測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

劉曉艷

（寧城縣國土資源局，內(nèi)蒙古 赤峰 024200）

測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

劉曉艷

（寧城縣國土資源局，內(nèi)蒙古 赤峰 024200）

礦山開采會產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，它們會破壞礦山周圍的生態(tài)環(huán)境，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，危害礦山開采和開采人員的身體健康。傳統(tǒng)的監(jiān)測方法無法對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)測，將測繪技術(shù)與監(jiān)測技術(shù)結(jié)合起來，可以提高礦山地質(zhì)監(jiān)測的實時性和有效性，確保礦山開采的安全。本文研究了測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)控中的應(yīng)用，以提高礦山監(jiān)測的實時性，從而做出準(zhǔn)確的預(yù)判，最大限度降低礦區(qū)的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

測繪技術(shù)；礦山地質(zhì)環(huán)境；遙感動態(tài)監(jiān)測

為了保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境，減少礦產(chǎn)資源開采造成的地面塌陷、崩塌、滑坡、裂縫等問題，國家先后出臺了一系列礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)條例。然而，礦山地質(zhì)災(zāi)害具有多發(fā)性和復(fù)雜性，因此需要對礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行有效的監(jiān)測。傳統(tǒng)的監(jiān)測方法無法對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)測，將測繪技術(shù)應(yīng)用在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中，可以將測繪技術(shù)與監(jiān)測技術(shù)結(jié)合起來，從而提高礦山地質(zhì)監(jiān)測的實時性和有效性，確保礦山開采的安全。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害

常見的礦山地質(zhì)災(zāi)害有滑坡、泥石流、礦山污染、塌陷等。山體滑坡是指斜坡上的泥土或者巖石受到地球重力的作用，沿著滑坡向下運動。在開采礦山的過程中，人們會向周邊堆積大量的泥土或者巖石，這些巖石和泥土遇到暴雨天氣，在雨水的沖刷下，會形成泥石流。礦山泥石流沖擊力強(qiáng)、破壞力大，會造成重大人員傷亡和礦山經(jīng)濟(jì)損失。塌陷是指在開采礦山的過程中，地下會出現(xiàn)很多采空區(qū)，這些采空區(qū)的頂板巖層在自身重力以及上層巖層的壓力下，會向下移動或者彎曲，從而導(dǎo)致采空區(qū)塌陷。此外，礦山開采還會產(chǎn)生大量的粉塵、過濾水、礦渣以及其他有害氣體，對礦山周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，對礦山開采人員的身體健康造成危害[1]。因此，需要對礦山環(huán)境污染進(jìn)行有效的監(jiān)測，避免其對周圍環(huán)境造成污染。礦山地質(zhì)環(huán)境是整個礦山地區(qū)環(huán)境的重要組成部分，但是近年來，在礦產(chǎn)資源開采的過程中，我國礦山環(huán)境遭到了嚴(yán)重的污染和破壞。為了解決這個問題，國家先后頒布了《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)規(guī)定》《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃》等相關(guān)法律法規(guī)，希望各地礦區(qū)加強(qiáng)對礦山地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測。但是，傳統(tǒng)的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)有的地質(zhì)開采活動，因此必須采用一種新的監(jiān)測手段進(jìn)行監(jiān)測。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測

礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測是指在監(jiān)測過程中，通過自然的光線、熱量、無線波等電磁能量對礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測人員可以使用各種監(jiān)測平臺、光譜分辨率、各種數(shù)列遙感動感監(jiān)測技術(shù)，對礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行有效的監(jiān)測，從而降低礦山地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測時間和監(jiān)測成本。全面監(jiān)測礦山地質(zhì)環(huán)境，對礦山地質(zhì)環(huán)境變化做出有效的分析，并及時處理存在的問題，可以避免礦山環(huán)境的進(jìn)一步惡化。近年來，我國開始引用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)到礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測中，通過信息技術(shù)優(yōu)化監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶的需求篩選有用的數(shù)據(jù)信息，從而確保監(jiān)測的準(zhǔn)確率。礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)等。

2.1 操作系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，未來的礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測將實現(xiàn)智能化，通過人工智能技術(shù)建立更加穩(wěn)定的計算模式，并由人工智能取代過去的人工操作，這樣避免了人工操作的誤差，提高了操作的可靠性。同時，移動網(wǎng)絡(luò)的廣泛性、兼容性和實時性，使得網(wǎng)絡(luò)傳輸更加便捷，提高了網(wǎng)絡(luò)用戶的實際操作水平。

