礦山地質(zhì)測繪信息的遙感影像處理方法探討

鄒俊華，劉 琨

（江西省煤田地質(zhì)局測繪大隊(duì)，江西 南昌 330001）

開展礦山地質(zhì)測繪工作，能夠獲取礦山作業(yè)所需數(shù)據(jù)信息，為礦山作業(yè)的順利、有序開展提供有效支持。但是，傳統(tǒng)模式下受到礦山地形地貌條件復(fù)雜的影響，使得常規(guī)的測繪技術(shù)方法難以獲取高精準(zhǔn)的測繪數(shù)據(jù)信息，使測繪作業(yè)受限。而遙感影像處理技術(shù)方法來說，為現(xiàn)代化測繪新技術(shù)方法之一，在測繪制圖及地理研究當(dāng)中，該項(xiàng)技術(shù)能夠發(fā)揮顯著價(jià)值作用[1]。由此可見，從提升礦山地質(zhì)測繪工作效率及質(zhì)量角度考慮，本文圍繞“礦山地質(zhì)測繪信息的遙感影像處理方法”進(jìn)行分析探討具備一定的價(jià)值意義。

1 遙感影像處理技術(shù)方法應(yīng)用過程需考慮的技術(shù)要點(diǎn)分析

遙感影像處理技術(shù)，指的是利用計(jì)算機(jī)的相關(guān)制圖工具，將獲取的遙感資料編制為各類地圖的一項(xiàng)技術(shù)。值得注意的是，基于測繪制圖與地理研究當(dāng)中，遙感影像處理技術(shù)方法的價(jià)值作用顯著。結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用工作經(jīng)驗(yàn)，可知在應(yīng)用遙感影像處理技術(shù)方法過程中需考慮相關(guān)技術(shù)操作要點(diǎn)，具體如下：

1.1 空間分辨率與制圖比例尺

基于技術(shù)層面分析，空間分辨率與制圖比例尺是需要重點(diǎn)考量的量大要素，其一是對(duì)目標(biāo)最小尺寸進(jìn)行解譯，其二是對(duì)地圖成圖比例尺進(jìn)行解譯。值得注意的是，基于遙感圖像的空間分辨率層面，具備存在差異的要求，通常是由制圖對(duì)象的規(guī)模加以明確的。并且，地圖比例尺和分辨率之間有著非常緊密的關(guān)聯(lián)性，大量實(shí)踐工作發(fā)現(xiàn)，地圖成圖比例尺和空間分辨率在一般的地圖修改及更新方面具備非常顯著的輔助作用。

1.2 波普分辨率

對(duì)于波譜分辨率來說，屬于一個(gè)波長的范圍?；谶b感技術(shù)應(yīng)用過程中，需由傳感器參與作業(yè)過程，利用傳感器的探測器件可以接收到電磁波輻射，而波譜分辨率為探測器件可以辨識(shí)的最小波長范圍。相關(guān)研究顯示：波段的波長決定了波譜分辨率的高低；通常，波段的波長范圍越小，那么與之相應(yīng)的波譜分辨率則越高?；谔囟l件下，波譜分辨率的作用機(jī)理也會(huì)發(fā)生改變，比如還具備“傳感器基于工作波長范圍當(dāng)中能夠劃分的波段的量度”的解釋；這個(gè)時(shí)候，波譜分辨率的分辨率則由波段的波長加以確定?？傊?，傳感器波段越多，那么相對(duì)應(yīng)的波譜分辨便越高[2]。

1.3 時(shí)間與時(shí)相分辨率

對(duì)于遙感圖像來說，反映出來的是在某一瞬間內(nèi)地面實(shí)際情況的記錄。然而，由于地理現(xiàn)象存在瞬息萬變的特點(diǎn)，所以基于一系列以時(shí)間序列成像的多時(shí)相遙感圖像中，會(huì)具備一個(gè)最優(yōu)化的時(shí)間點(diǎn)，此時(shí)間點(diǎn)的圖像可以將地理現(xiàn)象的本質(zhì)揭示開來。從現(xiàn)狀來看，陸地探測衛(wèi)星及地球觀測衛(wèi)星，是遙感信息的主要來源。

