遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用思考

杜丹　關(guān)健　郭玉娟

在礦山進(jìn)行開采前，對礦山地質(zhì)條件與環(huán)境狀況的調(diào)查工作是整個開采工作的基礎(chǔ)，將在一定程度上影響著礦山是否能正常完成開采。而遙感技術(shù)作為近些年迅速發(fā)展的技術(shù)，通過將其應(yīng)用于礦山開采工作中，能夠在一定程度上提升礦山調(diào)查工作的效率與效果。對此，本文通過對礦山調(diào)查工作的具體調(diào)查內(nèi)容進(jìn)行簡述，并詳細(xì)地分析了礦山調(diào)查過程中可能存在的問題與遙感技術(shù)在這些方面的優(yōu)勢，希望對我國礦山地質(zhì)調(diào)查工作的開展與礦山開采的正常推進(jìn)提供一定幫助。

遙感技術(shù)? 礦山? 地質(zhì)環(huán)境調(diào)查? 應(yīng)用

DU DanGUAN JianGUO Yujuan

Before mining，the investigation of geological conditions and environmental conditions is the basis of the whole mining work， which will affect whether the mine can complete the mining normally to a certain extent. As a rapidly developing technology in recent years， remote sensing technology can improve the efficiency and effect of mine investigation to a certain extent by applying it to mine exploitation. In this paper， the specific contents of the mine investigation are briefly described， and the possible problems in the process of the mine investigation and the advantages of remote sensing technology in these aspects are analyzed in detail， it is hoped to provide some help for the development of geological survey and the normal promotion of mining in China.

Remote sensing technology; Mine; Geological environment survey; Application

隨著遙感技術(shù)在近些年的不斷成熟，這一技術(shù)在諸多領(lǐng)域都展現(xiàn)出了自身的優(yōu)勢。而礦山調(diào)查作為對數(shù)據(jù)精度要求較高的工作類型，與遙感技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢都較為符合，能夠比較準(zhǔn)確地對礦山環(huán)境進(jìn)行精確的調(diào)查，并且調(diào)查的范圍相較于人工調(diào)查會有一定的優(yōu)勢，能夠提高現(xiàn)有的礦山調(diào)查精準(zhǔn)度，可以有效地幫助礦山開采隊伍提前預(yù)知風(fēng)險并進(jìn)行規(guī)避，對于提高我國礦山開采工作的效率有較好的效果。同時，對遙感技術(shù)的應(yīng)用也可讓我國礦山的環(huán)境保護(hù)工作更加順利地展開，更加全面地探測礦山污染問題的具體情況，助力礦山的環(huán)境保護(hù)工作取得較好的效果。

1.1廢水污染與開采造成的破壞

礦山的開采雖然為我國的工業(yè)生產(chǎn)提供了大量的原材料，讓我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度也有了一定的提升。但由于多年來高強(qiáng)度的開采，我國很多礦山在開采后都因為環(huán)境破壞嚴(yán)重而無法恢復(fù)原有的綠化狀態(tài)，造成了大量的土地面積荒蕪。同時，在開采的過程中，還會在礦山周圍搭建大量的廠房，這些廠房在礦山完成開采后，往往也缺少對其的拆除與維護(hù)，使這些廠房占據(jù)了大量的土地面積。其次，礦山開采的過程中會有大量工業(yè)廢水的產(chǎn)生，這些廢水都是由于礦坑積水、設(shè)備降溫等產(chǎn)生的，長期不進(jìn)行處理，對周圍的土地環(huán)境與地下水資源都會造成不可逆的損害。這些問題都是目前礦山開采所存在的污染問題。

1.2地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重

我國礦山在開采的過程中，經(jīng)常因為開采的規(guī)劃問題而產(chǎn)生山體滑坡與塌陷等嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，這些災(zāi)害在發(fā)生后，對于礦山工作人員的生命安全與周圍住戶的正常生活都會造成比較嚴(yán)重的影響。同時，礦山在開采時，還會產(chǎn)生大量的碎石、泥土等廢棄物，這些廢棄物的堆放會占據(jù)周圍大量的土地，且因為是露天堆放，這些碎石與泥土還會因為外在影響而出現(xiàn)揚(yáng)塵與垮塌的問題，對空氣質(zhì)量與工作人員的安全都會造成嚴(yán)重的影響。這些問題在近些年已經(jīng)造成了大量的人員傷亡事故，需要及時加大管理的力度。

