遙感測繪技術(shù)用于礦山地質(zhì)環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測

姜立芳

（山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021）

1 礦山測量測繪中的主要工作內(nèi)容

1.1 井下平面控制測量

為了建立精度高的井下平面控制系統(tǒng)，人們需要充分做好井下平面控制測量，分析處理觀測的導線數(shù)據(jù)，從而助力井下生產(chǎn)，以相關(guān)測量測繪數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)標定開采工作面未知，做好井下巷道測量，保證硐室挖掘工作的順利開展。

1.2 井下高層測量

在測量高程的過程中，人們需要針對各監(jiān)測點高程展開工作，通過井下高程測量得到準確的數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，保證地面、硐室、巷道處于同一高程系統(tǒng)中。通常，井下高程測量可以分為三種類型，分別為三角高程測量、立井導入高程測量和水準測量。水準測量精度較高，通常應用在主要運輸大巷中，三角高程可以應用于次要的巷道中，只要能夠達到規(guī)定的標準即可[1]。

1.3 井下貫通測量

所謂的巷道貫通主要指的是從一點開始掘進直到連通到另一條巷道。貫通測量是為了保證在巷道貫通過程中掘進方向能夠符合設(shè)計規(guī)定，保證掘進的準確性，保證兩條巷道能夠根據(jù)要求實現(xiàn)連通，避免貫通過程出現(xiàn)較大的偏差，保證井下貫通保質(zhì)保量地完成。通常按照挖掘方向以及工作面數(shù)量的不同，人們可以將井下貫通分為三種類型，分別為單向貫通、相向貫通和同向貫通。在巷道開挖過程中，多會采用兩個相向或者同向掘進工作面進行貫通施工，如果條件允許，甚至在開挖同一個巷道中可以采用多個掘進工作面同時開展施工。與單向掘進巷道相比，井巷的貫通在施工效率、施工進度等方面有著非常明顯的優(yōu)勢，有助于提高井下通風的質(zhì)量，在現(xiàn)如今礦井建設(shè)施工中，井巷貫通施工已經(jīng)被廣泛地應用[2]。按照類型不同，貫通通常可以分為一井貫通、兩井貫通、立井貫通三種類型。從同一導線出發(fā)貫通到井下導線布設(shè)的兩端為一井貫通，分別從兩個井口通過井下測量確定貫通具體數(shù)值后進行井下導線敷設(shè)和貫通的方式為兩井貫通。和前兩者稍有不同，立井貫通包括兩種方式，分別為延伸立井貫通和新開鑿立井貫通，影響立井貫通質(zhì)量的主要是平面位置偏差，為此，在施工中應當特別注意水平面上下段貫通井筒中心線是否出現(xiàn)偏差，一旦出現(xiàn)偏差要及時調(diào)整。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境主要災害

國家經(jīng)濟實力和科學技術(shù)的不同決定了人們對環(huán)境的重視程度具有一定差異。礦山開采直接作用于環(huán)境，如果沒有采取良好的保護措施，非常容易對環(huán)境產(chǎn)生嚴重傷害，為此，人們應當重視地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作。當前，礦山地質(zhì)環(huán)境主要存在的災害包括三種，分別為滑坡、塌陷和崩塌。

2.1 滑坡

山體的泥土和巖體在重力作用下會出現(xiàn)向下滑動的趨勢，加上礦山在開采過程中會對泥土和巖體產(chǎn)生一定的振動，一旦遇到大雨的天氣，由于泥土之間的附著力下降，就會出現(xiàn)滑坡等問題。一旦發(fā)生護坡，會對山下居民的生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生極大影響，同時也會威脅采礦的安全。

2.2 塌陷

在礦山災害中，塌陷是比較常見的自然環(huán)境災害，其有著較為復雜的發(fā)生過程，這和采礦區(qū)下層采空有很大關(guān)系。采礦區(qū)下部被采空后受到重力的影響，容易出現(xiàn)移動、彎曲等現(xiàn)象，導致地面出現(xiàn)下沉等問題。