2 礦山地質(zhì)測繪信息的遙感影像處理技術(shù)方法分析

如前所述，對(duì)遙感影像處理技術(shù)方法應(yīng)用過程需考慮的技術(shù)要點(diǎn)有了一定程度的了解。而從礦山地質(zhì)測繪工作效率及質(zhì)量提升角度考慮，則有必要合理科學(xué)地應(yīng)用遙感影像處理技術(shù)方法（如下圖1所示，為遙感影像處理技術(shù)方法應(yīng)用流程圖），從而保證獲取真實(shí)、完善的礦山地質(zhì)測繪信息數(shù)據(jù)?？偨Y(jié)起來，遙感影像處理技術(shù)方法具體應(yīng)用要點(diǎn)如下：

圖1 遙感影像處理技術(shù)方法應(yīng)用流程圖

2.1 在地質(zhì)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

在時(shí)間發(fā)生變化的情況下，地質(zhì)環(huán)境會(huì)隨之發(fā)生變化。要想對(duì)地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)有足夠的掌握，則有必要加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，從而進(jìn)一步對(duì)地質(zhì)環(huán)境變化的特點(diǎn)及規(guī)律有足夠的了解，并對(duì)地質(zhì)環(huán)境存在差異時(shí)形成條件與后續(xù)產(chǎn)生的變化規(guī)律進(jìn)行分析研究。在獲取上述信息的基礎(chǔ)上，便能夠?yàn)榈刭|(zhì)環(huán)境變化的掌握提供數(shù)據(jù)信息支持。值得注意的是，基于地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測過程中，需選取具備代表性的地質(zhì)環(huán)境，然后展開監(jiān)測作業(yè)；對(duì)于存在差異的地質(zhì)環(huán)境，采取因地制宜的原則，合理選用監(jiān)測儀器及方法，從而保證監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，基于地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測過程中，需做好整體統(tǒng)籌規(guī)劃工作，明確地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作流程，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實(shí)性及實(shí)用性[3]。以礦山地質(zhì)測繪工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)校正環(huán)節(jié)為例，根據(jù)測繪項(xiàng)目的實(shí)際情況，將礦山與成像的比例調(diào)整為1:1＊105，選擇8-15個(gè)合理的遙感正射點(diǎn)，保證遙感正射點(diǎn)于礦區(qū)均勻分布，且分布在不同的高度及邊緣當(dāng)中；同時(shí)，對(duì)于基礎(chǔ)點(diǎn)的分布個(gè)數(shù)，則需以礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度為依據(jù)，合理明確。進(jìn)一步構(gòu)建數(shù)字化礦山模型，將和整體礦山之間的比例控制在1:2.5＊105，將遙感掃描識(shí)別分辨率設(shè)置為280-320DP1，然后把設(shè)置好的基礎(chǔ)礦區(qū)地圖糾錯(cuò)精度維持在0.5mm～2.0mm范圍內(nèi)，并對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行統(tǒng)一化處理，針對(duì)有誤差的數(shù)據(jù)做好相應(yīng)的調(diào)整；最終，使用差分定位設(shè)備，對(duì)礦山變成的勘察點(diǎn)進(jìn)行接收，以此保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)校正作業(yè)的完整性及高效性。

