遙感在礦產(chǎn)集中開采區(qū)地質(zhì)環(huán)境解譯中的應(yīng)用——以寧夏石嘴山市石炭井礦區(qū)、惠農(nóng)礦區(qū)為例

張慧娟，張永杰，魏采用，羅新林

（寧夏遙感測繪勘查院，銀川 750021）

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遙感在礦產(chǎn)集中開采區(qū)地質(zhì)環(huán)境解譯中的應(yīng)用——以寧夏石嘴山市石炭井礦區(qū)、惠農(nóng)礦區(qū)為例

張慧娟，張永杰，魏采用，羅新林

（寧夏遙感測繪勘查院，銀川 750021）

摘 要:隨著衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)空間分辨率和光譜分辨率的提高，突破衛(wèi)星遙感對宏觀地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行微觀研究的限制，為地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)環(huán)境研究提供了重要手段。利用遙感技術(shù)多源、多時(shí)相、高精度的優(yōu)勢，在全面收集、分析已有相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合地學(xué)信息技術(shù)，快速、準(zhǔn)確、客觀地獲取工作區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境信息，查明研究區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境問題，為研究區(qū)開展礦山地質(zhì)環(huán)境治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：遙感；地質(zhì)災(zāi)害；地質(zhì)環(huán)境；應(yīng)用

礦山地質(zhì)環(huán)境一方面是由礦區(qū)自然地質(zhì)環(huán)境決定的，另一方面礦產(chǎn)資源高強(qiáng)度、大規(guī)模的開發(fā)加劇了礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的惡化。長期以來，由于多種原因，我國礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與管理比較粗放，在造成礦產(chǎn)資源嚴(yán)重浪費(fèi)的同時(shí)還引發(fā)了一系列環(huán)境問題，導(dǎo)致礦山普遍存在著植被毀壞、地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境污染隱患并存等諸多地質(zhì)環(huán)境問題?！叭龔U”污染嚴(yán)重，泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，部分嚴(yán)重的地質(zhì)環(huán)境問題已經(jīng)危及到了礦山的正常生產(chǎn)和區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，因此開展礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查是一項(xiàng)具有基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和緊迫性的重要工作。

1　礦山地質(zhì)環(huán)境概況

寧夏礦業(yè)開發(fā)強(qiáng)度不高，產(chǎn)業(yè)鏈短，利用程度低，長期以來，由于觀念、法制、管理等多方面的原因，特別是八十年代末“有水快流”的開發(fā)思想，對礦產(chǎn)資源造成了不合理的開發(fā)和利用。而寧夏自然生態(tài)環(huán)境比較脆弱。由于礦業(yè)開發(fā)，對全區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境的改變和影響是廣泛而深遠(yuǎn)的，礦業(yè)活動(dòng)所衍生的礦山地質(zhì)環(huán)境問題呈現(xiàn)出復(fù)雜性和多樣性。

2　遙感數(shù)據(jù)源選擇

礦山地質(zhì)環(huán)境遙感解譯選用2012年法國SPOT5衛(wèi)星數(shù)據(jù)。以圖像處理軟件PCI為平臺(tái)對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正，校正采用高斯—克呂格投影，克拉索夫斯基地球模型，6度分帶，中央經(jīng)線為105°，二次多項(xiàng)式法，立方卷積重采樣。校正后的影像精度控制在一個(gè)像元以內(nèi)，融合處理后影像空間分辨率為2.5m。影像圖清晰度高，干擾信息少，色彩豐富，具有極為豐富的地表環(huán)境信息，遙感可解譯程度高。

3　遙感解譯及解譯標(biāo)志的建立

應(yīng)用高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合地學(xué)信息技術(shù)，快速、準(zhǔn)確、客觀地獲取研究區(qū)及周邊地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)占地的類型以及占地面積、分布等情況。主要解譯內(nèi)容包括：

1）研究區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中破壞和占用土地的類型（包括排土場、煤矸石堆、堆煤場等）；

2）研究區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中占用土地類型的面積、分布位置及數(shù)量等情況。

解譯標(biāo)志是指在遙感影像上能具體反映和判別地物或現(xiàn)象的影像特征，建立解譯標(biāo)志是遙感影像目視解譯的基礎(chǔ)工作。解譯標(biāo)志的建立，主要采用實(shí)地調(diào)查的方法，在充分收集地面實(shí)況資料后，對各類地物體在遙感圖像上的形狀、大小、色調(diào)、陰影、紋理、影像結(jié)構(gòu)、圖案花紋以及與之有聯(lián)系的地質(zhì)、地貌、土壤、水文、植被、氣候、人文活動(dòng)等形成的影像特征進(jìn)行綜合分析后確立。每個(gè)解譯標(biāo)志由裁切下來的遙感圖像、分類名稱、地理坐標(biāo)、影像特征描述（如顏色、結(jié)構(gòu)、紋理等）、地面實(shí)況等幾部分內(nèi)容組成，解譯標(biāo)志有實(shí)地照片相對應(yīng)。

