測。在此過程中運用的近距離航測技術和高分辨率遙感技術可以將地形圖測繪精度提高，分辨率高達0.6m左右，這種技術方法以精度高速度快為特點，更加適用于礦區基本地形圖的修測和更新。由此可以看出，地形圖測繪隨著時代的發展正在不斷地高效、高質量的發展，對于礦山地質環境的預測、實際測量都有著較大的推動力，因此需要不斷地優化，從而增加修測頻率和縮短獲取相關信息的時間，為治理方案的制定和治理效果的凸顯奠定基礎。

4.4 監控治理效果，鞏固和提升治理水平

地形圖測繪融入礦山地質環境治理過程中可以更好的將一些地質地貌現狀進行量化，因此對于后期環境評估和治理的效果如何也可以通過有效的測繪來進行監督。例如，地質災害中的塌陷，如果運用了地形圖測繪從而輔助了治理方案的制定，那么方案運行后塌陷問題是否得到了有效的改善？也可以利用地形圖測繪進行再次測量，通過對比，從而給方案治理效果的評估提供數據參考，為接下來的環境治理提供優化數據和動態監測支撐。

5 結語

綜上所述，地形圖測繪是一種對新時期礦山環境評估、保護和綜合治理工作中科學記錄地理信息現狀的新方式，更是我們全面了解和科學評估礦山區域內地質地貌、地形、環境變化情況的好方法之一，通過地形圖測繪，為地質、地形地貌及地物變化數據的采集提供依據。礦山資源開采日益增多，而地質環境破壞程度也越發變得嚴重起來，因此如何利用現代化的測繪技術繪制礦區地形圖，從而更好地為分析并監測環境變化和污染狀況，最終制定出科學的環境防治措施具有很強的實用價值和現實意義。此展開研究，探討了一些地形圖測繪技術應用于礦山地質環境污染治理過程中的路徑和方法，希望對改善礦山地質環境恢復和綜合治理提供一些新思路。