在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中遙感技術(shù)的價值

齊林梅

內(nèi)蒙古自治區(qū)西部資源雜志社 呼和浩特 010020

開展系統(tǒng)、全面的礦山環(huán)境綜合調(diào)查，摸清礦山環(huán)境危險源的分布，對引發(fā)礦山地質(zhì)環(huán)境問題的“源頭”進(jìn)行及時科學(xué)地監(jiān)測、評價和管理，是推進(jìn)礦山地質(zhì)災(zāi)害防治和加強礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵所在。隨著遙感數(shù)據(jù)源日益豐富與遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，遙感技術(shù)在眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用。利用這種技術(shù)減少了調(diào)查人員野外工作的時間，降低了人工作業(yè)的誤差，同時該技術(shù)能夠利用災(zāi)害體與周圍物質(zhì)細(xì)微的差別，辨別出分布狀態(tài)以及規(guī)模，甚至是災(zāi)害體具體的構(gòu)成成分，提高了調(diào)查監(jiān)測的準(zhǔn)確度。

1.我國礦山地質(zhì)環(huán)境的現(xiàn)狀

1.1 礦山開采造成山體破壞并占用大量土地

礦業(yè)在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位，據(jù)有關(guān)資料顯示，我國90%的一次能源以及85%的二次能源需要礦產(chǎn)資源作為能源。大中型礦山在我國已有9，000多座，在開采過程中，山體和植被都會遭到一定程度的破壞，這種破壞在一定時期內(nèi)是很難恢復(fù)的，同時，采礦活動中會占用大量的土地（工業(yè)廣場、廠房等），并且會產(chǎn)生大量的固體廢棄物，到目前為止，我國采礦工業(yè)占用的破壞的土地已高達(dá)2，500～3，000萬畝之多。

1.2 礦山廢水污染

（1）礦山建設(shè)和生產(chǎn)過程中的礦坑排水；

（2）尾礦、露天礦等受到的雨水沖刷、滲透溶解礦物中可溶成分的廢水；

（3）在洗礦過程中所用的藥劑產(chǎn)生的廢水；

（4）其他生產(chǎn)、生活廢水等。這些廢水，大部分沒有經(jīng)過處理，這就造成了地表水、地下水的污染，給周圍的土地、農(nóng)田帶來嚴(yán)重威脅，這些廢水經(jīng)過蒸發(fā)，有害物質(zhì)混淆在空氣中，造成了空氣污染。

1.3 地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生

在露天礦的開采過程中，由于發(fā)生邊坡失穩(wěn)，會發(fā)生山體滑坡和地面塌陷、泥石流、水土流失等地質(zhì)災(zāi)害。如遼寧大孤山鐵礦、撫順西露天、湖北鹽池河磷礦等，都發(fā)生過一些地質(zhì)災(zāi)害，給當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)或生活帶來嚴(yán)重問題，造成建筑物坍塌，道路中毒，影響人民生命安全。

礦山開采中所產(chǎn)生的大量廢棄物，除了會占用大量土地，造成大氣污染，還發(fā)生泥石流、塌方等危害，尤其在個人采礦場中，亂采亂挖、亂推亂放現(xiàn)象嚴(yán)重，把各種礦石放在河口、河床或者公路邊，一旦發(fā)生暴雨，產(chǎn)生水土流失，就會產(chǎn)生泥石流。在山西省，煤炭面積占全省面積的36%，遍及范圍較廣。每年所產(chǎn)生的各種災(zāi)害問題也尤為突出，給環(huán)境和人民生活帶來了嚴(yán)重影響。

2.在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中遙感技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

