新疆礦山地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查與監(jiān)測方法研究

黎厚江

【摘要】新疆礦山分布于崇山峻嶺之中，交通不便，各礦山零星分布。隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展，遙感信息已廣泛應(yīng)用于氣象、海洋、地質(zhì)、水利、災(zāi)害預(yù)報(bào)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。目前，土地利用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)遙感動態(tài)監(jiān)測，礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測尤其是礦山地質(zhì)災(zāi)害受自然地質(zhì)營力和礦業(yè)活動的擾動性影響，因此運(yùn)用遙感技術(shù)進(jìn)行礦山開發(fā)狀況監(jiān)測是完全可行的。

【關(guān)鍵詞】礦山；地質(zhì)環(huán)境；調(diào)查監(jiān)測

一、國內(nèi)礦山地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查與監(jiān)測研究現(xiàn)狀

遙感技術(shù)主要是在為我國山區(qū)大型工程建設(shè)服務(wù)中逐漸發(fā)展起來的。我國遙感監(jiān)測工作起步較晚，從“六五”才開始采用航空遙感與衛(wèi)星相結(jié)合的方法進(jìn)行資源調(diào)查應(yīng)用。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，積累了大量研究經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)方法。目前我國即將開展的礦山環(huán)境遙感監(jiān)測：①利用熱紅外遙感信息，監(jiān)測煤炭自燃分布和滅火效果。如煤田航測遙感局與歐共體合作，開展“中國北方煤田自燃環(huán)境監(jiān)測”（盧中正等，2000），共發(fā)現(xiàn)煤田自燃火區(qū)56處，為國家制定滅火治理規(guī)劃提供了依據(jù)；同時(shí)還利用遙感技術(shù)監(jiān)測新疆大黃山、小龍口等礦區(qū)煤層自燃滅火效果并指導(dǎo)滅火工程實(shí)施，均取得較好的效果，為保護(hù)煤炭資源做出一定貢獻(xiàn)；②一些礦山的植被恢復(fù)、土地復(fù)墾情況的監(jiān)測。目前國家已限令礦山開采后必須進(jìn)行回填、土地平整、覆土和土地復(fù)墾。由于遙感對這些地表信息監(jiān)測效果很好，可積極利用遙感進(jìn)行監(jiān)測，為礦產(chǎn)開發(fā)管理提供服務(wù)（潘寶玉，1999）；③監(jiān)測礦山尾礦、廢水、廢氣排放及污染狀況，為治理和管理提供依據(jù)；④邊坡失穩(wěn)等地面變形問題。我國學(xué)者根據(jù)礦山露天采礦的特點(diǎn)，提出了露天高邊坡理論（常允新等，1994）；⑤監(jiān)測因亂采、亂挖、亂堆所造成的植被破壞和水土流失，監(jiān)測由亂堆廢棄物而造成的阻礙河道行洪的狀況以及可能因此引起的滑坡、泥石流、地面坍塌等地質(zhì)災(zāi)害的情況，為保護(hù)土地、植被資源和生態(tài)環(huán)境提供服務(wù)。

二、礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測方法概述

1.礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查方法

中國地質(zhì)調(diào)查局于2002年啟動了以省為單位的全國礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評估項(xiàng)目，這是我國首次系統(tǒng)、全面對礦山環(huán)境地質(zhì)問題摸底調(diào)查。工作方法以發(fā)表調(diào)查、實(shí)地調(diào)查與核查為主，遙感輔助調(diào)查的方式。

（1）發(fā)表調(diào)查：主要是經(jīng)縣級國土資源行政主管部門將礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查表直接發(fā)放到各個(gè)礦山企業(yè)，由企業(yè)按照調(diào)查表的內(nèi)容要求逐一據(jù)實(shí)填寫，各項(xiàng)數(shù)據(jù)經(jīng)檢查校核后錄入數(shù)據(jù)庫。

（2）實(shí)地調(diào)查與核查：選擇具有代表性的典型礦山進(jìn)行實(shí)地調(diào)查與核查。方法包括現(xiàn)場調(diào)查、走訪、座談、電話詢問等方式。實(shí)地調(diào)查與核查重點(diǎn)部署在礦產(chǎn)資源集中地開采區(qū)、國有大型老礦區(qū)、20世紀(jì)80年代中后期群采問題嚴(yán)重的地區(qū)等。實(shí)地調(diào)查與核查的礦山比例為：大型礦山100%，中型礦山企業(yè)80%，小型礦山及群采點(diǎn)3%—5%。

（3）遙感輔助調(diào)查：采用較新的遙感資料，對重點(diǎn)礦區(qū)、重點(diǎn)區(qū)段的地面塌陷、尾礦庫、矸石堆、采砂場、礦坑積水等進(jìn)行遙感解譯，根據(jù)最終編制遙感解譯等級表，制作重點(diǎn)區(qū)礦山環(huán)境地質(zhì)問題遙感解譯圖。

2.礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測方法

我國礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)比較落后，手段相對單一。主要采用大地測量法、GPS測量法、近景攝影測量法監(jiān)測崩塌、滑坡、泥石流；利用設(shè)立短水準(zhǔn)監(jiān)測線，變形場監(jiān)測線、蠕變儀監(jiān)測線及簡易監(jiān)測臺站，進(jìn)行常年定期監(jiān)測地面沉降、地裂縫。目前啟動了由水環(huán)地調(diào)中心牽頭承擔(dān)的“典型礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目，該項(xiàng)目用三年時(shí)間，針對礦山地下水污染、礦山邊坡穩(wěn)定性及地面塌陷等問題，選擇典型示范區(qū)，開展礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測預(yù)警預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究，為礦山環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)治理以及就地重建提供技術(shù)支撐。

