利用遙感監測技術評價長江經濟帶（安徽段）礦山生態修復

［關鍵詞］遙感；長江經濟帶（安徽段）；礦山修復；評價

隨著國家經濟的持續發展，對礦山能源的需求量不斷擴大，導致眾多礦山開采產量無法滿足飛速發展的市場需求，勢必要造成礦產資源的大量開釆[1]。大量開采加速了國民經濟發展，但也污染、破壞了礦區環境。礦山開采對礦山及其周圍地區造成大氣污染、噪聲污染、水污染、土地資源破壞，并誘發了地表沉陷、地裂縫等多種地質災害，不僅破壞了生態環境，而且危及安全生產、人民生命財產和社會經濟的可持續發展[2]。資源開發與環境保護矛盾日益突出。歷史上我國礦產資源的開采以犧牲環境為代價，對于礦區環境的治理都是“先開發、后治理，先破壞、后恢復”的[3]，這勢必令礦區環境更加惡化，實時監測及時掌握礦區生態環境進行恢復治理，對行業的可持續發展至關重要。長江經濟帶（安徽段）分布著大大小小多處礦山，因歷史遺留下來的未治理礦山，以及近年來開采規模的擴大和采掘深度的增加，礦區環境問題日益嚴重，露天開采創面逐漸增多，對生態環境破壞嚴重[4]。本文利用遙感手段對長江經濟帶（安徽段）礦山修復工作進行監測，并對修復效果進行評價。遙感信息因具有實時性、周期性、覆蓋面廣、價格低廉、數據穩定、信息量大等眾多特點，成為監測礦山環境的理想技術手段。它可以快速獲得礦區環境信息，為礦區的綜合治理提供可靠的監測數據，為礦山治理的監督、監管提供技術支撐。

1. 數據源

我國自主發射的遙感衛星有高分系列衛星、資源系列衛星、環境系列衛星等，高分系列衛星是我國中長期科技發展規劃確定的16個重大科技專項之一，目前已發射高分一號衛星至高分十四號衛星、高分多模衛星，涵蓋了多光譜遙感衛星、高光譜遙感衛星、雷達遙感衛星、立體測繪衛星等類型。本文主要選用高分系列衛星中的高分一號、高分二號、高分六號作為數據源，對目標區域大范圍、周期性監測。

2. 數據處理方法

因礦山修復工作環境復雜、修復方式多樣，無法建立統一模型自動解疑；小面積礦山修復，受遙感影像分辨率限制無法自動提取有效信息。綜上所述，本文采用人工解疑，對礦山修復時間點、修復方式、治理效果進行評判。

本文使用的多光譜衛星影像數據分為全色、多光譜數據兩種。全色數據是對地物輻射中全色波段的影像攝取，所以數據為單波段，影像顯示為灰度圖片，全色數據一般空間分辨率高，但無法展示色彩，能讀取的信息量有限；多光譜數據將地物輻射電磁破分割成若干個較窄的光譜段，以攝影或掃描的方式，在同一時間獲得同一目標不同波段信息，可根據需要對不同波段疊加，獲取多種彩色數據，但缺點是空間分辨率較低。在人工解疑前，需要對全色和多光譜數據進行融合處理，經過融合處理的成果兼具兩者優點，得到高分辨率、具有多個波段的數據（圖1）。

圖像融合的重點是選取合適的融合方法，當前遙感圖像融合的方法可分為四類[5]：（1）成分替換法，例如HIS變換等，模擬人類視覺系統處理強度I、色調H、飽和度S信息；（2）多分辨率分析法，例如小波變換等，增強影像細節和紋理；（3）成分替換法和多分辨率分析法混合，例如基于小波變換和PCA變換的結合，將高分辨率的全色影像添加至多光譜影像的I或PC1分量；（4）基于變分模型的方法，例如結合小波變換和稀疏表示的融合方法。因本文監測區域較大、影像較多，綜合考慮影像融合結果和融合效率，采用第2種圖像融合方法進行數據處理。

3. 遙感監測情況

礦山生態修復工作在遙感影像監測上一般包括消除地質災害、拆除礦業設備、土地平整、地表復綠等。

3.1 消除地質災害

礦山開采過程中，因環境限制、違規開采等，導致礦山邊坡坡度過大，可能產生滑坡、崩塌、落石等隱患，需要消除地質災害，確保群眾人身財產安全。地質災害治理方案主要有削坡放階、錨桿支護、掛網支護、危巖清理及反壓坡腳等。

在遙感影像上，高陡邊坡主要表現為土地裸露面積小，陰影區較大、視覺深度差距較大。削坡放階后，遙感影像上可明顯觀察到數個階梯狀平面（圖2）。

3.2 拆除礦業設備

部分停止生產的礦山中，還遺留生產設備、辦公樓等人工設施。在生態修復過程中，需要對其進行拆除。礦山生產設備、建筑物在遙感影像上呈現較為規則的輪廓，容易識別（圖3）。

3.3 土地平整

礦山開采后，地表因開采、運輸、雨水沖刷等，會出現采坑、積水，在遙感影像上呈現為地表凹凸不平，以及顏色較深的積水區。土地平整后，遙感影像上觀察為色彩分布均勻的平整區域，無陰影（圖4）。

3.4 地表復綠

礦山修復的目的是完成被損毀區域的生態重建，整治、改善和恢復礦山地質環境，恢復土地原有的利用功能或用途，達到礦區自然生態環境與周邊生態環境協調的目的。從遙感影像上觀察，未復綠的地表呈現高亮色塊，一般為土黃色或白色，因沒有植被遮擋可以明顯觀察到地表特征。復綠后，礦山修復區域與周邊應融入一體，遙感影像上觀察修復區域和周邊區域無明顯區別（圖5）。

4. 效益評價

4.1 生態效益

通過礦山地質環境治理，消除礦山地質災害隱患，改善了當地的環境質量。同時提高了土地的利用價值，使治理區環境與周圍環境和諧共存，消除視覺污染，使廢棄礦山環境與周邊環境協調。通過土地整理與覆土、栽植樹木等植被重建工程，有效涵養了水源、保水保土，減少水土流失，防止周邊生態系統退化，地質環境趨于平衡奠定了基礎；通過植被重建、生境重塑，逐步提升生態系統的多樣性與完整性，使脆弱的礦區生態系統恢復穩定性。

4.2 社會效益

通過長江經濟帶（安徽段）廢棄露天礦山治理修復，基本消除了治理區地質災害隱患，保障了當地群眾生產生活安全；有效杜絕了項目治理區非法盜采礦產資源、非法占用礦區土地生產建設、亂排亂堆現象；新增的可利用土地，帶動了當地農業等產業的發展，創造了就業崗位，促進了礦地和諧。廢棄露天礦山修復工作得到了廣大群眾的理解和支持，同時提高了廣大群眾自覺保護生態環境的意識，教育引導礦山企業樹立科學開發礦產資源和保護修復礦區生態環境的理念，促進了社會和諧穩定。社會效益明顯。

5. 結論

通過遙感監測，為長江經濟帶（安徽段）歷史遺留廢棄露天礦山生態修復工作提供了大范圍、周期性、可追溯的數據，為礦山監管提供有力支撐。通過礦山生態修復，使礦山生態顯著改善，項目區水土流失得到有效控制、礦區內散亂污企業全部拆除、大氣污染和視覺污染徹底消除。通過土壤置換改良，盡快實現植被復綠，為后期開發利用打下了生態基礎。