遙感影像在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理方面的應(yīng)用

趙安文，劉奕含

（1.山西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，山西 太原030024；2.中國冶金地質(zhì)總局三局，山西 太原030000）

礦山開采過程中不可避免會直接影響到周圍的環(huán)境，礦產(chǎn)資源經(jīng)過多年開發(fā)后，留下了許多地質(zhì)環(huán)境問題，造成環(huán)境的嚴(yán)重破壞。近年來遙感技術(shù)不斷發(fā)展，尤其是高分辨率遙感影像的大規(guī)模應(yīng)用，可較快地獲取礦山地質(zhì)環(huán)境要素及環(huán)境治理前后的地表覆蓋變化情況。為礦山地質(zhì)環(huán)境治理修復(fù)提供技術(shù)支撐和客觀基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基本滿足了摸清家底、監(jiān)測變化的服務(wù)需求。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境問題及遙感監(jiān)測內(nèi)容

礦山地質(zhì)環(huán)境問題指受采礦活動影響而產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境破壞的現(xiàn)象，主要包括礦業(yè)開發(fā)影響區(qū)內(nèi)形地貌景觀破壞、土地資源破壞、地質(zhì)災(zāi)害、含水層破壞四個(gè)方面。

1.1 地形地貌景觀破壞

地形地貌景觀破壞指礦產(chǎn)資源開采活動改變了原有的地形地貌特征，造成山體破損、巖石裸露、植被破壞等現(xiàn)象。包括露天采場、固體廢棄物（含排土場、排矸場、尾礦庫）堆放場等造成的礦區(qū)地形地貌改變與破壞。

1.2 土地資源破壞

土地資源破壞指礦產(chǎn)資源開發(fā)活動導(dǎo)致土地原有功能喪失、土壤質(zhì)量下降的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為礦山采空塌陷（地裂縫）破壞土地，使土壤肥力下降；露天開采剝離挖損，使林地?fù)p毀、耕地占用；固體廢棄物不僅壓占土地，而且這些固體廢棄物中含有大量的Pb、Hg、As 等重金屬元素，污染了周邊的土壤和地下水。

1.3 引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害

礦山開挖引發(fā)的崩塌、滑坡、采空塌陷等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，對周邊人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成極大威脅。

1.4 含水層破壞

礦山開采造成地下含水層結(jié)構(gòu)改變、地下水位下降、水量減少或疏干、水質(zhì)惡化等現(xiàn)象，影響當(dāng)?shù)毓I(yè)及居民正常用水。

礦山地質(zhì)環(huán)境問題比較嚴(yán)重的地區(qū)，是礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強(qiáng)度高、礦山數(shù)量多的集中開采區(qū)。其中，根據(jù)礦產(chǎn)特性及其主要用途劃分，能源礦山、金屬礦山、非金屬礦山造成的礦山地質(zhì)環(huán)境問題尤為突出。

根據(jù)礦山開采方式劃分，露天開采對地形地貌景觀破壞嚴(yán)重，地下開采影響礦山企業(yè)的生產(chǎn)活動及周邊的居住環(huán)境。利用遙感監(jiān)測技術(shù)和方法，除地下含水層破壞外，對其他礦山地質(zhì)環(huán)境問題，均可以準(zhǔn)確及時(shí)地捕捉礦山地質(zhì)環(huán)境的變化信息，提升了礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測治理的科技支撐能力。

2 遙感監(jiān)測技術(shù)路線

目前國內(nèi)已有省份，以國產(chǎn)高分辨率遙感影像為主體，初步建立了衛(wèi)星遙感影像信息快速提取流程化解決方案。該方案集解譯樣本、采集和管理、專家知識庫構(gòu)建、影像分割、特征計(jì)算、信息提取、變化檢測、統(tǒng)計(jì)分析等功能為一體。在礦山地質(zhì)環(huán)境衛(wèi)星遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)平臺管理下，通過數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)籌管理-人機(jī)交互解譯系統(tǒng)-野外驗(yàn)證-成果數(shù)據(jù)管理-成果展示等功能運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了遙感影像地表覆蓋和變化監(jiān)測信息流程化和自動化快速提取，可以開展礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)遙感監(jiān)測工作。其遵循的技術(shù)路線為：①數(shù)據(jù)提取。獲取采礦權(quán)坐標(biāo)信息、政策性關(guān)閉礦山信息與矢量化，獲取開展動態(tài)監(jiān)測所需最新高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)。②建立解譯標(biāo)志。提前發(fā)現(xiàn)疑似問題礦山，進(jìn)行遙感監(jiān)測識別，制作預(yù)警圖斑。③實(shí)地核查驗(yàn)證。根據(jù)疑似圖斑反饋情況與實(shí)地核查情況完善影像解譯標(biāo)志。④疑似圖斑屬性掛接。制作解譯圖與解譯表，審核確認(rèn)。⑤核查上報(bào)。警示、提醒管理部門，配合執(zhí)法工作。