我困利用遙感技術(shù)開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查起步較晚，但進(jìn)展較快。我國的地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查技術(shù)是在為山區(qū)大型工程建設(shè)服務(wù)中逐漸發(fā)展起來的。上世紀(jì)20年里，我國完成的區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查面積大約覆蓋了10萬km2的國土。2002～2006年，為查清我國礦山地質(zhì)災(zāi)害的分布、特點，全國礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評估工作引進(jìn)了遙感技術(shù)，第一次初步摸清了我國礦山環(huán)境地質(zhì)問題類型、分布及危害。短短幾年時間，我國學(xué)者對應(yīng)用于礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的遙感技術(shù)進(jìn)行了很多探索研究，取得了不少可喜的成果，積累了大量研究經(jīng)驗和技術(shù)方法。先前已有同行以QulckBird多光譜遙感數(shù)據(jù)為主要信息源，采用遙感調(diào)查與地面核杏的方法，基本查明了江西德興銅礦礦醫(yī)尾礦、固(液)體廢料類型、分布現(xiàn)狀和排放渠道，形成了礦山地物遙感識別，尾礦庫水下尾礦堆積醫(yī)遙感識別，礦山地物面積計算、體積測算等遙感調(diào)查技術(shù)。還有采用大比例尺SPOT5衛(wèi)星遙感影像，準(zhǔn)確圈定出面積性的礦山環(huán)境地質(zhì)問題，通過歷史上多期影像對比，揭示出礦山地質(zhì)環(huán)境的時空演化。

9月5日，第十一屆中國農(nóng)藥高層論壇在河南新鄉(xiāng)召開。會議圍繞農(nóng)藥新政、綠色植保、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、鄉(xiāng)村振興等政策進(jìn)行深入解讀和交流。大會通過探討農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)管理動態(tài)、綠色植保發(fā)展戰(zhàn)略，為農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量變革、綠色變革、動力變革提供根本路徑。本次會議由中國農(nóng)藥發(fā)展與應(yīng)用協(xié)會主辦。原農(nóng)業(yè)部副部長劉堅，中國農(nóng)藥發(fā)展與應(yīng)用協(xié)會會長劉永泉，河南省農(nóng)業(yè)廳黨組成員、副廳長鄒慶鵬出席了本次會議。

3.遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的作用

3.1 遙感技術(shù)的涵義

“遙感”，顧名思義，就是遙遠(yuǎn)地感知。傳說中的“千里眼”“順風(fēng)耳”就具有這樣的能力。人類通過大量的實踐，發(fā)現(xiàn)地球上每一個物體都在不停地吸收、發(fā)射和反射信息和能量，其中有一種人類已經(jīng)認(rèn)識到的形式——電磁波，并且發(fā)現(xiàn)不同物體的電磁波特性是不同的。遙感就是根據(jù)這個原理來探測地表物體對電磁波的反射和其發(fā)射的電磁波，從而提取這些物體的信息，完成遠(yuǎn)距離識別物體。同時遙感技術(shù)具有宏觀性和直觀性，獲取資料的速度快、周期短而且能反映動態(tài)變化，并且獲得的信息量巨大等特點。遙感應(yīng)用受地面條件限制少，使用的電磁波各波段之間，性質(zhì)差異很大，用途也很不相同。而且還具有經(jīng)濟(jì)效益好，成本低，收益高等一系列特征。由此可見，遙感技術(shù)在自然災(zāi)害的調(diào)查、監(jiān)測和預(yù)測中具有顯著優(yōu)勢。

3.2 資源損毀遙感監(jiān)測

利用遙感技術(shù)對資源損毀進(jìn)行監(jiān)測，首先應(yīng)該選擇出監(jiān)測因子，監(jiān)測因子的選擇比較寬泛，大體上可以分為兩種，一種是選擇礦石，另一種就是自然景觀。利用遙感技術(shù)不僅能夠擴(kuò)大監(jiān)測范圍，還能提高監(jiān)測的準(zhǔn)確度，比如遙感技術(shù)具有高空間分辨率的功能，這種功能能夠十分清晰的辨別出損毀的資源具體的空間分布，但是可以監(jiān)測到塌陷坑；遙感技術(shù)還具有多光譜數(shù)據(jù)的功能，這個功能的主要作用就是辨別出沒有得到妥善安置的固體廢棄物的主要構(gòu)成成分，并且準(zhǔn)確的識別出其空間分布，最重要的是遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的DEM功能，其主要作用就是能夠準(zhǔn)確地分析出整個礦區(qū)的地形地勢及其特征，這對我國的礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查幫助非常大，尤其是這個功能還能將分析出來的數(shù)據(jù)繪制成相關(guān)的數(shù)據(jù)圖形，大大減少了調(diào)查人員的工作量，也減少了人工誤差。

