遙感影像在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理方面的應(yīng)用關(guān)鍵思路分析

趙紫威，蘇 然

（1.河北省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，河北 石家莊 050021；2.河北省水文工程地質(zhì)勘查院，河北 石家莊 050021）

隨著我國科學技術(shù)水平的快速提高，遙感監(jiān)測技術(shù)逐步成熟完善，其應(yīng)用范圍不斷擴大，特別是在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理工作中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。礦山地質(zhì)環(huán)境往往較為復(fù)雜，傳統(tǒng)的監(jiān)測方式不僅操作難度大，而且難以有效覆蓋礦山區(qū)域。通過遙感技術(shù)的應(yīng)用能夠全面高效的采集礦山區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的影像信息，且遙感影像具有較高的分辨率，能夠客觀準確的反映礦山地質(zhì)環(huán)境特征，因此在監(jiān)測礦山地質(zhì)環(huán)境變化工作中可以發(fā)揮重要的作用。同時，遙感影像也可以應(yīng)用于礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作，其能夠為礦山地質(zhì)環(huán)境治理效果的判斷評價提供可靠的參考依據(jù)。因此在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理工作中應(yīng)積極探索遙感影像的應(yīng)用，進一步拓展遙感影像的應(yīng)用途徑，為礦山行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

1 概述礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理

（1）常見礦山地質(zhì)環(huán)境問題分析。在礦山的生產(chǎn)運營過程中，對地質(zhì)環(huán)境會產(chǎn)生較大的影響，進而引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害問題，威脅相關(guān)人員的生命財產(chǎn)安全。在礦山開采時由于破壞了山體覆蓋植被，使得山體表層土壤嚴重流失，這是引發(fā)滑坡災(zāi)害的重要誘因之一[1]。而礦山在開采過程中還會產(chǎn)生大量的固體廢棄物，而廢棄物一旦堆放不當也會在降雨等客觀因素的影響下發(fā)生坍塌，進而誘發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。同時，在礦山開采過程中，不同的開采作業(yè)方式對地質(zhì)環(huán)境的影響也存在一定的差異。例如井工開采方式會對礦山區(qū)域的地下水分布、地質(zhì)層的平衡性等產(chǎn)生較大的擾動，而在露天開采礦山的作業(yè)過程中則主要對地表地貌特征等造成破壞。此外，礦山開采還可能造成巖層出現(xiàn)裂縫等問題，這些都會對礦山生產(chǎn)安全產(chǎn)生不利的影響，并破壞自然環(huán)境，因此需要對礦山地質(zhì)環(huán)境加強監(jiān)測，及時掌握礦山地質(zhì)環(huán)境特征以及其變化情況，從而采取相應(yīng)的治理措施。

（2）監(jiān)測治理礦山地質(zhì)環(huán)境工作內(nèi)容分析。在對礦山地質(zhì)環(huán)境進行監(jiān)測時，主要是全面采集礦山和其周邊地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)，并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，再對這些數(shù)據(jù)信息進行分析處理，以準確評價礦山地質(zhì)環(huán)境。在礦山地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測工作中需要確保數(shù)據(jù)信息采集的全面性、準確性以及時效性，這樣才能根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采取相應(yīng)的治理措施。由于遙感影像具有較高的分辨率，而且遙感技術(shù)能夠?qū)ΦV山地質(zhì)環(huán)境進行連續(xù)性的觀測，可以利用遙感影像進行時空對比分析，因此要積極探索遙感影像在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理方面的應(yīng)用途徑。

2 監(jiān)測治理礦山地質(zhì)環(huán)境工作中遙感影像應(yīng)用分析

（1）應(yīng)用遙感影像監(jiān)測礦山崩塌隱患。在露天礦山中往往會由于過度開采而使陡峭懸崖以及山坡在自身重力等客觀因素的影響下出現(xiàn)土層滾落、崩塌等嚴重的地質(zhì)災(zāi)害，因此必須積極應(yīng)用遙感影像等先進技術(shù)及時對礦山地質(zhì)環(huán)境變化進行動態(tài)監(jiān)測。在遙感影像中，如有礦山崩塌現(xiàn)象存在時，圖像邊緣會呈現(xiàn)直線或弧線特征，同時在遙感影像中還可以根據(jù)成像顏色的深淺來反映礦山的背光坡或向陽坡，通常成像較深的為背光坡，而成像較淺的部分則為向陽坡[2]。目前在礦山崩塌監(jiān)測中大多是以TM圖像以及ETM成像圖為判斷依據(jù)，不過這兩類圖像在顯示山體崩塌區(qū)域方面存在一定局限性，因此還應(yīng)結(jié)合SPOT5等圖像的綜合應(yīng)用，使影像資料能夠更加明顯的顯示礦山崩塌區(qū)域邊界線，從而為礦山崩塌監(jiān)測以及判斷提供更加清晰準確的參考依據(jù)。

