礦山地質(zhì)環(huán)境治理中地形圖測(cè)繪的應(yīng)用研究

陳興杰

（甘肅省自然資源行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心，甘肅 蘭州 730000）

地形圖測(cè)繪廣泛應(yīng)用于國土測(cè)繪、工程設(shè)計(jì)與施工、地質(zhì)勘察和探測(cè)、環(huán)境治理等重大項(xiàng)目中，而且還可以延伸到國防建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)等更多領(lǐng)域。隨著我國現(xiàn)代化水平的不斷提升，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、礦產(chǎn)行業(yè)等借助于地形測(cè)繪可以獲取到更為精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)資料，例如國情監(jiān)測(cè)、國土調(diào)查、林業(yè)調(diào)查、農(nóng)牧業(yè)調(diào)查、礦產(chǎn)測(cè)量和資源調(diào)查、礦山、不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪等[1]。將以礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作為切入點(diǎn)，探討礦山地質(zhì)環(huán)境治理中如何更高效的運(yùn)用地形圖測(cè)繪技術(shù)。

1 地形圖測(cè)繪內(nèi)容概述

地形測(cè)繪圖的方法有很多種，無論是將測(cè)區(qū)內(nèi)現(xiàn)實(shí)性很強(qiáng)的地形地貌要素完整的表示出來還是對(duì)一些不斷變化的資源和要素進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，都會(huì)成為環(huán)境監(jiān)測(cè)、保護(hù)和治理的重要決策依據(jù)[2]。譬如：全站儀數(shù)字測(cè)圖、GPS RTK數(shù)字測(cè)圖技術(shù)、航空攝影測(cè)量、全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量和遙感技術(shù)等。其中無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)是目前在礦山地質(zhì)監(jiān)測(cè)和環(huán)境評(píng)估工作中使用最廣的地形圖測(cè)量方法之一。以上方法測(cè)繪的地形圖，都可以為礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)治理提供科學(xué)的參考數(shù)據(jù)。

隨著國家對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理力度的增加，很多礦區(qū)已經(jīng)被國家確定為保護(hù)和治理的范圍。譬如三江源水資源、祁連山生態(tài)保護(hù)區(qū)的監(jiān)測(cè)和治理已經(jīng)被提升到國家層面。很多保護(hù)區(qū)內(nèi)的礦山、水電站等已經(jīng)全部關(guān)停，開始進(jìn)行修復(fù)和治理[3]。像甘肅省張掖市民樂縣的扁都口等自然景區(qū)已經(jīng)封閉，周邊的人文景觀也在發(fā)生著前所未有的變化。如何實(shí)現(xiàn)科學(xué)管控和評(píng)估多年來亂采亂建對(duì)周邊地理環(huán)境、地質(zhì)地貌的破壞情況，測(cè)繪一張現(xiàn)狀地形圖就可以獲取相關(guān)地理信息數(shù)據(jù)和現(xiàn)實(shí)資料。然后將新舊現(xiàn)狀圖進(jìn)行對(duì)比分析，因人工過度開采、人為破壞等對(duì)環(huán)境造成的損失就會(huì)更加清晰。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境遭受破壞的現(xiàn)狀分析

近年來，甘肅省金昌市政府下大力氣治理尾礦的戰(zhàn)略實(shí)踐活動(dòng)，充分彰顯了各級(jí)政府秉持以“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念統(tǒng)領(lǐng)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理工作，堅(jiān)決貫徹節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策理念，也是努力實(shí)現(xiàn)國土資源惠民利民新成效的重要舉措，充分表明了逐步實(shí)現(xiàn)變廢礦坑為旅游景點(diǎn)的決心。礦山資源開發(fā)和利用對(duì)發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)和當(dāng)?shù)孛癖娚畹闹匾怨倘恢匾?，但是，隨著礦山資源的開采，環(huán)境破壞問題逐漸凸顯，人和自然的矛盾關(guān)系日趨惡化，如果不加以科學(xué)管控，這種有限資源早晚要枯竭甚至消耗殆盡，既不利于環(huán)境保護(hù)和有效利用資源也不利于社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展。就當(dāng)前來看，礦山資源環(huán)境被破壞已經(jīng)是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，下面從幾個(gè)方面予以探討，分析當(dāng)前礦山環(huán)境破壞的現(xiàn)狀。