2.3 崩塌

一些軟硬相間的巖層容易出現(xiàn)崩塌災害，導致出現(xiàn)此災害的原因主要來自于巖體結(jié)構(gòu)。如果巖體結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)蠕動或者切割就容易發(fā)生落石、崩塌等問題，相關(guān)誘發(fā)因素是導致分割巖體發(fā)生崩塌的主因，應當加強相關(guān)因素的控制。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測

采礦屬于高危行業(yè)，如果沒有進行合理的監(jiān)測容易導致采礦管理不當，為此，應當改進地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，加強現(xiàn)代信息技術(shù)的應用。在當前環(huán)境下，測繪技術(shù)面臨著較多繁雜的數(shù)據(jù)，如何優(yōu)化處理監(jiān)測過程成為關(guān)鍵。在礦山地質(zhì)監(jiān)測中，需要重點做好操控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)的控制[3]。

3.1 操控系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化成為未來發(fā)展的一個主要趨勢，利用人工智能技術(shù)能夠提高計算結(jié)果的準確性，其在未來發(fā)展中必然會取代手工數(shù)據(jù)操作。所以，在采礦監(jiān)測控制系統(tǒng)中，應當充分利用移動網(wǎng)絡(luò)功能性、兼容性的特點，監(jiān)理虛擬化平臺處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，優(yōu)化操作系統(tǒng)，提高管理能力。已有的傳統(tǒng)計算機操控平臺應當積極改進，提高處理服務(wù)平臺的便捷性，堅持實施動態(tài)監(jiān)測。

3.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

礦山地質(zhì)信息系統(tǒng)是采礦科技化發(fā)展中必須配備的專用設(shè)備，其主要是采用計算機、遙感器、通信網(wǎng)絡(luò)等核心要素，有助于實現(xiàn)系統(tǒng)礦山地質(zhì)人機設(shè)備調(diào)控的均衡性，建立更加“安全、高效、優(yōu)質(zhì)”的監(jiān)測指揮方案。通過“遠程網(wǎng)絡(luò)”，人們可以實現(xiàn)礦山地質(zhì)信息的一體化處理，按照設(shè)定數(shù)據(jù)執(zhí)行可行的方案，不僅掌握了信息系統(tǒng)性能的變化狀態(tài)，也實現(xiàn)了遠程分析結(jié)果的標準化，從而提高了動態(tài)監(jiān)測指揮系統(tǒng)的實際工作性能。

3.3 調(diào)度系統(tǒng)

信息系統(tǒng)遠程次數(shù)增多，既帶來了一系列的遠程破壞，也威脅到測繪區(qū)礦山地質(zhì)運行的安全性，阻礙了采礦工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)信息系統(tǒng)運行狀態(tài)，人們可以建立可靠的遠程指揮制度，并充分利用遠程控制操作方案，為指揮人員提供更加準確的數(shù)據(jù)信息。遠程控制是礦山地質(zhì)及設(shè)備使用前的綜合性監(jiān)控，也可對動態(tài)監(jiān)測設(shè)備及人員制定針對性的調(diào)度方案，來判斷遠程狀態(tài)下設(shè)備結(jié)構(gòu)功能損耗及運行狀態(tài)。

4 遙感測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測中的應用

4.1 遙感測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測中的技術(shù)要點

4.1.1 校正輻射

遙感測繪技術(shù)中的輻射校正是礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中最重要的一項技術(shù)，對遙感影像的空間分辨率、成像時間等方面都有著較高的要求，經(jīng)過輻射校正，影像具有較高清晰度且成像時間誤差較小，基本保持一致。但在實際采礦工程中，地質(zhì)監(jiān)測難免會存在誤差，需要提前做好校正措施，降低陽光照射角度、大氣條件等對圖像的影響。通常，輻射校正包括絕對輻射校正和相對輻射校正兩種方式[4]。

4.1.2 影像融合

在礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測中，遙感測繪技術(shù)中的影像融合也是一項關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)包含紋理、空間分辨率、光譜信息等多方面工作內(nèi)容。為了充分保證圖像清晰，通常會將多種方法融合，優(yōu)化圖像融合處理，提高影像質(zhì)量。影像融合、多波段影像數(shù)據(jù)融合等都是常用的方式，可以用HIS變換法進行相關(guān)計算，有效提高計算速度和效率。