（2）應(yīng)用遙感影像監(jiān)測礦山采空區(qū)地質(zhì)環(huán)境變化。為了加強對礦山采空區(qū)的監(jiān)測，防止出現(xiàn)塌陷等問題，應(yīng)積極應(yīng)用遙感圖像等先進技術(shù)方法，以保證礦山生產(chǎn)作業(yè)安全。在遙感影像中能夠清晰呈現(xiàn)礦山采空區(qū)塌陷情況，塌陷區(qū)在遙感影像中往往呈環(huán)形斑點或者橢圓形特征。在TM影像中還能夠以明暗變化客觀反映礦山采空區(qū)不同的塌陷深度以及不同礦物元素含量等信息。在應(yīng)用遙感圖像對礦山采空區(qū)進行監(jiān)測時，應(yīng)根據(jù)塌陷區(qū)與周邊區(qū)域在地質(zhì)環(huán)境特征上的差異性選擇闕值法等圖像信息采集方法提取相關(guān)數(shù)據(jù)，并結(jié)合SPOT213和全色波段等方法對圖像進行處理，以獲得清晰度較高的遙感影像，從而為礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理工作提供更加客觀準確的參考依據(jù)。

（3）應(yīng)用遙感影像監(jiān)測礦山地質(zhì)環(huán)境污染情況。在礦山開采過程中，往往會對地質(zhì)環(huán)境造成嚴重的擾動，同時礦山在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢渣以及廢水廢氣等廢棄物也會直接影響礦山區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境，因此這也是礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理工作的一個重要環(huán)節(jié)。在礦山污染監(jiān)測工作中應(yīng)積極應(yīng)用遙感影像及時掌握礦山地質(zhì)環(huán)境的變化。當有暗紅色以及亮白色等明顯斑點出現(xiàn)在TM543成像圖上時，說明該礦山區(qū)域可能存在粉塵污染物，應(yīng)及時采取相應(yīng)的治理防控措施。同時，在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作中還可以根據(jù)SPOT5光譜圖監(jiān)測礦山區(qū)域的廢水排放情況，該類圖像能夠較為準確的反映水體所含化合物的不同，為減少礦山水體污染等礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作提供重要的參考基礎(chǔ)。

（4）應(yīng)用遙感影像監(jiān)測礦山地貌景觀變化。通過遙感影像能夠準確清晰的呈現(xiàn)礦山在開采作業(yè)時對自然山體地質(zhì)環(huán)境的擾動情況，在遙感影像中既能夠顯示基巖裸露情況，也可以顯示植被的破壞情況，同時還能夠?qū)ΦV山周邊區(qū)域的人類居住環(huán)境是否受到礦山開采活動的影響進行監(jiān)測，因此遙感圖像在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理工作中具有極高的應(yīng)用價值。相關(guān)部門應(yīng)根據(jù)遙感影像中反饋的礦山地質(zhì)環(huán)境變化情況采取有針對性的治理防控措施，以減少礦山生產(chǎn)對自然生態(tài)環(huán)境的影響，促進礦山行業(yè)的升級轉(zhuǎn)型。

（5）應(yīng)用遙感影像監(jiān)測礦山地質(zhì)災(zāi)害。在礦山開采過程中由于對自然地質(zhì)環(huán)境會產(chǎn)生較大的擾動，因此往往會誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害問題，對相關(guān)人員的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴重的威脅。為了準確全面的掌握礦山地質(zhì)環(huán)境變化情況，及時對地質(zhì)災(zāi)害進行科學的判斷以及預(yù)測，應(yīng)在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理工作中積極應(yīng)用遙感影像等數(shù)據(jù)資料，以了解礦山區(qū)域山體以及巖體是否存在滑坡泥石流、裂縫以及地表變形塌陷等情況。以泥石流災(zāi)害的監(jiān)測評估為例，應(yīng)綜合利用453以及741波段的ETM、TM成像圖，并對圖像進行對比度和色彩強化處理，以便更加準確的識別礦山是否存在泥石流災(zāi)害發(fā)生隱患，從而及時發(fā)出預(yù)警信息，為礦區(qū)人員設(shè)備的安全提供更加可靠的保證。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理中遙感影像應(yīng)用要點分析