2.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

信息系統(tǒng)是采礦過程中必不可少的設(shè)備，它包括計算機(jī)、通信技術(shù)、遙感器等核心要素，是礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測實施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過信息系統(tǒng)建立礦山信息一體化平臺，并設(shè)置可執(zhí)行的數(shù)據(jù)方案，可以讓礦山經(jīng)營者及時了解礦山開采過程中各項數(shù)據(jù)的變化，從而通過遠(yuǎn)程技術(shù)對礦山地質(zhì)進(jìn)行有效的分析，提高礦山動態(tài)監(jiān)測指揮系統(tǒng)工作的實效性。

2.3 調(diào)度系統(tǒng)

計算機(jī)遠(yuǎn)程系統(tǒng)使用的頻率過多，也會給礦山地質(zhì)的運行安全帶來影響，不利于礦山的可持續(xù)發(fā)展。人們可以通過信息系統(tǒng)建立可靠的遠(yuǎn)程指揮制度，對遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，為礦區(qū)信息系統(tǒng)的指揮人員提供更加準(zhǔn)確的參考信息和調(diào)度規(guī)范，降低遠(yuǎn)程狀態(tài)下礦山地質(zhì)環(huán)境各個設(shè)備結(jié)構(gòu)功能的損耗[2]。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境遙感監(jiān)測模塊設(shè)置和應(yīng)用

目前，發(fā)達(dá)國家礦山地質(zhì)測繪系統(tǒng)通過傳感器、控制器和轉(zhuǎn)換器等建設(shè)測繪平臺，幫助礦山經(jīng)營企業(yè)建立高精度的數(shù)據(jù)處理平臺。德國通過傳感器建立控制系統(tǒng)并將其作為調(diào)度中心，按照系統(tǒng)編制的程序調(diào)整礦山地質(zhì)監(jiān)測模式，從而滿足整個礦區(qū)不同區(qū)域的測繪要求，保證遠(yuǎn)程信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性[3]。要想將測繪技術(shù)應(yīng)用在礦山地質(zhì)遙感動態(tài)監(jiān)測中，人們必須設(shè)置相應(yīng)的模塊。

3.1 傳感器

傳感器主要是為了改變礦山地質(zhì)遠(yuǎn)程控制能力，改變動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過傳感器與礦山地質(zhì)人機(jī)一體化技術(shù)結(jié)合起來，從軟件、硬件設(shè)施改造礦山地質(zhì)指揮系統(tǒng)，調(diào)度人員根據(jù)礦山地質(zhì)指揮系統(tǒng)對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行指揮和調(diào)度。

3.2 控制器

隨著計算機(jī)、信息技術(shù)的發(fā)展，礦山開采過程中產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)越來越多，信息系統(tǒng)所需要承擔(dān)的荷載越來越大，相對應(yīng)地，遠(yuǎn)程指揮操作系統(tǒng)的操作系數(shù)越來越多。將控制技術(shù)應(yīng)用在動態(tài)監(jiān)測控制系統(tǒng)中，能夠為監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計和改造提供參考。

3.3 轉(zhuǎn)換器

信息系統(tǒng)是礦山地質(zhì)調(diào)度控制系統(tǒng)的核心要素，它不僅可以對動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測信息進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，還能確保監(jiān)測區(qū)域的安全。考慮到礦山地質(zhì)環(huán)境實地測繪要求，人們必須全面提升礦山監(jiān)測設(shè)備的控制水平，提高礦山地質(zhì)區(qū)域監(jiān)測水平。

3.4 礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和遙感系統(tǒng)是礦山地質(zhì)遠(yuǎn)程控制的三大要素，也是實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測工作的重要環(huán)節(jié)，通過測繪系統(tǒng)平臺，礦山地質(zhì)環(huán)境遙感監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。礦山地質(zhì)環(huán)境遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)包括添加數(shù)據(jù)、編輯工程數(shù)據(jù)以及刪除數(shù)據(jù)。添加數(shù)據(jù)指的是礦山地質(zhì)信息添加信息處理欄根據(jù)GPS-GIS礦山地質(zhì)信息系統(tǒng)，記錄礦山地質(zhì)相關(guān)的信息，這樣才能為地質(zhì)開采活動提供真實的信息。通過這個信息平臺，人們可以設(shè)置可行的信息查處欄，及時處理礦山地質(zhì)信息。在開采礦山的過程中，每天會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，統(tǒng)計人員需要編輯數(shù)據(jù)信息，將其錄入電腦存檔。由于工作量非常大，操作人員在工作中很有可能出現(xiàn)差錯，從而影響到編輯系統(tǒng)的可靠性和正確性。遙感動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)非常多，系統(tǒng)可能出現(xiàn)內(nèi)存不足，從而影響到后面信息系統(tǒng)的錄入和保存。所以，每年要定期對監(jiān)測系統(tǒng)中的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，從而減少數(shù)據(jù)庫中不必要的庫存，避免信息過多影響到信息的收集和存儲。