2.1 對(duì)地表及環(huán)境造成的破壞

2008年，國家通過科學(xué)評(píng)估后將甘肅省白銀市定義為資源枯竭型城市，全市礦區(qū)評(píng)估和治理工作開展已久。截至目前，在中央和地方政府的大力支持下，城市轉(zhuǎn)型工作已經(jīng)初見成效。

2009年，由甘肅省省級(jí)測(cè)繪地理信息部門參與，在對(duì)全市礦區(qū)開展大面積勘測(cè)調(diào)查工作時(shí)通過繪制1：2000等大比例尺地形圖發(fā)現(xiàn)，按照礦山開采方式不同，所引發(fā)的地表破壞也各不相同。

下面展開具體分析：第一種，井下開采礦山資源情況[4]。雖然這種操作的位置在地表以下，但是對(duì)于地表的間接破壞也避免不了。從地貌外表看，似乎影響力度比較小，但其實(shí)對(duì)不同層面的地質(zhì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)造成很大破壞，很多地方容易引發(fā)一定范圍的地面裂縫或塌陷。如果這種情況持續(xù)時(shí)間較長也會(huì)對(duì)周圍的植物生長環(huán)境造成一定破壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致水源污染、河流漫淹和改道等重大自然災(zāi)害；第二種，露天開采方式造成的破壞情況。近幾年露天開采礦山資源的方式也比較普遍，這種方式難免會(huì)將地表大面積植被挖損，對(duì)一些巖體也必須進(jìn)行碎化處理，這種情況之下就容易產(chǎn)生一些固體廢棄物，尾礦的處理成了一大難題。不僅影響地表環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)導(dǎo)致大面積植被因污染變?yōu)槁愕兀孛嫦菘拥葹?zāi)害頻頻發(fā)生等。廢水、廢渣、廢棄排放導(dǎo)致生物的棲息生活條件遭到破壞，使在西北地區(qū)以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的整體性和動(dòng)態(tài)性的互作關(guān)系失去了依賴條件和平衡[5]。居民生活供水不能達(dá)標(biāo)，治理困難加大，對(duì)周邊一定范圍內(nèi)的群眾生活飲水和牲畜養(yǎng)殖造成更大污染威脅，導(dǎo)致礦區(qū)附近的村民患癌癥率上升，村民養(yǎng)殖的牲畜牙齒脫落、不孕不育現(xiàn)象很普遍。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的危害性

礦山資源開采是一項(xiàng)工程巨大、周期較長、環(huán)境治理復(fù)雜的過程，因地表生態(tài)惡化，地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)松散等，開采過程中容易引發(fā)很多地質(zhì)災(zāi)害，諸如泥石流、滑坡等。由此產(chǎn)生的一系列災(zāi)害所造成的經(jīng)濟(jì)損失、財(cái)產(chǎn)損害、人員傷亡也是不可控的。

近年來地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生率不斷攀升，對(duì)人民生活乃至生命帶來很多新的威脅。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年因?yàn)榈V山開采引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失就在幾十億以上，而且隨著開采量的加大，這種地質(zhì)災(zāi)害還會(huì)繼續(xù)惡化，因而如何對(duì)礦區(qū)環(huán)境進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和防治就顯得至關(guān)重要。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境治理中引入地形圖測(cè)繪的重要性

在人類生存發(fā)展過程中，礦產(chǎn)資源固然是一種必需品，但是由于這種資源獲取需要對(duì)地面進(jìn)行一定的開挖工作，而且礦山資源還是一種不可再生資源，因此要科學(xué)評(píng)估開采的方式方法以及因開采對(duì)于周圍環(huán)境的影響甚至破壞程度，盡最大可能的讓這種資源的使用周期變得更長一些，讓有限資源利用率更好點(diǎn)[6]。

就當(dāng)前來看，隨著礦山資源開采量逐年增大，由此引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境污染也引起了政府和社會(huì)的廣泛關(guān)注，因?yàn)槿绻@種地質(zhì)環(huán)境危害不能夠盡快得到防治就會(huì)對(duì)資源的開采和使用率產(chǎn)生極大的影響。首先要了解地質(zhì)變化狀況，獲取相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)信息，從而才能夠制定更為科學(xué)、有效的治理方案[7]。其中，地形圖測(cè)繪是以地形為依托形成的按照比例來考察地質(zhì)變化的測(cè)繪方式，通過這樣的測(cè)繪可以科學(xué)反映礦山周圍地質(zhì)地貌甚至環(huán)境的變化情況。目前，我國礦山開采過程中地形圖測(cè)繪應(yīng)用十分廣泛，為地形勘察和資源調(diào)查工作起到了積極的輔助作用——運(yùn)用圖解等形式將觀察和測(cè)量所得的地理數(shù)據(jù)予以記錄，并在平面地圖中與特定符號(hào)內(nèi)容結(jié)合，運(yùn)用圖形表示和反映地理數(shù)值。由于現(xiàn)代測(cè)繪獲取信息的手段先進(jìn)，形式靈活多樣，適合困難環(huán)境等明顯優(yōu)勢(shì)，礦山地質(zhì)環(huán)境治理中引入地形圖測(cè)繪技術(shù)就顯得尤為重要。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境治理中地形圖測(cè)繪的應(yīng)用