2.2 在礦山崩塌監(jiān)測中的應(yīng)用

在露天采礦過度的情況下，會(huì)引發(fā)礦山崩塌問題。通過遙感影像處理技術(shù)的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，山體崩塌的部分基于成像圖當(dāng)中呈現(xiàn)出來的圖像邊緣一般為弧形，或者是直線型；并且，朝陽波段成像顏色比較淺，背光波段成像則比較深。通常會(huì)使用到兩種成像圖：其一，為ETM圖像；其二，為TM圖像[4]。雖然這兩種圖像能夠?qū)⒈槐O(jiān)測礦山的地質(zhì)情況如實(shí)反映出來，但是對(duì)于存在山體崩塌的區(qū)域，顯示力薄弱，缺陷明顯?？紤]到相關(guān)缺陷能夠得到有效彌補(bǔ)，可使用SPOT5圖像，利用該圖像將崩塌區(qū)域成像的邊界線有效顯示出來，并和前面兩類成圖軟件配合應(yīng)用，從而保證圖像顯示效果的增強(qiáng)。此外，值得注意的是，在礦山地質(zhì)測繪過程中，正射圖像調(diào)試是非常重要的環(huán)節(jié)，需結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)校正結(jié)果，然后對(duì)相應(yīng)的正射圖像及輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行合理科學(xué)地調(diào)試。利用礦山比例模型，將遙感影像瞬間狀態(tài)的參考值獲取出來，比如礦區(qū)內(nèi)礦帶的經(jīng)緯度、距離遙感設(shè)備的高度以及瞬間傾斜角度等，對(duì)參數(shù)值的格式加以統(tǒng)一，然后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)集的頭文件當(dāng)中，結(jié)合遙感設(shè)備的正射圖像的精度進(jìn)行調(diào)試作業(yè)，將1:1＊105比例尺作為參考標(biāo)準(zhǔn)，基于遙感影響當(dāng)中，和礦區(qū)明顯標(biāo)志物加以匹配。然后將多色波段當(dāng)做參考標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施頻譜數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)度偏差檢測，獲取偏差數(shù)值，結(jié)合瞬間切斜角度，完成經(jīng)緯度調(diào)試作業(yè)；并通過多線性內(nèi)插入法的應(yīng)用，使正射圖像的后期調(diào)試效果得到有效保證。

2.3 在采空塌陷區(qū)監(jiān)測中的應(yīng)用

針對(duì)礦山塌陷區(qū)，采取遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測過程中，通過獲取的遙感成像圖，能夠?qū)⑺輩^(qū)域的圖像如實(shí)地呈現(xiàn)出來，通常為環(huán)形斑點(diǎn)圖像，或者是橢圓形圖像[5]。但是，對(duì)于其中的TM圖像來說，其顯示出來的塌陷區(qū)圖像，會(huì)受到礦物元素差異的影響，還會(huì)受到塌陷深度、明暗度不同的影響，所以有必要進(jìn)一步通過閾值法的應(yīng)用，對(duì)塌陷區(qū)域的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)采集，并采取全色波段、SPOT213波段相結(jié)合的方式，將塌陷區(qū)圖像清晰地顯示出來，為了解采空塌陷區(qū)地質(zhì)情況提供有效信息支持。此外，為了驗(yàn)證遙感影像處理技術(shù)方法所獲取的信息數(shù)據(jù)的真實(shí)性，還有必要進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將傳統(tǒng)影像處理技術(shù)方法獲取的成像數(shù)據(jù)，和本次采取遙感影像處理技術(shù)方法獲取的成像數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，分析不同圖像成像的精準(zhǔn)程度，然后作出相應(yīng)的調(diào)整，為礦山工程后續(xù)相關(guān)作業(yè)提供有效數(shù)據(jù)信息支持。

3 結(jié)語

綜上所述，礦山地質(zhì)測繪是礦山工程工作中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，為了做好此項(xiàng)工作，有必要了解現(xiàn)代化遙感影像處理技術(shù)方法的特點(diǎn)及技術(shù)操作要點(diǎn)，進(jìn)一步將此項(xiàng)技術(shù)方法合理科學(xué)地應(yīng)用到礦山動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)測、礦山崩塌監(jiān)測以及采空塌陷區(qū)監(jiān)測當(dāng)中，并把控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)校正、正射圖像調(diào)試以及數(shù)據(jù)信息對(duì)比實(shí)驗(yàn)技術(shù)要點(diǎn)，以此保證所獲取測繪圖像的真實(shí)性及可用性，從而促進(jìn)礦山地質(zhì)測繪工作效率及質(zhì)量的全面提升。