基于礦山開采的遙感地質(zhì)找礦技術(shù)研究

馬 驍

（河北地質(zhì)大學(xué) 資源與環(huán)境工程研究所，河北 石家莊 050031）

遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一門新興學(xué)科[1]。隨著人們對礦山資源的需求和利用程度的提高，礦山開采技術(shù)越來越受到人們的重視。目前，遙感技術(shù)已成為地質(zhì)勘探的重要技術(shù)手段之一[2]。各地政府對礦山開采控制是采用逐級上報的模式，由于信息傳遞慢、周期長，因此對礦產(chǎn)的資源和保護(hù)也不容忽視。通過對礦山進(jìn)行有效的監(jiān)測，以適應(yīng)不同的突發(fā)情況形成綜合評估報告，并且在進(jìn)行勘察和開采的過程中地表會有很多影響因素，在遙感圖像上會反饋出地形層次的標(biāo)注。遙感信息的圖像技術(shù)就是直接反饋在人的感官系統(tǒng)中的，圖像認(rèn)知過程是感知刺激信息的編碼過程，是將圖像感知信息的形式信息轉(zhuǎn)化為基于理論的知識信息。遙感圖像是呈現(xiàn)出目標(biāo)礦山上的圖形、結(jié)構(gòu)、巖石層等結(jié)構(gòu)信息，會由圖像顯示由人的視覺、感覺等感官接受作用在人的大腦中的一種技術(shù)手段。遙感技術(shù)的進(jìn)一步分析和理解，可以更有效地應(yīng)用現(xiàn)代遙感技術(shù)在地質(zhì)勘探工作中，從而提高勘探的效率和精度，從而有效促進(jìn)我國礦業(yè)產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，最后還可以直接促進(jìn)我國工業(yè)的快速發(fā)展，進(jìn)一步提高我國整體經(jīng)濟(jì)[3]。

1 礦山開采的遙感地質(zhì)找礦技術(shù)研究

1.1 礦山開采前對遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理

遙感找礦技術(shù)通過對地下物質(zhì)的客觀反射，分析電磁波的物理特征。根據(jù)電磁波攜帶的信息，對人類無法有效到達(dá)的地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)分析[4]。遙感技術(shù)具有多點(diǎn)、多時段、多時相、多高度獲取的特征，它是礦山動態(tài)監(jiān)測的一種有效技術(shù)手段。在礦山發(fā)現(xiàn)初期，以TM和SPOT為代表。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，QuickBird、IKONOS等高分辨率圖像可以探測到更加細(xì)微的地貌特征的動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)礦山確定礦山是否可以被開采，結(jié)合其動態(tài)特性指數(shù)給出合理化的建議，被用于尋找礦山的途徑之一，現(xiàn)如今計算機(jī)性能的進(jìn)步使其遙感圖像的信息處理與多方位數(shù)據(jù)源融合都能再計算機(jī)上得以體現(xiàn)，于是遙感監(jiān)測進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的階段。研究中不斷吸取前人經(jīng)驗(yàn)并加以改善，結(jié)合遙感影像、地質(zhì)礦產(chǎn)衛(wèi)星影像、礦業(yè)權(quán)等信息，采用人機(jī)交互視覺解譯方法，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)動態(tài)監(jiān)測。挖掘檢測和搜索技術(shù)是由綜合信息決定的。在統(tǒng)一相關(guān)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系，連接相關(guān)屬性后，進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理和動態(tài)遙感監(jiān)測，如圖1所示。

圖1 遙感預(yù)處理及動態(tài)監(jiān)測

1.2 動態(tài)遙感對礦山的監(jiān)測

動態(tài)遙感影像就是在礦山開采中得到的各個時間段的影像，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析圖像中人們采礦過程中的活動和一些特征。他包括了礦山內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分布狀態(tài)、礦種類型以及運(yùn)動形態(tài)。主要對信息進(jìn)行解碼編譯、就地調(diào)查驗(yàn)證、形成檢測圖像、空間疊加分析和統(tǒng)計信息等內(nèi)容。解碼編譯包含了對數(shù)信息的解碼和編譯標(biāo)志和對整個礦山的初步解譯工作。根據(jù)野外勘查情況，糾正解釋過程中的錯誤和不確定點(diǎn)，補(bǔ)充和完善解釋圖內(nèi)容，完成遙感影像解釋圖。例如，在完整的解釋過程中，單個斑點(diǎn)的存在并不能定義它，可以把其保留到就地調(diào)查驗(yàn)證中。對實(shí)地調(diào)查修改后補(bǔ)充遙感監(jiān)測圖，最后在GPS平臺的幫助下對不同時間段的遙感監(jiān)測圖與實(shí)地勘察資料進(jìn)行分析、結(jié)合并且統(tǒng)計，真正意義上的實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測。例如我們對鋁土礦進(jìn)行檢測，對遙感影像解譯結(jié)果進(jìn)行計算、分析，得出鋁土礦采礦場面積及開采狀態(tài)信息如表1所示。