在礦山開采過程中周邊地質(zhì)環(huán)境免不了會(huì)遭受一定程度的侵害，從而不利于資源的科學(xué)開發(fā)與有效利用，這就需要及時(shí)對(duì)開采計(jì)劃和科學(xué)防治方案進(jìn)行評(píng)估，最大可能降低對(duì)環(huán)境的破壞程度，從而輔助礦山資源開發(fā)產(chǎn)生更為積極的作用。礦業(yè)廢棄地多以重金屬污染和礦山酸性排水污染為主，治理內(nèi)容以生態(tài)修復(fù)和污染治理為主[8]。

礦山污染修復(fù)受地貌特征、氣候特征、水文條件、表土條件、潛在污染等因素的制約，因此，修復(fù)技術(shù)和實(shí)施方案的選擇需要考慮各因素的影響。而通過紅外遙感測(cè)繪及地形圖測(cè)繪就可以獲取以上各因素基本數(shù)據(jù)資料。下面則從幾個(gè)方面展開分析。

4.1 采集相關(guān)數(shù)據(jù)，助力環(huán)境治理

由于地形圖測(cè)繪是針對(duì)測(cè)區(qū)地形、地貌和地物要素，并結(jié)合一定比例來展開數(shù)字描述的一種勘測(cè)方式，最終以地形圖測(cè)繪來解釋在礦山開采過程中對(duì)周圍環(huán)境造成了哪些影響，影響程度有多大，通過地形圖測(cè)繪還可以將這種危害程度進(jìn)行量化。例如，由于礦山資源開采導(dǎo)致了某個(gè)區(qū)域塌陷，但是治理方案需要知道塌陷的地理位置、深度和廣度，以及遭受破壞面積大小等現(xiàn)實(shí)性資料，此時(shí)就可以利用地形圖測(cè)繪技術(shù)來對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，獲取最為精準(zhǔn)的地理信息數(shù)據(jù)，從而為評(píng)估和治理方案的確定提供相關(guān)依據(jù)。對(duì)于礦山地質(zhì)環(huán)境治理來說最大的困難就是對(duì)污染程度的一個(gè)量化了解，用紅外線遙感測(cè)量加測(cè)繪地形圖的方法就可以精確提供所需數(shù)據(jù)材料，并最大程度的節(jié)約在礦區(qū)復(fù)雜環(huán)境中開展調(diào)查的人力和物力損耗。為礦山邊坡生態(tài)修復(fù)、實(shí)施礦山復(fù)綠技術(shù)、礦山生態(tài)修復(fù)、裸露巖石邊坡修復(fù)等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。

4.2 更新地形圖成圖模式，增強(qiáng)科學(xué)防治能力

礦區(qū)地形圖繪制是為了了解礦區(qū)復(fù)雜地形地貌變化而采用的一種測(cè)繪方式。

通過對(duì)每一個(gè)區(qū)域都繪制一定比例的地形圖，才可以科學(xué)謀劃礦山開采以及開展礦區(qū)周圍的環(huán)境評(píng)估和治理。但是礦山資源開采過程中可能會(huì)涉及到眾多區(qū)域，隨著開采規(guī)模及方式的變化，這些區(qū)域的地質(zhì)地貌也會(huì)隨時(shí)變化，因而需要對(duì)礦山結(jié)構(gòu)變化情況及礦區(qū)地形地貌定期進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)繪，通過更新地形圖進(jìn)行新舊對(duì)比，才能發(fā)現(xiàn)問題并獲取更為有價(jià)值的測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)?？傊?，有了現(xiàn)實(shí)性較強(qiáng)的地形圖，就可以對(duì)礦山資源開發(fā)過程中涉及到的地質(zhì)、地貌變化情況進(jìn)行科學(xué)分析和統(tǒng)計(jì)。采用遙感衛(wèi)星技術(shù)、數(shù)字航測(cè)技術(shù)等現(xiàn)代化測(cè)繪手段就會(huì)為礦山開采、環(huán)境評(píng)估提供精準(zhǔn)的地理信息數(shù)據(jù)，讓科學(xué)治理地質(zhì)環(huán)境更有方向和依據(jù)，進(jìn)而達(dá)到治理預(yù)期。