2.1礦山地質(zhì)條件

通過遙感技術(shù)對礦山進(jìn)行調(diào)查后，就能夠通過調(diào)查數(shù)據(jù)形成Landsat-TM圖像，這一圖像可以完整地展現(xiàn)礦山全方面的地質(zhì)情況與狀態(tài)，并以空間角度展示礦山內(nèi)部各地質(zhì)特征之間的分布情況。

（1）在對地形的調(diào)查方面，目前主要應(yīng)用免費(fèi)開放的歐空局哨兵—1號（Sentinel—1，C波段）衛(wèi)星數(shù)據(jù)。植被覆蓋密度高的地區(qū)綜合應(yīng)用哨兵—1號與ALOS—2（L波段）衛(wèi)星數(shù)據(jù)，能夠以三維角度展現(xiàn)各地形之間的組成形態(tài)與分布狀況，將各部分在空間層面上的位置關(guān)系較為直觀地表現(xiàn)在分析結(jié)果上。開采人員能夠憑借調(diào)查結(jié)果了解礦山中水流、山洞等環(huán)境的具體分布情況，可以讓礦山開采人員迅速地對礦山地貌有一個較為客觀、全面的了解，對于提升礦山開采效率有一定的幫助。

（2）在對地質(zhì)結(jié)構(gòu)的調(diào)查方面，遙感相較于人工能夠得到更為全面靈活的地質(zhì)結(jié)構(gòu)判斷結(jié)果，讓數(shù)據(jù)的內(nèi)容不再局限于調(diào)查人員監(jiān)測到的內(nèi)容。同時，遙感技術(shù)所總結(jié)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)并非單純的文字報告或二維層面的圖紙，而是可以在空間的角度上直觀地展現(xiàn)結(jié)構(gòu)狀況，讓開采人員可以在更為靈活、全面的角度上了解礦山內(nèi)部的地質(zhì)構(gòu)造狀況，有利于開采人員提前判斷礦山中所存在的塌陷、裂縫等地質(zhì)問題。對于一些礦采較為頻繁的礦山，遙感技術(shù)也能夠較為精準(zhǔn)地判斷礦山中可能存在的塌陷、滑坡等安全層面的隱患，可以有效地降低開采過程中因?qū)ΦV山結(jié)構(gòu)的了解不夠細(xì)致而影響到開采工作的正常推進(jìn)與安全風(fēng)險的發(fā)生。最后，開采人員通過不同時期與不同位置的遙感圖像能夠全面地了解礦山在一定周期內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境變化狀況，對于更好地了解礦山起到一定的作用。因此，遙感技術(shù)的應(yīng)用對于開采人員提高對礦山的了解度與規(guī)避礦山安全風(fēng)險有著非常明顯的優(yōu)勢，可以讓開采工作更加精準(zhǔn)地進(jìn)行，降低因重復(fù)開采而對礦上地表環(huán)境造成過于嚴(yán)重的損害。

（3）在對水文層面的調(diào)查上，遙感技術(shù)可以通過遙感調(diào)查的結(jié)果，較為全面地反映出礦山地表水的構(gòu)成狀況，以及礦山內(nèi)部結(jié)構(gòu)的含水情況變動，并以此分析出礦山內(nèi)部的土壤與巖石的具體結(jié)構(gòu)狀況。因此，遙感技術(shù)對于提高礦上開采團(tuán)隊對礦山地表與地下水的構(gòu)成，以及各結(jié)構(gòu)的水含量的掌握程度有著較好的效果，能夠提高開采人員對礦山結(jié)構(gòu)了解的全面性。