三、礦山地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查與監(jiān)測信息提取

1.遙感解譯方法

遙感解譯方法可根據(jù)遙感影像的種類和特點(diǎn)，采用人工目視解譯、人機(jī)結(jié)合解譯和計(jì)算機(jī)自動等。本次采用人機(jī)交互解譯的方法在遙感影像上進(jìn)行信息提取，勾畫圖斑輪廓，構(gòu)建拓?fù)潢P(guān)系，并按實(shí)際規(guī)模大小在1：5萬或1：1萬地形圖上進(jìn)行標(biāo)注，填寫遙感解譯登記表。

人機(jī)交互式解譯與一般的目視解譯、計(jì)算機(jī)遙感圖像自動處理相比，具有以下特點(diǎn)：（1）精確的定位功能。對圖形、圖像進(jìn)行局部和整體的放大、縮小和移動，實(shí)現(xiàn)解譯時(shí)的精確定位。既勾勒其準(zhǔn)確的界限又可縱觀全局，又避免了人工目視解譯時(shí)用放大鏡觀察帶來的麻煩。此外，消除了人工目視解譯時(shí)蒙上一層透明紙后的“朦朧”感，提高了清晰度；（2）易于編輯和修改。人機(jī)交互解譯時(shí)，可方便地進(jìn)行增加、刪除和變形，增強(qiáng)了靈活性和減少了重復(fù)勞動；（3）影像、圖形和屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。在信息識別過程中和驗(yàn)證解譯結(jié)果時(shí)，可以按解譯人員和驗(yàn)證人員的要求進(jìn)行各種影像和圖形的疊加，在解譯完成時(shí)各種解譯類型的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)隨之而出來，達(dá)到了影像、圖形和屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。從而將過去目視解譯中解譯人員和驗(yàn)證人員的主觀差異降低到最低程度。

2.遙感解譯內(nèi)容

本次解譯礦山地質(zhì)環(huán)境基本內(nèi)容包括礦山主要地物類型及地質(zhì)災(zāi)害兩方面。另外還對還對礦山土地利用、居民點(diǎn)、水系、道路等地理信息輔助解譯。

2.1 礦山主要地物類型

包括礦山建筑物、礦山道路、尾礦庫等，主要是煤堆、煤矸石和廢渣石，礦井位置，另外，對于一些采砂場，土石開采場、露天開采面和露天開采面也進(jìn)行了解譯。（1）礦山建筑物。包括選礦廠、礦部尾礦庫和職工宿舍等。（2）礦山道路。如運(yùn)礦用的小鐵軌、簡易公路、人行道等。（3）尾礦庫。為金屬礦山的標(biāo)志性地物，一般地處山谷，離礦區(qū)不遠(yuǎn)，狀如水庫，庫內(nèi)為灰色礦灰。（4）固體廢棄物?？蓞^(qū)分新舊固體廢棄物堆。（5）開采硐口。（6）煤堆。

3.地質(zhì)災(zāi)害

3.1 滑坡

Ikonos影像上基本可判譯出滑坡各要素（a）滑坡周界：軟質(zhì)巖或松散堆積層滑坡周界多呈不同曲率較圓滑的弧形、馬蹄形、梨形、匙形或鏟形影像；硬質(zhì)巖滑坡周界多呈小曲率不規(guī)則的弧形、三角形、折線形影像。周界內(nèi)緣常見完整或不完整的弧形拉張谷地，形成左右“雙溝同源”現(xiàn)象。（b）滑坡壁：基巖類滑坡的滑坡壁一般比松散堆積層滑坡的滑坡壁高；特殊的“削頂滑坡”無后壁、側(cè)壁。有時(shí)在滑坡后壁的后方可見后緣拉張地裂縫。（c）滑坡體：滑程較短的滑坡體的后部處于低凹負(fù)地形圈椅狀谷地內(nèi)，前部通常呈較地面略高的舌狀體；滑程較長的滑坡體遠(yuǎn)離滑床，堆積在坡腳低地。

3.2 崩塌

在硬質(zhì)巖分布區(qū)，表現(xiàn)為色調(diào)深灰或灰白的崩塌陡崖。崖壁參差不齊，壁頂常見一組或幾組節(jié)理，平面上呈鋸齒狀。陡崖下有大小不等雜亂無章的、影像結(jié)構(gòu)粗糙的堆積體。而在軟質(zhì)巖構(gòu)成的斜坡，其坡度在大于55°時(shí)，尤其是上陡下緩的斜坡上，更易見堆積物呈撒落狀的崩塌。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳偉濤，張志，王焰.新礦山地質(zhì)環(huán)境遙感監(jiān)測方法初探，地質(zhì)通報(bào)，2010.3

[2]尚長生，淺談遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用，山西科技，2004.9

[3]周 萍，李志忠.空間遙感技術(shù)（3S）用于礦山地質(zhì)環(huán)境與生產(chǎn)安全監(jiān)測。中國礦業(yè)2002年第11卷第5期

[4]王遜，陳偉濤，遙感技術(shù)在黑龍江省礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，安全與環(huán)境工程，2009.11

[5]徐友寧，礦山環(huán)境地質(zhì)與地質(zhì)環(huán)境，西北地質(zhì)，2005.3

[6]新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，新疆維吾爾自治區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評估，2006.3