表1 鋁土礦監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)表1，發(fā)現(xiàn)鋁土礦的數(shù)量急劇下降，停采的礦產(chǎn)高達(dá)301個，這就表明在遙感技術(shù)在找礦方面的技術(shù)比較成熟，現(xiàn)狀年與基準(zhǔn)年相比，工作場所減少7個，面積減少56%;采場數(shù)量增加188個，面積增加130%。從今年到基準(zhǔn)年，采場數(shù)量增加了133%，面積增加了88%，說明這一時期鋁土礦開采急劇增加。遙感技術(shù)對礦山的動態(tài)監(jiān)測有一定的掌控力。

1.3 遙感技術(shù)成像找礦

遙感影像線性構(gòu)造泛指航空照片和衛(wèi)星照片上呈現(xiàn)出與地質(zhì)構(gòu)造要素有關(guān)的線性影像[5]。遙感技術(shù)中所有反饋綜合的信息都反映在圖像中，所以圖像的分辨率變的尤為重要。因?yàn)橐獙ΦV山進(jìn)行遙感監(jiān)測，影像配準(zhǔn)的精度變成了一個極其重要的因素，由于礦山主要分布在平原、丘陵、野地等不同的地貌形態(tài)中，配準(zhǔn)精度要求平原、丘陵地形控制點(diǎn)的剩余誤差小于1像素，野地誤差小于2像素。在erdas中完成圖像配準(zhǔn)，其中大部分建模為幾何模型，階數(shù)大于2，第二次采樣需要雙線性插值方法。為了提高圖像的像素分辨率，使其更容易識別和識別地雷的性質(zhì)和變化，還需要進(jìn)行圖像融合。主要的融合操作包括Lab變換、IHS變換、比值變換、主成分變換(PCA變換，又稱k-l變換)等。通過比較各種融合操作的結(jié)果，選取對目標(biāo)礦山合理的清晰度來表明礦山的開采情況和自然真彩的IHS融合算法，使其處理后的影像無重影、不清晰等現(xiàn)象。

1.4 礦山環(huán)境動態(tài)遙感監(jiān)測

尋找礦山時造成的破壞和損失是目前純在的重要問題之一。采礦場周圍的化工廢料、胡亂占地、采伐過度造成的塌陷和生活廢水的排放對周圍生活的居民日常生活造成影響和不必要的麻煩。它還擾亂了該礦的日常生產(chǎn)和開發(fā)。礦山地質(zhì)環(huán)境的動態(tài)遙感監(jiān)測的遙感圖像解釋在基準(zhǔn)年和現(xiàn)在一年,礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查占領(lǐng)和破壞土壤面積和土地類型由于采礦、監(jiān)測結(jié)果可以提供有效的參考和依據(jù)礦山環(huán)境恢復(fù)和控制。

2 結(jié)語

通遙感技術(shù)尋找礦源能夠高效率、高精準(zhǔn)的對目標(biāo)礦山進(jìn)行全方位的監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果可為礦產(chǎn)日后的環(huán)境治理、礦區(qū)的發(fā)展規(guī)劃和有關(guān)部門對礦區(qū)的報告提供依據(jù)，它還可以為國土資源管理部門提供技術(shù)支持，加強(qiáng)對礦產(chǎn)資源的管理，打擊非法采礦活動，這是其他技術(shù)手段無法比擬的。挖掘遙感技術(shù)本文中使用可以發(fā)給其他礦區(qū)動態(tài)監(jiān)測,并可將該技術(shù)應(yīng)用于第三次全國土地調(diào)查，補(bǔ)充和完善優(yōu)化和遙感影像地圖也可以根據(jù)這個調(diào)查的結(jié)果建立相應(yīng)的動態(tài)數(shù)據(jù)庫，為未來的礦山和執(zhí)法管理建立強(qiáng)有力的支持，為合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源,促進(jìn)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)，為可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。