在應(yīng)用遙感影像開展礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理工作時，應(yīng)準確掌握遙感影像采集處理方法，嚴格控制遙感影像精度，為礦山地質(zhì)環(huán)境信息的解譯提供便利條件。目前在采集遙感影像時主要通過衛(wèi)星以及相關(guān)飛行器作為數(shù)據(jù)采集平臺對礦山區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境、地形地貌等進行拍攝。近年來隨著我國無人機技術(shù)的不斷成熟完善，無人機逐步成為了遙感影像信息采集的重要平臺基礎(chǔ)之一。當完成遙感影像數(shù)據(jù)的采集后，還應(yīng)再利用專業(yè)計算機軟件對采集影像數(shù)據(jù)進行加工處理，確保遙感影像治理能夠滿足信息提取要求。在完成各種礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境影像信息的解譯提取后，還應(yīng)根據(jù)外業(yè)實地觀測數(shù)據(jù)等進行驗證分析，以便為礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理工作提供準確全面的參考依據(jù)。

（1）遙感影像校正處理。在應(yīng)用遙感影像進行礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理時，應(yīng)對遙感影像數(shù)據(jù)進行校正輻射處理，以減少遙感影像誤差，確保遙感影像的成像時間以及分辨率等能夠達到實際需要。在輻射校正處理中可以根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境特點以及遙感影像的具體情況采用相對或者絕對輻射校正等處理方式。

（2）遙感影像融合處理。在對遙感影像進行融合處理時，主要是通過光譜信息處理、紋理處理以及空間分辨率處理等多種技術(shù)方式對不同成像方式加以融合，以提高遙感影像清晰度。在影像融合處理時可以采用多波段融合方式處理遙感影像數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)計算時則可以選擇HIS變換法，以確保遙感影像光譜特征清晰明顯，能夠具有較高的實用價值。

（3）提取遙感影像信息。在通過遙感影像進行信息提取時，主要是根據(jù)遙感影像中所呈現(xiàn)的幾何形態(tài)以及紋理變化等進行解譯，從而實現(xiàn)對礦山建筑、開采面以及廢棄物堆積等各類地表類型特征的提取以及描述。在解譯遙感影像時應(yīng)根據(jù)實踐經(jīng)驗合理選擇紋理圖案、空間關(guān)系、形狀大小、空間位置、陰影以及色調(diào)等標志，并科學應(yīng)用解譯方法，以確保解譯準確客觀。在解譯礦山地質(zhì)環(huán)境時要準確把握不同類型影像特征，例如在區(qū)別礦山廢石渣以及排土場時，二者在顏色上存在一定的區(qū)別，較為明亮的應(yīng)為排土場，而呈灰色或較暗色調(diào)的則是廢石渣。同時，排土場堆積體多呈平整頂部特點，且影像質(zhì)感較為平滑，范圍大小存在差異，位置與采礦場較為接近；而廢石渣堆位置則多位于斜坡或者溝谷等位置，其影像成長條或者不規(guī)則塊狀特點，質(zhì)感較為粗糙。在完成對遙感影像的解譯以及信息提取后，還應(yīng)結(jié)合外業(yè)作業(yè)進行驗證核對，以確保信息提取準確無誤。

4 總結(jié)

利用遙感技術(shù)所獲取的遙感影像具有較高的時效性和分別率，能夠更加高效全面的反映礦山地質(zhì)環(huán)境特征以及地質(zhì)環(huán)境變化，因此在遙感影像在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。為了更加及時準確的掌握礦山地質(zhì)環(huán)境情況，對礦山地質(zhì)環(huán)境治理效果進行科學客觀的判斷分析，應(yīng)進一步加強對遙感影像在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理工作中的推廣應(yīng)用，并熟練掌握遙感影像應(yīng)用要點，從而為礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理提供全面、可靠的參考依據(jù)。