4.1.3 信息提取

地理信息系統(tǒng)是礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)，人們需要通過地理信息技術(shù)支持信息提取工作，之后識別礦山地質(zhì)環(huán)境信息。遙感處理技術(shù)是信息提取工作的基礎(chǔ)，在完成遙感影像監(jiān)測后要分割圖形，具體分析這些圖形中的信息，進行分類整理。

4.2 遙感繪測技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境中的具體監(jiān)測方式

4.2.1 山體滑坡監(jiān)測

露天開采、連降暴雨、道路開挖等都容易造成山體滑坡，尤其是陡峭位置容易出現(xiàn)滑坡問題。通過監(jiān)測，人們能夠發(fā)現(xiàn)滑坡面上陡下緩，凹凸差異較大，為了進一步監(jiān)測和了解滑坡發(fā)育情況，人們要加強測繪圖像的處理，保證其有更加明顯的線性，從而提升監(jiān)測圖像的清晰度。盡管如此，在實際監(jiān)測過程中，滑坡移動速度過快，會導致難以呈現(xiàn)清晰的圖像，一般圖像顯示的區(qū)域比較淺。

4.2.2 空間塌陷監(jiān)測

不同地區(qū)的礦山環(huán)境不同，礦種也不同，空間塌陷表現(xiàn)的破壞力也就有很大的差距。其在遙感測繪獲取的信息圖像中會清晰顯示。在TM圖像中，空間塌陷位置一般為單獨的橢圓形，也有一些呈現(xiàn)出環(huán)形斑點或板塊，且顏色明暗度也有差別。具體監(jiān)測成像之后，B4水體反映效果好，B5則可呈現(xiàn)更多的信息數(shù)據(jù)，會因地區(qū)及礦山地質(zhì)不同產(chǎn)生較大的反差，B1在水體亮度值上有顯著的優(yōu)勢，所以調(diào)整之后可據(jù)亮度深淺判斷塌陷區(qū)的變化狀況。

4.2.3 礦山地質(zhì)污染監(jiān)測

長期的礦山開采容易造成環(huán)境污染，無論是當?shù)氐刭|(zhì)還是水資源都容易受到影響，加強礦山環(huán)境監(jiān)測對于采礦行業(yè)持續(xù)發(fā)展具有重要意義。在具體監(jiān)測過程中，如果圖像呈現(xiàn)暗褐紅色或者亮白色，表明此區(qū)域有著較為嚴重的污染，而粉紅色區(qū)域代表水污染區(qū)域。在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中，遙感測繪技術(shù)能夠有效監(jiān)控采礦區(qū)的大氣環(huán)境、水環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等，為當?shù)氐沫h(huán)境治理提供技術(shù)支持。

5 結(jié)語

當前，科學技術(shù)不斷發(fā)展，我國礦山地質(zhì)災害的監(jiān)測和預防技術(shù)也不斷提高。在礦山開采工作中，地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測關(guān)系著礦山工作的順利開展，關(guān)系著當?shù)丨h(huán)境的保護。在具體應用中，人們需要劃分好地質(zhì)環(huán)境結(jié)構(gòu)，采用動態(tài)監(jiān)測模式，提高監(jiān)測效果。本文論述了當前礦山監(jiān)測方法，就礦山地質(zhì)災害的危害進行簡單闡述，并分析了動態(tài)監(jiān)測操作系統(tǒng)。通過有效的勘測和全程跟蹤，人們能夠提高礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量，優(yōu)化礦山開采工作。

1 陳志蘭.淺析遙感測繪技術(shù)在測繪工作中的應用[J].四川水泥，2016，（11）：107.

2 敦少杰.測繪技術(shù)用于礦山地質(zhì)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017，（16）：124.

3 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.

4 梁振興.礦山開采監(jiān)測中的測繪技術(shù)與方法研究[J].科技風，2012，（22）：124.