4 遙感測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境中的監(jiān)測

4.1 監(jiān)視山體滑坡

礦山山體滑坡一般是露天開采過程中出現(xiàn)連續(xù)降雨或開挖道路造成的，滑坡面凹凸不平，往往上陡下緩。為了及時了解滑坡的實際發(fā)育情況，人們可以將測繪圖像應(yīng)用在滑坡處理中，增強(qiáng)滑坡圖像的顯性程度，展現(xiàn)山坡的完整度、巖性、植物覆蓋率等情況，并通過直方圖對測繪波段進(jìn)行調(diào)整，從而提高直方圖的清晰度。

4.2 監(jiān)測空間塌陷

不同區(qū)域的礦山環(huán)境不同，礦產(chǎn)種類也不相同，所以空間塌陷的破壞力也不同。遙感測繪獲得的信息比較清晰，TM圖像中塌陷區(qū)域一般呈橢圓形，橢圓上有不同環(huán)狀斑點和板塊，顏色明暗不一，需要對其進(jìn)行調(diào)整，使人通過明亮深淺度判斷塌陷區(qū)的塌陷情況，為礦區(qū)生產(chǎn)提供參考。

4.3 監(jiān)測礦區(qū)山體環(huán)境污染

礦山開采會對礦山表面造成一定破壞，還可能釋放大量的粉塵、二氧化硫等污染物質(zhì)，對礦山及其周圍環(huán)境造成很大的影響。人們可以將測繪技術(shù)應(yīng)用在礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測中，通過圖像顯示整個礦區(qū)污染情況，分析礦山污染問題。例如，污染比較嚴(yán)重的區(qū)域可以使用明度比較高的紅色或者白色，污水則用藍(lán)色或者粉色表示。通過遙感測繪技術(shù)，人們可以有效地監(jiān)測地質(zhì)環(huán)境變化和大氣污染，從而提高監(jiān)測水平。

5 結(jié)語

當(dāng)前，測繪技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用在我國的礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測中，并取得了一定的效果。在監(jiān)測過程中，面對各種各樣的遙感數(shù)據(jù)，人們需要對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，找出合適的礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測方法，有效地保護(hù)礦山周圍的環(huán)境，實現(xiàn)礦山開采的可持續(xù)發(fā)展。

1 夏城楠.測繪技術(shù)用于礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測[J].低碳世界，2016，（4）：97-98.

2 汪翔宇.測繪技術(shù)用于礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測[J].環(huán)球人文地理，2016，（10）：25.

3 張 煦，王鵬瑞.淺析測繪技術(shù)用于礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測[J].科技展望，2017，27（1）：138.

Application of Surveying and Mapping Technology in Remote Sensing Dynamic Monitoring of Mine Geological Environment

Liu Xiaoyan
(Ningcheng County Land Resources Bureau, Chifeng 024200, China)

Mine mining will produce a large number of harmful substances, they will destroy the surrounding ecological environment, causing geological disasters, damage mine mining and mining personnel in good health.The traditional monitoring method can not carry on the real-time monitoring to the geological environment, the combination of the mapping technology and the monitoring technology, may improve the mine geological monitoring the real-time and the validity to ensure the safety of mine mining.In this paper, the application of surveying and mapping technology in remote sensing dynamic monitoring of mine geological environment is studied to improve the real - time performance of mine monitoring, so as to make accurate prediction and minimize the economic loss and casualty of mining area.

surveying and mapping technology; mine geological environment; remote sensing dynamic monitoring

TD167

A

1008-9500(2017)10-0090-03

2017-08-22

劉曉艷（1978-），女，內(nèi)蒙古赤峰人，中級測繪工程師，從事國土資源監(jiān)察測量工作。