在衛(wèi)星遙感動態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，配合視頻和GPS 實(shí)時(shí)監(jiān)控、無人機(jī)航拍重點(diǎn)監(jiān)控、手機(jī)APP 靈活監(jiān)控等技術(shù)方法，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行天空地一體化監(jiān)測監(jiān)管。

3 遙感監(jiān)測識別結(jié)果

結(jié)合綠色礦山建設(shè)及“礦產(chǎn)資源開發(fā)利用、地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與土地復(fù)墾”三合一方案的審核，可以監(jiān)測礦山布局是否無序、固體廢棄物是否堆放有序合法、是否對周邊環(huán)境造成揚(yáng)塵污染、煤矸石堆是否存在自燃現(xiàn)象、礦區(qū)內(nèi)是否存在地質(zhì)災(zāi)害（滑坡、采空塌陷）、疑似損毀土地面積是否實(shí)施治理工程、礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)及土地復(fù)墾是否及時(shí)實(shí)施等。

綜上，通過監(jiān)測監(jiān)管數(shù)據(jù)庫，可進(jìn)行影像自動分析比對。根據(jù)各類圖斑智能篩選識別，生成各類業(yè)務(wù)圖斑、各類治理恢復(fù)前后對比圖及信息表。形成全周期遙感監(jiān)測體系，實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境破壞到恢復(fù)治理的閉環(huán)管理。

4 存在的問題及前景展望

國產(chǎn)遙感衛(wèi)星分辨率、定位精度和數(shù)據(jù)采集能力相較于國外，還有較大的提升空間。利用遙感技術(shù)對地質(zhì)災(zāi)害、水土體污染進(jìn)行監(jiān)測，尚需培養(yǎng)全棧式人才，不斷累積數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，提高監(jiān)測屬性的準(zhǔn)確性和邊界精度。

促進(jìn)礦山地質(zhì)環(huán)境（破壞、恢復(fù)治理）與礦山開發(fā)環(huán)境（越層越界、非法盜采）監(jiān)測監(jiān)管統(tǒng)一結(jié)合。統(tǒng)一產(chǎn)品和指標(biāo)體系，提供同一套影像數(shù)據(jù)、同一套底圖產(chǎn)品、同一種信息，統(tǒng)一建立礦山監(jiān)管綜合平臺。支撐實(shí)現(xiàn)由年度調(diào)查邁入季度監(jiān)測和動態(tài)巡查，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星遙感成果更直接服務(wù)于日常管理與決策。

未來遙感衛(wèi)星的應(yīng)用，將逐步實(shí)現(xiàn)由數(shù)量調(diào)查邁入全要素“數(shù)量-質(zhì)量-生態(tài)”三位一體調(diào)查與監(jiān)測。礦山地質(zhì)環(huán)境從單純的地表覆蓋類型監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)利用狀況、質(zhì)量和環(huán)境信

5 結(jié)束語

山水林田湖草是一個(gè)生命共同體，礦山地質(zhì)環(huán)境需要整體保護(hù)、綜合治理和系統(tǒng)修復(fù)。衛(wèi)星遙感在該領(lǐng)域的應(yīng)用，體現(xiàn)出了全覆蓋精準(zhǔn)性、速度快人力少、經(jīng)費(fèi)低成本小的優(yōu)勢。隨著從感知到認(rèn)知的創(chuàng)新，信息解譯、數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析能力的不斷提升，遙感技術(shù)將直接服務(wù)于監(jiān)測與監(jiān)管主體，實(shí)現(xiàn)從數(shù)量向質(zhì)量和生態(tài)并重的轉(zhuǎn)變，在礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)、常態(tài)化監(jiān)測應(yīng)用方面提供有力保障。