2.2礦業(yè)痕跡

礦山在經(jīng)過開采后會留有一定的痕跡，例如在地表的開采場地、堆積的肥料等，這些信息都會在遙感圖像中呈現(xiàn)為點(diǎn)狀與陰影狀的結(jié)構(gòu)，會與普通的自然機(jī)構(gòu)之間存在一定的差別。所以開采團(tuán)隊能夠憑借這些結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)判斷礦山的具體開采情況，并以此判斷礦山環(huán)境的變動狀況。對于一些面積較小的礦山開采活動，也可以利用遙感技術(shù)與航拍技術(shù)相結(jié)合的方式，在遙感圖像中了解開采痕跡的具體位置，然后通過航拍，了解具體的開采情況，這對于一些中小型采礦團(tuán)隊了解礦產(chǎn)狀況具有較大的幫助。

2.3礦山地質(zhì)風(fēng)險

礦山的開發(fā)一直都是發(fā)展與風(fēng)險并存的。一些貧困地區(qū)通過礦山的開發(fā)，可以緩解當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件較差的問題，讓當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)得到小幅度的發(fā)展。但在發(fā)展的同時，一些不正規(guī)的開采工作，也會讓礦山的地質(zhì)環(huán)境出現(xiàn)一定的問題，使這些地區(qū)長期面臨地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險。例如我國的河南地區(qū)，雖然有非常豐富的礦產(chǎn)資源，但因為礦山的分布較為復(fù)雜，不同礦山之間的地質(zhì)狀況也存在較大的差異，所以導(dǎo)致河南地區(qū)礦山開采工作的難度與風(fēng)險一直較大。而通過遙感技術(shù)，即使地質(zhì)條件較為復(fù)雜，也能夠得到非常全面的地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，這能夠讓礦山結(jié)構(gòu)的調(diào)查工作更加精準(zhǔn)地完成，大幅度降低了這些地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)的調(diào)查難度，讓礦山的開采可以更加順利地進(jìn)行。并且遙感技術(shù)對地質(zhì)風(fēng)險的探測，也讓這些地區(qū)開采工作的安全風(fēng)險得以降低。

礦山地質(zhì)遙感調(diào)查是一項系統(tǒng)性的調(diào)查工作，能夠?qū)ΦV山的地質(zhì)條件、地表環(huán)境等進(jìn)行一個較為完整的調(diào)查，可以有效地提高后續(xù)礦山的開采效率。但進(jìn)行遙感調(diào)查的前提就是需要按照技術(shù)要求進(jìn)行調(diào)查操作，才能夠讓調(diào)查的結(jié)構(gòu)足夠準(zhǔn)確，擁有充分的參考價值。

（1）在選擇調(diào)查數(shù)據(jù)時，可以通過多次重復(fù)的數(shù)據(jù)測量，來選擇合適的數(shù)據(jù)圖像，以便于提升調(diào)查效果。

（2）在矯正圖像內(nèi)容的過程中，需要先結(jié)合環(huán)境狀況，對衛(wèi)星圖像的內(nèi)容加以矯正。在矯正的過程中需要以點(diǎn)對點(diǎn)的方式進(jìn)行，將控制點(diǎn)與衛(wèi)星圖像中的對應(yīng)點(diǎn)位進(jìn)行一一對應(yīng)，然后將坐標(biāo)進(jìn)行區(qū)位內(nèi)變更后，利用雙線性內(nèi)插法進(jìn)行坐標(biāo)的重新采樣，確保圖像的精度控制在SSE<2.0個象元。

（3）在圖像增強(qiáng)時，應(yīng)當(dāng)先對圖像內(nèi)容進(jìn)行基礎(chǔ)的判斷，然后根據(jù)圖像的信息內(nèi)容進(jìn)行增強(qiáng)處理。經(jīng)過處理后的圖像在重點(diǎn)的信息內(nèi)容上會更加突出，整體圖像內(nèi)容的解譯難度也會得以降低。并且由于遙感圖像調(diào)查的全面性，圖像的空間性與時間信息也會得到相應(yīng)的增強(qiáng)，可較好地提升信息處理效果。