煤（矸石）自燃區(qū)以及非自燃區(qū)的輻射熱量存在著一定的差別。若不辨別其輻射熱度，在礦山開發(fā)的過程中就可能會造成一定的資源浪費，甚至?xí)霈F(xiàn)傷亡事故。而遙感技術(shù)正好能夠捕捉到這種差別，清楚的分別出礦藏的區(qū)域類型，這樣調(diào)查人員就可以根據(jù)遙感技術(shù)分析出來的圖像有選擇進(jìn)行調(diào)查，減少資源損失，也降低了對環(huán)境的損害程度。但是需要注意的是，目前，遙感數(shù)據(jù)源比較豐富，高、中、低分辨率和多光譜、高光譜數(shù)在資源環(huán)境調(diào)查中的優(yōu)勢不盡相同，在使用時可將二者優(yōu)勢有機結(jié)合起來。另外，還可以根據(jù)煤田的分布情況、當(dāng)?shù)氐V山的地質(zhì)條件，再加上適度的實地勘查，可以對檢測結(jié)果進(jìn)行恰當(dāng)?shù)男拚@樣監(jiān)測的準(zhǔn)確度會更高。

3.3 遙感監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害

3.3.1 滑坡類地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測

遙感技術(shù)在這類災(zāi)害監(jiān)測中，應(yīng)用時間很長，因此與其他災(zāi)害監(jiān)測相比積累了很多經(jīng)驗，針對這些災(zāi)害的監(jiān)測其主要監(jiān)測內(nèi)容有兩個：一個是災(zāi)害體本身，另一個是災(zāi)害體的具體信息。其涉及的技術(shù)主要有影像光譜信息、地形地貌覆蓋等，其主要方式就是設(shè)備與人相互配合，然后其自動系統(tǒng)會識別出災(zāi)害體及其分布情況等信息。因為斜坡類地質(zhì)災(zāi)害與周圍普通物體在形態(tài)以及紋理等這些細(xì)微方面存在著很大的不同，這種差別利用遙感技術(shù)能夠清楚的顯示出來，專業(yè)遙感技術(shù)使用人員，能夠通過遙感圖像明確的辨別出礦山中存在的災(zāi)害體以及規(guī)模等具體的信息。對斜坡類地質(zhì)進(jìn)行檢測，對遙感技術(shù)中的影像空間分辨率并沒有過高的要求，通常情況下，在2.5米以上即可。

3.3.2 地表變形破壞程度監(jiān)測

傳統(tǒng)監(jiān)測這種地質(zhì)災(zāi)害的方法有很多，只是這些方法都有一個劣勢，那就是必須到野外工作，但是有些礦山的地質(zhì)條件非常差，工作人員難以到達(dá)，所以也就降低了這些方法的操作性，也正因為如此，利用這些技術(shù)取得的效果并不顯著。為了解決這個問題，近些年，發(fā)展了干涉了雷達(dá)技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確度。該技術(shù)是在空間相干性估計等技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。其主要應(yīng)用原理就是雷達(dá)波相位差，因為研究區(qū)域中的物質(zhì)不同，其SAR影像也不同，這種方式避免了大氣效應(yīng)的影響，對那些比較細(xì)微的地表變形遙感技術(shù)也能監(jiān)測得非常清楚，目前這種技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為高精度的普通使用的技術(shù)。

3.3.3 地裂縫識別與監(jiān)測

礦山開發(fā)產(chǎn)生的地裂縫改變了地表幾何形態(tài)、地貌特征和光譜特征，如坡度、坡向變化等，這種變化造成了地物反射光譜的差異，產(chǎn)生的微弱變化信息在遙感圖像上能夠被反映。