4.3 縮短數(shù)據(jù)獲取時(shí)間，提升動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力

地形圖測(cè)繪過程中需要使用多種不同的先進(jìn)儀器和設(shè)備，現(xiàn)代信息技術(shù)和數(shù)字技術(shù)在研究中不斷應(yīng)用發(fā)展，地形圖測(cè)繪技術(shù)不斷趨向于成熟化和現(xiàn)代化發(fā)展。常用的數(shù)字正射影像技術(shù)和衛(wèi)星遙感技術(shù)等數(shù)據(jù)獲取和分辨率不斷提高，因而這些測(cè)繪技術(shù)可以在較小空間或范圍內(nèi)開展地形測(cè)繪工作。例如在地形圖測(cè)繪中需要觀察地表上存在的一些地物的變化細(xì)節(jié)，通過監(jiān)測(cè)源的數(shù)據(jù)反饋情況，縮短地物信息和地形信息的更新周期。一般是通過無人機(jī)航攝等手段建立測(cè)區(qū)立體模型，讀取控制點(diǎn)糾正影像變化，科學(xué)表示地形地貌和地物變化，最后完成修測(cè)。在此過程中運(yùn)用的近距離航測(cè)技術(shù)和高分辨率遙感技術(shù)可以將地形圖測(cè)繪精度提高，分辨率高達(dá)0.6m左右，這種技術(shù)方法以精度高速度快為特點(diǎn)，更加適用于礦區(qū)基本地形圖的修測(cè)和更新。由此可以看出，地形圖測(cè)繪隨著時(shí)代的發(fā)展正在不斷地高效、高質(zhì)量的發(fā)展，對(duì)于礦山地質(zhì)環(huán)境的預(yù)測(cè)、實(shí)際測(cè)量都有著較大的推動(dòng)力，因此需要不斷地優(yōu)化，從而增加修測(cè)頻率和縮短獲取相關(guān)信息的時(shí)間，為治理方案的制定和治理效果的凸顯奠定基礎(chǔ)。

4.4 監(jiān)控治理效果，鞏固和提升治理水平

地形圖測(cè)繪融入礦山地質(zhì)環(huán)境治理過程中可以更好的將一些地質(zhì)地貌現(xiàn)狀進(jìn)行量化，因此對(duì)于后期環(huán)境評(píng)估和治理的效果如何也可以通過有效的測(cè)繪來進(jìn)行監(jiān)督。例如，地質(zhì)災(zāi)害中的塌陷，如果運(yùn)用了地形圖測(cè)繪從而輔助了治理方案的制定，那么方案運(yùn)行后塌陷問題是否得到了有效的改善？也可以利用地形圖測(cè)繪進(jìn)行再次測(cè)量，通過對(duì)比，從而給方案治理效果的評(píng)估提供數(shù)據(jù)參考，為接下來的環(huán)境治理提供優(yōu)化數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)支撐。

5 結(jié)語

綜上所述，地形圖測(cè)繪是一種對(duì)新時(shí)期礦山環(huán)境評(píng)估、保護(hù)和綜合治理工作中科學(xué)記錄地理信息現(xiàn)狀的新方式，更是我們?nèi)媪私夂涂茖W(xué)評(píng)估礦山區(qū)域內(nèi)地質(zhì)地貌、地形、環(huán)境變化情況的好方法之一，通過地形圖測(cè)繪，為地質(zhì)、地形地貌及地物變化數(shù)據(jù)的采集提供依據(jù)。礦山資源開采日益增多，而地質(zhì)環(huán)境破壞程度也越發(fā)變得嚴(yán)重起來，因此如何利用現(xiàn)代化的測(cè)繪技術(shù)繪制礦區(qū)地形圖，從而更好地為分析并監(jiān)測(cè)環(huán)境變化和污染狀況，最終制定出科學(xué)的環(huán)境防治措施具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。此展開研究，探討了一些地形圖測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于礦山地質(zhì)環(huán)境污染治理過程中的路徑和方法，希望對(duì)改善礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理提供一些新思路。