一些區(qū)域在經(jīng)過處理后，原先圖像灰度范圍較窄、對比度不足的問題也能夠得到一定的解決，讓圖像整體的影響效果與數(shù)據(jù)內(nèi)容的展示數(shù)量都得到了一定范圍的提升。并且因為圖像增強(qiáng)技術(shù)偏向于對重點(diǎn)信息的增強(qiáng)，所以可以在不影響整體數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提升重點(diǎn)數(shù)據(jù)的解譯性。

4.1資源損毀的遙感監(jiān)測

遙感技術(shù)在進(jìn)行資源層面的監(jiān)測工作時，憑借數(shù)據(jù)收集層面的優(yōu)勢，可以擁有更高的準(zhǔn)確性與更廣的檢測范圍。所監(jiān)測的數(shù)據(jù)內(nèi)容相較于普通的人工調(diào)查，在數(shù)據(jù)層面上會更為豐富，擁有圖像、數(shù)據(jù)等多方面的展現(xiàn)內(nèi)容。同時，遙感技術(shù)憑借自身對物質(zhì)輻射的判斷能力，可以精準(zhǔn)地探測到各種礦物的留存情況，能夠有效避免開采團(tuán)隊在開采的過程中出現(xiàn)資源浪費(fèi)的情況，讓礦山的開采可以更加全面、徹底。因此，遙感技術(shù)在礦山開采中的使用對于避免資源損毀、降低資源浪費(fèi)具有較好的效果。

4.2測量定位

遙感技術(shù)也能夠進(jìn)行廢棄物的成分分析，可以判斷不同廢棄物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成，讓開采方可以更簡單地完成對廢棄物的分類處理工作。同時，由于遙感技術(shù)具備一定的智能化與自動化能力，由少量工作人員進(jìn)行操作就可以完成對開采現(xiàn)場的定位與測量工作，避免因人工測量而產(chǎn)生數(shù)據(jù)上的誤差情況。這些優(yōu)勢在實際的使用中，可以迅速地提高調(diào)查效率與調(diào)查準(zhǔn)確性，讓礦物開采能夠擁有更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)定位，以此來提高開采效率與開采位置的準(zhǔn)確性。

4.3地質(zhì)災(zāi)害的遙感監(jiān)測

遙感技術(shù)在探測礦山的過程中就能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害進(jìn)行提前判斷，并詳細(xì)分析地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的時間與產(chǎn)生的位置。并且由于遙感技術(shù)在探索礦山前一直用于災(zāi)害監(jiān)測工作，所以對應(yīng)的技術(shù)已經(jīng)成熟地運(yùn)用在地震、塌方等災(zāi)害中。因此，在礦山開采的過程中應(yīng)用遙感技術(shù)，可以非常直觀地了解到礦山中存在的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，不僅有利于礦山開采團(tuán)隊對風(fēng)險進(jìn)行提前的規(guī)避與預(yù)防，也有利于礦山開采團(tuán)隊提前進(jìn)行風(fēng)險的應(yīng)對，避免產(chǎn)生風(fēng)險，或降低風(fēng)險產(chǎn)生后所造成的損害面積。

隨著近年來遙感技術(shù)的發(fā)展與成熟，這一技術(shù)也在礦山開采的過程中得以應(yīng)用，對我國礦山調(diào)查準(zhǔn)確性與地質(zhì)災(zāi)害判斷能力的提高都有明顯的作用。同時，在環(huán)境保護(hù)的層面上，遙感技術(shù)憑借自身優(yōu)勢對礦山進(jìn)行更加廣泛且細(xì)致的調(diào)查，能夠更為全面地了解污染的情況，有利于我國開展針對性的環(huán)境保護(hù)工作。而在開采工作的層面上，遙感技術(shù)對礦山資源的精準(zhǔn)勘測也能夠大幅度提高礦物開采的效率，讓開采工作更加順利地展開，避免資源浪費(fèi)的情況發(fā)生。因此，我國需要積極地發(fā)展這一技術(shù)并加以應(yīng)用，以便于提升我國礦山開采效率與開采的安全性，加快我國經(jīng)濟(jì)層面的發(fā)展。

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