3.4 礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性評估與預(yù)警

遙感技術(shù)可以貫穿礦山地質(zhì)災(zāi)害孕育、發(fā)生及發(fā)展趨勢監(jiān)測的全過程，因此遙感監(jiān)測可包括礦山地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)區(qū)、危險區(qū)及危險程度和預(yù)警3個層次。就危險性評估與預(yù)警的災(zāi)種而言，主要包括斜坡類地質(zhì)災(zāi)害、地表變形及地裂縫。隨著科學(xué)發(fā)展觀戰(zhàn)略的實施，礦區(qū)人與環(huán)境的和諧發(fā)展成為礦業(yè)城市發(fā)展的主旋律，開展礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性評估與預(yù)警，將成為礦山地質(zhì)災(zāi)害遙感監(jiān)測研究的重點。

3.4.1 地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

地質(zhì)災(zāi)害危險性評估是在查明各種致災(zāi)地質(zhì)作用的性質(zhì)、規(guī)模和承受災(zāi)害的對象社會經(jīng)濟(jì)屬性的基礎(chǔ)上，從致災(zāi)體穩(wěn)定性和致災(zāi)體與承受災(zāi)害的對象遭遇的概率上分析入手，對其潛在的危險性進(jìn)行客觀評估。以滑坡為例，進(jìn)行危險性評估的遙感監(jiān)測工作是通過分析，找出影響礦山滑坡危險性的主要因子。該主要因子除了與滑坡密切相關(guān)的地質(zhì)地貌指標(biāo)、地理指標(biāo)及生態(tài)指標(biāo)外，還與礦產(chǎn)資源開發(fā)等人類活動的強度有關(guān)，為此選擇如下監(jiān)測因子進(jìn)行遙感監(jiān)測研究。

3.4.2 礦山地質(zhì)環(huán)境預(yù)警

這是遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的重要應(yīng)用，因為礦山地質(zhì)環(huán)境的主要特點就是區(qū)域性，而且地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，正是因為這兩個特點，才使得相關(guān)部門無法對礦山進(jìn)行全面的治理，再加之，經(jīng)費有限，沒有足夠的經(jīng)濟(jì)支持，很難實現(xiàn)礦山的全面治理。但是遙感技術(shù)的應(yīng)用，卻解決了這個問題。因為遙感技術(shù)可以對礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行預(yù)警，一旦發(fā)生突發(fā)狀況，工作人員能夠馬上從遙感圖像中發(fā)現(xiàn)，及時地對其進(jìn)行治理。遙感技術(shù)的這項應(yīng)用現(xiàn)已成為我國國土規(guī)劃以及災(zāi)害預(yù)防的重要管理手段，為國家決策提供精確的數(shù)據(jù)。

多期遙感影像監(jiān)測能夠獲取礦山地質(zhì)環(huán)境的變化信息，而利用遙感技術(shù)開展礦山地質(zhì)環(huán)境預(yù)警工作，是對多期影像的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行綜合分析和研究的過程，通過結(jié)合先驗知識等輔助數(shù)據(jù)，可以獲取一定的致災(zāi)因子，從而為礦山地質(zhì)環(huán)境預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。

4.礦山地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查存在的問題

遙感技術(shù)之所以目前尚未得到廣泛的應(yīng)用，主要受限于以下兩方面的問題：

一是在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查隊伍中，技術(shù)人員對遙感技術(shù)比較陌生，使得遙感技術(shù)難以發(fā)揮應(yīng)有的作用。

二是礦山地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查工作需要多時相的實時或準(zhǔn)實時的遙感信息源，但價格昂貴，目前只局限于重點地區(qū)與重點工程的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查。

雖然存在以上問題，但我相信隨著遙感技術(shù)的發(fā)展和廣大地質(zhì)工作者的不懈努力，以及政府部門日益加大的支持，廣泛利用遙感技術(shù)進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查研究是必然趨勢。

5.結(jié)語

綜上所述，可知對礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查來說，遙感技術(shù)的應(yīng)用十分重要，通過遙感技術(shù)對礦山地質(zhì)的監(jiān)測，不僅降低了資源損毀的程度，也減小了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率，更重要的是提高了礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的精度，為我國礦山的順利開采提供了強有力的技術(shù)支持。但是要想該技術(shù)真正的發(fā)揮其價值，首先應(yīng)該培養(yǎng)遙感技術(shù)人才，只有人與技術(shù)有效地結(jié)合起來，其作用才能發(fā)揮到最大。

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