礦區(qū)內(nèi)主要地物影像特征表

礦山地質(zhì)環(huán)境遙感解譯標(biāo)志的建立一般根據(jù)色彩、影紋圖案、礦山環(huán)境特征、地形地貌、植被、人為活動(dòng)及其它方面，其中以礦山環(huán)境特征為解譯的重點(diǎn)。初步解譯標(biāo)志根據(jù)已有的資料予以歸納總結(jié)，并隨著工作進(jìn)展不斷加以完善，最終解譯標(biāo)志須經(jīng)野外驗(yàn)證后確定。

4　遙感解譯結(jié)果

研究區(qū)正在開采的礦區(qū)在影像圖上色彩較深，黑灰色相間，主要是由于采區(qū)內(nèi)部矸石堆、煤堆及采坑相間分布形成。周圍可見色彩明亮的礦山建筑，周邊道路及植被呈深灰色。停止開采煤礦在形狀上與正在開采煤礦類似，但是色調(diào)由灰至灰白不等，停產(chǎn)越久的礦山色調(diào)越淺。有的因?yàn)橥．a(chǎn)過久，礦山建筑及設(shè)施均遭到破壞，紋理較為均一（圖1～4）。

圖2　矸石堆場遙感影像及實(shí)地照片

圖3　粉塵堆積區(qū)遙感影像及實(shí)地照片

此次研究通過對寧夏石嘴山市石炭井礦區(qū)-惠農(nóng)礦區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行調(diào)查，查明了主要的礦山開采活動(dòng)破壞和占壓土地的類型和面積以及分布狀況等，得出如下結(jié)論：

1）石炭井礦區(qū)和惠農(nóng)礦區(qū)礦山開采活動(dòng)破壞和占壓土地的類型主要有采場、堆煤場、矸石堆場、廢渣場、取棄土場、粉塵堆積區(qū)等6種類型。

2）礦山開采活動(dòng)破壞和占壓土地的類型中堆煤場、廢渣場以及矸石堆場所占面積最大。

3）基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)、遙感技術(shù)、全球定位技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的遙感調(diào)查是一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)手段，將成為地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測的發(fā)展趨勢。利用遙感技術(shù)對自然因素或者人為活動(dòng)引發(fā)的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降以及礦山開采破壞和占用土地資源等地質(zhì)問題進(jìn)行調(diào)查，通過調(diào)查掌握礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題，可以為礦山環(huán)境恢復(fù)治理提供依據(jù)。

圖4　廢渣場遙感影像及實(shí)地照片

5　存在問題

受影像數(shù)據(jù)分辨率限制，礦山開采點(diǎn)開采狀態(tài)在影像圖上識(shí)別有難度。在部分區(qū)域未能解譯出礦山開采過程中造成地面塌陷、地裂縫以及地面沉降等問題以及矸石堆、渣場等礦業(yè)活動(dòng)目標(biāo)的界線，如在惠農(nóng)區(qū)的葡萄泉子，礦業(yè)活動(dòng)目標(biāo)相互交叉，準(zhǔn)確判斷各類圖斑界線有一定難度，且只統(tǒng)計(jì)了其破壞壓占土地面積，未能統(tǒng)計(jì)出具體的礦業(yè)活動(dòng)類型的面積。根據(jù)本次遙感解譯的經(jīng)驗(yàn)，提出以下幾點(diǎn)建議，希望對今后的工作有一定的指導(dǎo)和幫助：

1）在今后的礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工作中，可充分發(fā)揮遙感技術(shù)快速、直觀、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，對工作區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化對比監(jiān)測，為礦山環(huán)境恢復(fù)治理提供詳實(shí)的基礎(chǔ)資料。

2）如果條件允許，可選用更高分辨率（空間分辨率0.6m以上）的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)或無人機(jī)航拍數(shù)據(jù)，對重點(diǎn)礦區(qū)的典型礦山地質(zhì)環(huán)境問題開展大比例尺、高精度的遙感調(diào)查解譯工作，以便獲得更加精準(zhǔn)的調(diào)查數(shù)據(jù)，為相關(guān)部門決策提供依據(jù)。

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The Application of Remote Sensing to the Monitoring of Geological Environment in Mineral Exploration Area

ZHANG Hui-juan ZHANG Yong-jie WEI Cai-yong LUO Xin-lin
(Ningxia Remote Sensing Survey of Surveying And Mapping Institute,Yinchuan 750021)

Abstract:This paper deals with the application of remote sensing to the monitoring of geological environment in mineral exploration area by the example of Shitanjing and Huinong Mining areas in Shizuishan.

Key words:remote sensing; geohazard; geological environment; application

作者簡介：張慧娟（1985-），女，寧夏吳忠人，工程師，研究方向：遙感地質(zhì)

收稿日期：2015-04-27

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.028

中圖分類號：P627

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1006-0995（2016）01-0132-03